气体检测系统和移动装置的制作方法

1.本实用新型涉及气体检测技术领域，尤其涉及一种气体检测系统和移动装置。


背景技术：

2.伴随着现代工业生产对节能环保的重视，对空气中的气体检测显得尤为重要。由于无人机突破了传统的空气检测需要建造多处气体监测点的限制，因此，产生了多种基于无人机的气体检测方案。
3.通常，采用无人机检测气体时，采用的方案是在无人机上搭载气体收集模块，在将气体收集完毕之后，将收集的气体带回气体分析点或者实验室基于检测分析模块进行气体分析。带回气体的过程需要消耗时间，会导致检测结果不具有实时性；以及气体收集模块收集的气体有限，会导致检测结果的不准确。
4.现有技术中的气体检测方案存在着检测结果的准确度较低以及实时性不高的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种气体检测系统和移动装置，以解决现有气体检测中检测结果的准确度较低以及实时性不高的问题。
6.第一方面，本实用新型实施例提供一种气体检测系统，包括：至少一个第一移动装置和至少一个第二移动装置，其中，所述第一移动装置搭载有反射模块；所述第二移动装置上设置有源模块、探测模块和数据处理模块；
7.所述有源模块用于向所述反射模块发射有源信号；所述反射模块用于对所述有源信号进行反射；所述探测模块用于接收反射后的有源信号，并将所述有源信号转换为电信号；所述数据处理模块用于接收所述探测模块输出的电信号，并对所述电信号进行处理，根据处理后的数据信息确定待测区域内待测气体的信息；所述待测区域为所述有源信号和反射后的有源信号经过的位置组成的区域。
8.可选的，当所述第一移动装置的数量大于1，所述第二移动装置的数量大于等于1时，针对每一第二移动装置，所述有源模块包括多个有源器件，多个有源器件与多个第一移动装置一一对应，每一有源器件用于向对应的第一移动装置发出有源信号。
9.可选的，当所述第一移动装置的数量大于1，所述第二移动装置的数量大于等于1时，针对每一第二移动装置，所述探测模块的数量为多个，与所述第一移动装置一一对应，用于接收对应的第一移动装置返回的有源信号。
10.可选的，当所述第一移动装置的数量大于1，所述第二移动装置的数量大于等于1时，针对每一第二移动装置，所述探测模块的数量为一个，所述探测模块通过分时复用的方式按顺序接收各第一移动装置返回的有源信号。
11.可选的，所述有源器件包括光源发射元件，所述反射模块包括光学反射元件，所述探测模块包括光探测器；
12.或者，所述有源器件包括声源发射元件，所述反射模块包括声波反射元件，所述探测模块包括声探测器。
13.可选的，所述光学反射元件包括反射镜。
14.可选的，所述反射镜包括凸面反射镜。
15.可选的，所述光学反射元件包括具有两个相互垂直的反射面的元件。
16.可选的，所述光学反射元件包括具有三个相互垂直的反射面的元件。
17.可选的，所述具有三个相互垂直的反射面的元件包括角锥棱镜。
18.可选的，所述光学反射元件包括超透镜。
19.可选的，所述光探测器包括点探测器或面探测器，所述点探测器包括光电二极管或光电三极管；所述面探测器包括ccd探测器或cmos探测器。
20.可选的，所述有源模块包括一个光源发射元件、第一分光单元和反射单元，所述光源发射元件发射的光源依次通过第一分光单元和反射单元得到多条发射光线，以向每一第一移动装置分别输出发射光线。
21.可选的，针对每一第二移动装置，所述有源器件包括光源发射元件时，所述第二移动装置上还设置有第二分光单元，所述第二分光单元用于对有源模块发射的光线进行分光，得到用于发射给第一移动装置的光线以及基准光线；
22.所述第二移动装置还包括探测模块，所述探测模块用于根据所述基准光线生成对应的电信号，以使所述数据处理模块根据探测模块输出的电信号与基准光线对应的电信号确定待测气体的信息。
23.可选的，所述第一移动装置处于空中，所述第二移动装置处于地面或海洋。
24.可选的，所述第一移动装置为无人机，所述第二移动装置为车辆。
25.可选的，当所述第一移动装置和第二移动装置的个数均为1时，确定的待测气体的信息包括：待测气体的种类及每种待测气体的浓度；
26.当所述第一移动装置的个数大于1，第二移动装置的个数大于等于1时，确定的待测气体的信息包括：待测气体的种类、每种待测气体的浓度以及待测区域内待测气体的变化趋势。
27.第二方面，本实用新型实施例提供一种第一移动装置，所述第一移动装置上搭载有反射模块；
28.所述反射模块用于对第二移动装置上搭载的有源模块发射的有源信号进行反射，以使反射后的有源信号被位于第二移动装置上的探测模块接收并转换为电信号，以及位于第二移动装置上的数据处理模块接收探测模块输出的电信号并对所述电信号进行处理，根据处理后的数据信息确定待测区域内待测气体的信息；所述待测区域为有源信号经过的位置组成的区域。
29.可选的，所述反射模块包括光学反射元件。
30.可选的，所述光学反射元件包括反射镜。
31.可选的，所述反射镜包括凸面反射镜。
32.可选的，所述光学反射元件包括具有两个相互垂直的反射面的元件。
33.可选的，所述光学反射元件包括具有三个相互垂直的反射面的元件。
34.可选的，所述具有三个相互垂直的反射面的元件包括角锥棱镜。
35.可选的，所述光学反射元件包括超透镜。
36.第三方面，本实用新型实施例提供一种第二移动装置，所述第二移动装置上设置有源模块、探测模块和数据处理模块；
37.所述有源模块用于向搭载在第一移动装置上的反射模块发射有源信号，以使所述反射模块对所述有源信号进行反射；
38.所述探测模块用于接收反射后的有源信号，并将所述有源信号转换为电信号；
39.所述数据处理模块用于接收所述探测模块输出的电信号，并对所述电信号进行处理，根据处理后的数据信息确定待测区域内待测气体的信息。
40.本实用新型实施例提供一种气体检测系统和移动装置，所述系统包括至少一个第一移动装置和至少一个第二移动装置，其中，所述第一移动装置搭载有反射模块；所述第二移动装置上设置有源器件、探测模块和数据处理模块；所述有源器件用于向所述反射模块发射有源信号；所述反射模块用于对所述有源信号进行反射；所述探测模块用于接收反射后的有源信号，并将所述有源信号转换为电信号；所述数据处理模块用于接收所述探测模块输出的电信号，并对所述电信号进行处理，根据处理后的数据信息确定待测区域内待测气体的信息；所述待测区域为有源信号经过的位置组成的区域，所述系统通过在第一移动装置上搭载反射模块，而无需搭载气体收集模块，能够实现实时对气体的检测，且检测结果不受气体收集模块的限制，可以提高气体检测的准确度。
附图说明
41.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
42.图1为现有技术中提供的气体检测的应用场景示意图；
43.图2为本实用新型实施例提供的一种气体检测系统的结构示意图；
44.图3为本实用新型实施例提供的一种气体检测原理图；
45.图4为本实用新型实施例提供的根据吸收光谱确定待测气体的信息的示意图；
46.图5为本实用新型实施例提供的根据荧光光谱确定待测气体的信息的示意图；
47.图6为本实用新型实施例提供的根据拉曼光谱确定待测气体的信息的示意图；
48.图7为本实用新型实施例提供的另一种气体检测系统的结构示意图；
49.图8为本实用新型实施例提供的图7所示系统的一种有源模块的结构示意图；
50.图9为本实用新型实施例提供的图7所示系统的一种探测模块的结构示意图；
51.图10为本实用新型实施例提供的反射镜为凸面反射镜时的光线传输示意图；
52.图11为本实用新型实施例提供的反射镜为具有三个相互垂直的反射面的元件时的光线传输示意图；
53.图12为本实用新型实施例提供的反射镜为超透镜时的光线传输示意图；
54.图13为本实用新型实施例提供的图7所示系统的另一种有源模块的结构示意图；
55.图14为本实用新型实施例提供的另一种气体检测原理图；
56.图15为本实用新型实施例提供的图7所示系统的各个第一移动装置和第二移动装
置在笛卡尔坐标系中的坐标示意图；
57.图16为本实用新型实施例提供的又一种气体检测系统的结构示意图。
具体实施方式
58.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
59.本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
60.图1为现有技术中提供的气体检测的应用场景示意图，如图1所示，当采用无人机对气体进行检测时，先在无人机上搭载气体收集模块，再控制无人机飞行至待检测区域，通过气体收集模块收集待检测区域的气体，再通过控制无人机返回地面，基于气体收集模块收集的气体通过检测分析模块进行检测。
61.然而，从收集气体到对气体进行检测需要经过一定的时间，检测的结果实时性不高。此外，待检测的气体仅仅是气体收集模块中的气体，收集的气体有限，使得检测的精度将会降低。
62.基于上述问题，本实用新型实施例提供的气体检测系统，通过设置两个移动装置，在其中一个移动装置中设置反射元件，在另一移动装置中设置有源模块、探测模块和数据处理模块，通过一个移动装置中的有源模块发射有源信号，利用另一移动装置中的反射元件反射有源信号，基于气体对有源信号的影响，通过探测模块和数据处理模块能够实现对有源信号经过的位置组成的区域的气体进行检测，该方法无需收集气体，可以提高检测精度，同时有源信号传输时间远小于将气体带回另一地点的时间，检测结果具有较高的实时性。
63.下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
64.图2为本实用新型实施例提供的一种气体检测系统的结构示意图，如图2所示，所述系统包括：
65.至少一个第一移动装置21和至少一个第二移动装置22，其中，所述第一移动装置21搭载有反射模块211；所述第二移动装置22上设置有源模块 221、探测模块222和数据处理模块223；
66.所述有源模块221用于向所述反射模块211发射有源信号23；所述反射模块211用于对所述有源信号23进行反射；所述探测模块222用于接收反射后的有源信号24，并将所述有源信号24转换为电信号；所述数据处理模块 223用于接收所述探测模块222输出的电信
号，并对所述电信号进行处理，根据处理后的数据信息确定待测区域内待测气体的信息；所述待测区域为所述有源信号23和反射后的有源信号24经过的位置组成的区域。
67.在本实施例中，对第一移动装置21和第二移动装置22的数量不做限制，第一移动装置21的数量可以为一个，也可以为多个；第二移动装置 22的数量可以为一个，也可以为多个。当第一移动装置21的数量为一个，第二移动装置22的数量为一个时，通过控制两个移动装置的位置，可以检测某一有源信号所在路径上的待测气体的信息。当移动装置的数量为多个时，通过控制多个移动装置的位置，可以检测多条有源信号经过的位置组成的区域的气体信息。
68.其中，第一移动装置21和第二移动装置22的设置位置不做限制，可以在空中、地面或海洋。
69.其中，有源信号可以为光源信号，还可以为声源信号，根据有源信号的不同，反射模块211、有源模块221、探测模块222和数据处理模块223 也不相同。
70.当有源信号为光源信号时，反射模块211可以为反射元件，具体的，所述反射元件可以为反射镜，如平面反射镜、全反射镜等。进一步可选的，所述反射镜可以为凸面反射镜。以及，进一步可选的，所述反射元件可以为具有三个相互垂直的反射面的元件，或者为具有两个相互垂直的反射面的元件。以及进一步可选的，所述具有三个相互垂直的反射面的元件为角锥棱镜。以及可选的，所述反射元件为超透镜。
71.图3为本实用新型实施例提供的一种气体检测原理图，其中，221表示有源模块，222表示探测模块，211表示反射模块。其中，有源模块221 可以通过开关的控制来产生有源信号23，反射模块211在接收到有源信号 23后，可以对有源信号23进行反射，反射后的有源信号24从反射模块 211传输至探测模块222，在此过程中，空气中的气体会对有源信号23和反射后的有源信号24产生影响。探测模块222可以实现对反射后的有源信号24的接收，并将接收的有源信号转换为电信号。而数据处理模块223 则可以基于转换后的电信号来确定气体信息。
72.其中，本方案实现的原理为：空气中的气体对光源信号或声源信号会产生影响，因此，在两个移动装置中分别设置有源模块221和反射模块211，就能够实现产生有源信号，并将有源信号反射至探测模块的效果，其中有源信号23和反射后的有源信号24携带有气体信息，因此，再对探测到的有源信号分析就可以确定有源信号23经过的位置和反射后的有源信号24 经过的位置组成的区域的气体信息。
73.下面对数据处理模块基于转换后的电信号确定气体信息的过程进行简要说明。此处以光源信号为例进行简要说明。需要注意的是，根据声源信号检测气体信息的方法与光源信号类似，可以通过分析声谱，确定气体信息。
74.其中，数据处理模块223与探测模块222连接，探测模块222接收到的光信号包括光强、波长、偏振、相位变化以及光的量子相干性中的至少一项，探测模块222根据所述光信号可以得到携带气体信息的与光源信号对应的吸收光谱、荧光光谱和拉曼光谱中的至少一项。探测模块222将得到与光谱对应的电信号，并将其发送给数据处理模块223，数据处理模块 223会根据电信号得到光谱，并对光谱进行分析确定所携带的气体信息。
75.可选的，数据处理模块223通过预设算法对所述探测模块222输出的电信号进行处理，得到待测气体的光学特征参数，根据所述待测气体的光学特征参数确定所述待测气体
的种类和每种待测气体的浓度。其中，预设算法包括但不限于拟合算法、神经网络算法或ai计算方法。
76.一种实施方式为根据吸收光谱确定气体信息。图4为本实用新型实施例提供的根据吸收光谱确定待测气体的信息的示意图；图4的a表示光源光谱，也就是有源模块发出的光信号对应的光谱，表示为i0(λ)；图4的b 表示气体吸收光谱，也就是探测模块接收的反射后的有源信号对应的光谱，表示为i1(λ)；图4的c表示归一化气体吸收光谱，表示为α(λ)；图4的d 表示第一气体吸收光谱，表示为ia(λ)，图4的e表示第二气体吸收光谱，表示为ib(λ)。
77.其中，数据处理模块223会进行归一化处理，得到如图4的c所示的光谱图，其中，归一化处理是指将反射后的有源信号对应的光谱i1(λ)与光源光谱i0(λ)作商。在得到归一化气体吸收光谱后，可以通过拟合算法或ai计算方法，得到不同气体的光谱图，如图4的d和图4的e所示。其中，此处的吸收光可以是红外线吸收光。通过对图4的d和图4的e进行分析可以确定气体的光学特征参数，如吸收气体的特征峰，通过与标准的不同含量下不同气体吸收气体的特征峰进行比较，可以确定待测气体的类型与含量。例如，根据图4的d和图4的e所示的特征峰可以确定第一气体与第二气体的种类与含量。
78.一种实施方式为根据荧光光谱确定气体信息。图5为本实用新型实施例提供的根据荧光光谱确定待测气体的信息的示意图；图5的a表示光源光谱，也就是有源模块发出的光信号对应的光谱，表示为i0(λ)；图5的b 表示气体荧光光谱，也就是探测器接收的反射后的有源信号对应的光谱，表示为i1(λ)；图5的c表示处理后的荧光光谱，表示为i2(λ)；图5的d表示第一气体的荧光光谱，表示为ia(λ)，图5的e表示第二气体的荧光光谱，表示为ib(λ)。
79.其中，探测模块222接收的光谱如图5的b所示，数据处理模块223 在获取到气体荧光光谱后先做背景去除处理，再通过拟合算法或ai计算方法对背景处理后的气体荧光光谱进行处理，得到荧光光谱的光强分布图，表示为i2(λ)；再基于荧光光谱的光强分布图可以得到不同气体的荧光光谱对应的光强分布，如图5的d和图5的e所示；最后通过对图5的d和图 5的e进行分析可以确定气体的光学特征参数，如荧光光谱的特征峰，通过与标准的不同含量下不同气体的荧光光谱的特征峰进行比较，可以确定待测气体的种类与含量。
80.一种实施方式为根据拉曼光谱确定气体信息。图6为本实用新型实施例提供的根据拉曼光谱确定待测气体的信息的示意图；图6的a表示光源光谱，也就是有源模块发出的光信号对应的光谱，表示为i0(λ)；图6的b 表示气体拉曼光谱，也就是探测器接收的反射后的有源信号对应的光谱，表示为i1(λ)；图6的c表示处理后的拉曼光谱，表示为i2(λ)；图6的d表示第一气体的拉曼光谱，表示为ia(λ)，图6的e表示第二气体的拉曼光谱，表示为ib(λ)。
81.其中，探测模块222接收的光谱图如图6的b所示，数据处理模块223 在获取到气体拉曼光谱后会先做激光光源的背景去除处理以及荧光背景处理，其中处理过程包括但不限于多项式拟合法和小波变换法，得到处理后的拉曼光谱的光强分布图，如图6的c所示，再基于处理后的拉曼光谱的光强分布图可以得到不同气体的拉曼光谱，如图6的d和图6的e所示；最后通过对图6的d和图6的e进行分析可以确定气体的光学特征参数，如拉曼光谱的特征峰，通过与标准的不同含量下不同气体的拉曼光谱的特征峰进行比较，可以确定待测气体的种类与含量。
82.虽然以上实施方式以探测两种气体为例来说明本实用新型的目的，但是本领域技术人员可以理解，采用本实用新型的系统对多于两种气体进行探测分析也是可行的。
83.其中，数据处理模块223可以实现根据转换后的电信号确定气体信息的过程，数据处理模块223可以通过硬件的方式来实现，在所述硬件中设置有存储器和处理器，存储有与确定气体信息对应的程序，处理器可以运行所述程序输出检测结果。
84.可选的，确定待测气体的种类与含量，也可以通过硬件电路来实现。例如，可以根据采集到的信号与气体种类/含量之间的关系，相应设置加法器、乘法器、门电路、比较器等来实现信号的处理。
85.在本实施例中，通过设置两个移动装置，并在一个移动装置中设置反射模块，在另一移动装置中设置有源模块、探测模块和数据处理模块，通过有源模块发射有源信号，通过反射模块将有源信号反射回对应的移动装置，通过探测模块来探测通过反射而接收到的有源信号，并处理以得到电信号，最后通过数据处理模块对该电信号进行处理，通过改变两个移动装置的位置，可以检测有源信号经过的不同位置组成的区域的气体信息，基于气体对有源信号的影响，实现对气体的实时检测。此外，该方法的检测精度不会局限于收集气体的多少，因此提高了检测的准确度。以及，进一步的，由于减少了携带气体返回气体分析点或实验室的过程，不仅提高了实时性，还降低了在携带过程中由于密封装置密封性不好带来的引入气体杂质的可能性。
86.可选的，当所述第一移动装置的数量大于1，所述第二移动装置的数量大于等于1时，针对每一第二移动装置，所述有源模块包括多个有源器件，多个有源器件与多个第一移动装置一一对应，每一有源器件用于向对应的第一移动装置发出有源信号。
87.图7为本实用新型实施例提供的另一种气体检测系统的结构示意图，如图7所示，所述系统包括两个第一移动装置21和一个第二移动装置22，当存在多个第一移动装置21时，针对每一个第二移动装置22，其中的有源模块221中有源器件的数量要与第一移动装置21的数量对应。
88.图8为本实用新型实施例提供的图7所示的系统的一种有源模块的结构示意图，其中，由于图7系统中存在两个第一移动装置21，因此，有源器件2211的数量为两个，其中每一个有源器件用于向对应的第一移动装置发出有源信号。当设置多个有源器件时，发射的有源信号的数量就会增多，从而反射的有源信号相应增多，从而有源信号经过的位置组成的区域就会增大。
89.通过设置多个有源器件可以实现向多个第一移动装置发射有源信号的效果，以实现待检测区域的增大。
90.可选的，当所述第一移动装置21的数量大于1，所述第二移动装置22 的数量大于等于1时，针对每一第二移动装置22，所述探测模块222的数量为多个，与所述第一移动装置21一一对应，用于接收对应的第一移动装置返回的有源信号。
91.图9为本实用新型实施例提供的图7所示系统的一种探测模块的结构示意图。其中，当第一移动装置21的数量为多个时，需要在每一第二移动装置22上设置多个探测模块222，以实现在同一时刻对从多个第一移动装置21 反射的有源信号24进行处理，其中，所述反射的有源信号24是指与该第二移动装置上的有源模块221发射的有源信号对应的信号。
92.通过设置多个探测模块可以实现同时对接收的有源信号进行处理，以保证检测结果的实时性。
93.可选的，当所述第一移动装置的数量大于1，所述第二移动装置的数量大于等于1
时，针对每一第二移动装置22，所述探测模块222的数量为一个，所述探测模块222通过分时复用的方式按顺序接收各第一移动装置21返回的有源信号。
94.其中，通过设置一个探测模块222也可以实现对多个第一移动装置21返回的有源信号进行处理，例如，探测模块在不同的时刻按顺序接收不同的第一移动装置21返回的有源信号，能够减少成本。
95.可选的，有源器件包括光源发射元件，所述反射模块包括光学反射元件，所述探测模块包括光探测器；
96.或者，所述有源器件包括声源发射元件，所述反射模块包括声波反射元件，所述探测模块包括声探测器。
97.可选的，所述光学反射元件包括反射镜。例如平面反射镜、全反射镜等。
98.可选的，所述反射镜包括凸面反射镜。
99.其中，在本实施例中，所述反射镜还可以为凸面反射镜。凸面反射镜能够实现将入射的光发散开，使得可以探测的反射光的范围增加，从而可以方便探测模块接收到反射光。图10为本实用新型实施例提供的反射镜为凸面反射镜时的光线传输示意图。从图中可以看出，当入射的光平行照射在凸面反射镜上时，反射光的传输范围相对入射光的传输范围变大。
100.可选的，所述光学反射元件包括具有两个相互垂直的反射面的元件。
101.在本实施例中，该元件包括两个相互垂直的反射面，当光线以45
°
的入射角入射到任意一个反射面时，经过两个反射面的反射，能够实现反射光相对于入射的光翻转180度。
102.可选的，所述光学反射元件包括具有三个相互垂直的反射面的元件。图11为本实用新型实施例提供的反射镜为具有三个相互垂直的反射面的元件时的光线传输示意图。如图11所示，入射光线照射到三个垂直的反射面中的一个时，会被反射到另一反射面，并经过再次反射后照射到又一反射面。通过将具有三个相互垂直的反射面作为反射模块能够实现入射的光被翻转180度，从而得到原路返回的反射光。其中，三个相互垂直的反射面的元件对入射角度不敏感，无需调整入射角度即可实现对入射光线的反射且反射的光线是入射的光线翻转180度后的光线。
103.可选的，所述光学反射元件包括角锥棱镜。其中，角锥棱镜为一种具有三个相互垂直的反射面的元件，经过三个相互垂直的反射面的反射，实现反射光相对于入射的光翻转180度。
104.可选的，所述光学反射元件包括超透镜。图12为本实用新型实施例提供的反射镜为超透镜时的光线传输示意图。其中，通过超透镜也可以得到相对入射光线翻转了180度的反射光线。
105.可选的，所述光探测器包括点探测器或面探测器，所述点探测器包括光电二极管或光电三极管；所述面探测器包括ccd探测器或cmos探测器。
106.在本实施例中，有源信号可以为光源信号，还可以为声源信号。当有源信号为光源信号时，有源器件为光源发射元件，例如激光发射元件、激光二极管或led等；对应的反射模块为光学反射元件，光学反射元件为能够反射光源信号的元件，例如角锥棱镜、平面反射镜、凹面反射镜、全反射镜等、凸面反射镜、超透镜等；对应的探测模块为光探测器，其中，光探测器可以为点探测器或面探测器，点探测器可以为光电二极管或光电三极管，而面探测
器可以为ccd探测器(charge-coupled device，电荷耦合器件)，或cmos 探测器。此外，光探测器还可以为光谱仪。
107.当有源信号为声源信号时，有源器件为声源发射元件；对应的探测模块为声探测器，如麦克风；对应的反射模块为反射声波的模块。
108.可选的，所述有源模块包括一个光源发射元件、第一分光单元和反射单元，所述光源发射元件发射的光源依次通过第一分光单元和反射单元得到多条发射光线，以向每一第一移动装置分别输出发射光线。
109.图13为本实用新型实施例提供的图7所示的系统的另一种有源模块的结构示意图，在本实施例中，还可以无需设置多个有源器件，采用另一种方案来实现。即有源模块221包括一个有源器件，有源器件在本实施例中为光源发射元件2211，有源模块221还包括第一分光单元2212和反射单元2213，通过第一分光单元2211和反射单元2213可以将光源发射元件2211发射的光线23分为两束发射光线，即发射光线231和发射光线232，其中，两条发射光线分别发射至不同的第一移动装置。同样的，当需要多条光线时，可以增加第一分光单元和反射单元的个数来实现。虽然以一个有源器件为例对本实施例进行了说明，但本领域技术人员可以理解，可以采用多个有源器件与分光单元和反射单元组合的结果来实现对有源器件发出的信号分流，使发出的信号实现与每个第一移动装置对应的效果。
110.可选的，针对每一第二移动装置，所述有源器件包括光源发射元件时，所述第二移动装置上还设置有第二分光单元，所述第二分光单元用于对有源模块发射的光线进行分光，得到用于发射给第一移动装置的光线以及基准光线；
111.所述第二移动装置还包括探测模块，所述探测模块用于根据所述基准光线生成对应的电信号，以使所述数据处理模块根据探测模块输出的电信号与基准光线对应的电信号确定待测气体的信息。
112.图14为本实用新型实施例提供的另一种气体检测原理图，其中，在第二移动装置设置有有源模块221，还设置有第二分光单元224和探测模块 225。第二分光单元224可以实现将发射光线23进行分光，得到基准光线233 和发射光线234。其中，第二分光单元的分光方式可以为透射或反射的分光方式、偏振分光方式或波长分光方式等。其中，通过选择不同的分光单元，实现基准光线233的强度要低于发射光线234的强度。例如，基准光线233 和发射光线234的强度比处于0.5:9.5至4.5:5.5之间。
113.其中，发射光线234发射至第一移动装置21的反射模块211上，基准光线233会被探测模块225探测，并生成对应的电信号。可选的，反射的有源信号经过第二分光单元224时还会进行分光，通过两个探测模块222和探测模块226进行探测，该两个探测模块可以分别探测不同波段的光信号，并生成对应的电信号。数据处理模块会根据探测模块222或探测模块226输出的电信号和探测模块225输出的电信号确定待测气体的信息，可以消除有源器件发出的光源的变化造成的检测结果的不准确。
114.例如，当通过探测模块222输出的电信号可以确定在第5秒存在气体 a，通过探测模块225输出的电信号可以确定在第5秒有源器件发射的光源的光强发生变化，则通过对比可以确定在第5秒不存在该气体a。通过设置第二分光单元224和对应的探测模块225，可以消除信号源的不稳定带来的影响，从而消除由于有源信号的变化带来对检测结果的影响。
115.通过设置第二分光单元可以得到基准光线，通过设置与基准光线对应的探测器，
可以得到与基准光线对应的电信号，从而使得数据处理模块能够消除有源信号的变化对检测结果的影响。
116.可选的，所述第一移动装置处于空中，所述第二移动装置处于地面或海洋。
117.在本实施例中，第一移动装置处于空中，第一移动装置为任何可以在空中移动的装置或设备。第二移动装置处于地面或海洋，第二移动装置为任何可以在地面或海洋移动的装置或设备。
118.可选的，所述第一移动装置为无人机，所述第二移动装置为车辆。
119.此外，第一移动装置还可以为热气球，飞艇等，第二移动装置可以为车辆，此外，还可以为手推车、遥控汽车、船只及游艇等。
120.通过对第一移动装置及第二移动装置的限制，可以使得仅搭载反射模块的第一移动装置处于空中，搭载有源模块、探测模块和数据处理模块的第二移动装置处于地面或海洋，而非空中，能够使得空中的第一移动装置具有搭载模块少的优点。由于无人机自身偏小，有效载荷也通常不大，因此希望搭载的模块越少越轻便为好。而在有些技术中，在无人机上搭载多种气体检测模块来实现对多种气体参数的检测，这会增加无人机的重量，降低无人机飞行的灵活性，此外检测气体的种类也会受限。因此，通过将仅搭载反射模块的第一移动装置处于空中，反射模块体积及重量均较小，能够提高无人机的灵活性；将搭载有源模块、探测模块和数据处理模块等模块的第二移动装置处于地面或海洋，不会降低本系统能够检测气体的种类的能力。
121.可选的，当所述第一移动装置和第二移动装置的个数均为1时，确定的待测气体的信息包括：待测气体的种类及每种待测气体的浓度；
122.当所述第一移动装置的个数大于1，第二移动装置的个数大于等于1时，确定的待测气体的信息包括：待测气体的种类、每种待测气体的浓度以及待测区域内待测气体的变化趋势。
123.在本实施例中，当所述第一移动装置和第二移动装置的个数均为1时，可以检测有源信号和反射后的有源信号经过的位置处的气体的种类和浓度，具体的检测方法可以参考上述如图4至图6所述实施例的方法。
124.当所述第一移动装置的个数大于1，第二移动装置的个数大于等于1时，还可以检测有源信号和反射后的有源信号经过的位置组成的区域的气体变化趋势。
125.具体方法如下：针对每一种待测气体，基于差分方法根据待测气体的浓度确定待测区域内所述待测气体的变化趋势。
126.其中，基于差分方法根据待测气体的浓度确定待测区域内所述待测气体的变化趋势时，具体包括：
127.确定待测区域内各个第一移动装置所处位置之间的待测气体的浓度差值；根据所述待测气体的浓度差值确定任一第一移动装置所处位置的待测气体浓度的梯度值，并根据各个位置处所述待测气体浓度的梯度值确定所述待测气体在所述待测区域内的变化趋势。
128.图15为本实用新型实施例提供的图7所示系统的各个第一移动装置和第二移动装置在笛卡尔坐标系中的坐标示意图，两个第一移动装置所处的位置分别为a(xa,ya)和b(xb,yb)，第二移动装置所处的位置为原点o，设空间中任一点的待测气体的浓度为c(x)，则通过如下公式可得在距离为 |oa|的o点和a点之间气体浓度的平均值以及在距离为|ob|
的o点和b点之间的气体浓度的平均值
[0129][0130][0131]
其中，可以通过数据处理模块对探测器接收的有源信号的光谱进行处理来得到在距离为|oa|的o点和a点之间气体浓度的平均值和在距离为|ob|的o点和b点之间的气体浓度的平均值
[0132]
从而，在|oa|远远大于|ab|，|ob|远远大于|ab|时，a点的待测气体的浓度ca和b点的待测气体的浓度cb之间差值可以由如下公式表示。
[0133][0134]
a点的待测气体的浓度ca在两个方向(x和y)的变化量和可以分别由如下公式得出：
[0135][0136][0137]
则由如下公式可得到a点气体的浓度在a、b和o点所组成的平面区域的气体浓度的梯度
[0138][0139]
从而，可知通过改变第一移动装置的位置，可以得到该平面区域中任一点的梯度值，进而可得该平面区域的气体的传播方向。例如，当得到多个位置的气体浓度的梯度时，可以确定所形成的空间的气体浓度梯度，从而得到气体的传播方向。
[0140]
进一步的当确定气体的传播方向后，还可以确定气体发生的扩散还是对流等，还可以实现对污染物的溯源。
[0141]
图16为本实用新型实施例提供的又一种气体检测系统的结构示意图。所述系统包括两个第二移动装置161，三个第一移动装置162，在每个第二移动装置上都设置有有源模块1、探测模块2和数据处理模块3，其中有源模块1的实施方式可以为图8所示的实施方式，也可以为图13所示的实施方式，可以根据无人机的数量调整有源器件数量，或者调整分光单元和反射单元的数量。其中，探测模块2的实施方式可以为图9所示的实施方式或者可采用一个探测模块通过分时复用的方式。在每一第一移动装置上均设置有反射模块。其中，第一移动装置和第二移动装置的数量为示意性的，不仅限于两个第二移动装置和三个第一移动装置，所述系统可以包括m个第二移动装置和n个第一移动装置。在一个第二移动装置上，有源模块可以发出三条光线，分别发射至三个第一移动装置上的反射模块，三个反射模块
反射回的光线可以被探测模块2探测到，因此探测模块2可以探测到一个第二移动装置与三个第一移动装置之间的携带着气体信息的有源信号，并将有源信号转换为电信号，从而数据处理模块3可以对电信号进行分析，具体的分析过程可以为图4至图6所示实施例中的实施方式。其中，第二移动装置可以为车辆，第一移动装置可以为无人机。
[0142]
进一步的，所述系统还可以实现如图15所示实施例中的通过差分方法根据光学特征参数差值确定气体变化趋势。
[0143]
本实用新型实施例还提供一种第一移动装置，所述第一移动装置上搭载有反射模块；
[0144]
所述反射模块用于对第二移动装置上搭载的有源模块发射的有源信号进行反射，以使反射后的有源信号被位于第二移动装置上的探测模块接收并转换为电信号，以及位于第二移动装置上的数据处理模块接收探测模块输出的电信号并对所述电信号进行处理，根据处理后的数据信息确定待测区域内待测气体的信息；所述待测区域为有源信号经过的位置组成的区域。
[0145]
所述第一移动装置的作用及具体实现过程可参见上述系统实施例，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。
[0146]
可选的，所述反射模块包括光学反射元件。
[0147]
可选的，所述光学反射元件包括反射镜。
[0148]
可选的，所述反射镜包括凸面反射镜。
[0149]
可选的，所述光学反射元件包括具有两个相互垂直的反射面的元件。
[0150]
可选的，所述光学反射元件包括具有三个相互垂直的反射面的元件。
[0151]
可选的，所述光学反射元件包括角锥棱镜。
[0152]
可选的，所述光学反射元件包括超透镜。
[0153]
本实用新型实施例还提供一种第二移动装置，所述第二移动装置上设置有源模块、探测模块和如上述实施例所述的数据处理模块；
[0154]
所述有源模块用于向搭载在第一移动装置上的反射模块发射有源信号，以使所述反射模块对所述有源信号进行反射；
[0155]
所述探测模块用于接收反射后的有源信号，并将所述有源信号转换为电信号；
[0156]
所述数据处理模块用于接收所述探测模块输出的电信号，并对所述电信号进行处理，根据处理后的数据信息确定待测区域内待测气体的信息。
[0157]
所述第二移动装置的作用及具体实现过程可参见上述系统实施例，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。
[0158]
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0159]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术
方案的范围。