基于车载雷达运动监测的定点监测系统的制作方法

1.本发明涉及环境监测技术领域，具体是基于车载雷达运动监测的定点监测系统。


背景技术：

2.随着经济的快速发展，环境的破坏程度加深，严重影响了人们的日常生活，为了对环境的破坏进行遏制，需要对环境中的多种数据进行监测，并进行检测分析，以便能够针对检测分析的结果采取必要的防护措施。在环境监测中，通常采用环境监测车进行移动的环境监测任务。
3.目前，对于装载有设备的环境监测车，车载雷达以其全天时、全天候的特点，已经成为不可或缺的检测传感器；但由于车辆的局限性以及巡查速度的限制，目前的雷达监测系统无法对大范围区域进行环境信息检测或对污染源进行快速高效的寻源，无法智能识别污染程度高的监测点重点巡查，提高寻找污染源的效率；同时由于外界通信信号的干扰，容易导致车载雷达的监测数据不准确；基于以上不足，本发明提出基于车载雷达运动监测的定点监测系统。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出基于车载雷达运动监测的定点监测系统。
5.为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出基于车载雷达运动监测的定点监测系统，应用于环境检测车，所述环境检测车上搭载有车载雷达，包括自主导航模块、污染分析模块、存储模块、巡查分析模块以及信号验证模块；监测区域内包含若干个监测点；所述车载雷达用于对各个监测点的多种环境数据进行监测，并将监测数据传输至污染分析模块进行污染系数分析；若污染系数w≥污染阈值，则生成治理信号；当环境检测车途径监测点时，所述巡查分析模块用于采集监测点的治理记录并进行治理系数分析，并将治理系数zl传输至控制器；所述控制器用于根据治理系数zl确定环境检测车的巡查级别，并标记为切换级别；若切换级别与当前巡查级别不一致，则生成切换指令至自主导航模块；所述自主导航模块用于接收到切换指令切换环境检测车的巡查级别；所述环境检测车包括若干个巡查级别，每个巡查级别对应不同的巡查速度阈值；所述信号验证模块用于实时验证车载雷达的通信状态，计算得到信号损耗指数ls；判断对应车载雷达的通信状态是否不佳。
6.进一步地，所述巡查分析模块的具体分析步骤为：自动从存储模块中获取当前监测点在预设时间段内的治理信息；统计当前监测点的治理次数为l1，将每次治理的治理时长标记为t1，将对应的治理等级标记为g1；利用公式dl=t1
×
d1+g1
×
d2计算得到治理值dl，其中d1、d2均为系数因
子；将治理值dl与治理阈值相比较；统计dl大于治理阈值的次数为p1，当dl大于治理阈值时，获取dl与治理阈值的差值并进行求和得到超治总值cz，利用公式cd=p1
×
a3+cz
×
a4计算得到超治系数cd，其中a3、a4均为比例因子；将最近一次治理结束时刻与系统当前时间进行时间差计算得到缓冲时长ht，利用公式zl=(l1
×
d3+cd
×
d4)
×
ht计算得到当前监测点的治理系数zl，其中d3、d4为系数因子。
7.进一步地，所述污染分析模块的具体分析步骤为：步骤一：获取监测数据，将各项环境参数的数值与数据库中存储的对应环境参数的安全数据进行对比，得到对应环境参数的数据差值；若对应环境参数的数据差值小于或等于零，则表明对应环境参数不造成环境污染；步骤二：获取大于零的各环境参数的数据差值，结合数据库中存储的各环境参数对环境的影响因子，计算对应监测点的污染系数并标记为w；步骤三：将污染系数w与污染阈值相比较，若w≥污染阈值，则生成治理信号；所述污染分析模块用于将治理信号与对应监测点的定位数据一并上传至控制器，控制器接收到治理信号后控制报警模块发出警报，以提醒管理人员及时对该监测点进行治理。
8.进一步地，治理完成后，由治理人员记录治理信息并上传至存储模块存储；所述治理信息包括治理开始时刻、治理结束时刻以及治理等级，所述治理等级由治理人员根据治理过程中投入的人力物力资源进行评估。
9.进一步地，所述监测数据包括空气中so2、nox和cox浓度、扬尘信息、噪声信息、风速信息、风向信息、气压信息、温度信息以及湿度信息。
10.进一步地，所述信号验证模块的具体验证步骤为：将信号损耗指数ls与损耗阈值相比较；当监测到ls≥损耗阈值时，自动倒计数，倒计数为d1，d1为预设值；在倒计数阶段继续信号损耗指数ls进行监测，若再次监测到ls≥损耗阈值，则倒计数自动归为原值，重新按照d1进行倒计数；否则，继续倒数；在倒计数阶段，若ls≥损耗阈值的出现次数达到预设第一数量或者预定比例或者连续出现次数达到预设第二数量时，则生成通信预警指令；以提醒管理人员车载雷达通信状态不佳，建议尽快处理。
11.进一步地，信号损耗指数ls的具体计算方法为：所述信号验证模块按照预设验证周期发送验证配置消息至控制器，其中验证配置消息中包括第一信号质量门限；所述控制器接收到验证配置消息后，立即发送第二同步信号至车载雷达；车载雷达接收到第二同步信号后，确定第二同步信号的信号质量为z1，并将第二同步信号的信号质量z1与第一信号质量门限进行对比，得到第一质量差zc；同时发送第二验证信号至控制器；控制器接收到第二验证信号后，确定第二验证信号的信号质量为z2，并将z2与第二同步信号的信号质量z1进行对比，得到第二质量差zs；利用公式ls=(zc
×
a1+zs
×
a2)
×
(|zc-zs|+u)计算得到信号损耗指数ls，其中a1、a2均为系数因子，u为补偿系数。
12.进一步地，所述车载雷达包括gps定位路线规划单元，所述gps定位路线规划单元用于爬取监测区域内的道路交错关系，并根据爬取到的数据为环境检测车规划巡查路线；所述自主导航模块用于控制环境检测车按照gps定位路线规划单元规划的巡查路线行驶。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明中自主导航模块用于控制环境检测车按照gps定位路线规划单元规划的巡查路线行驶；所述车载雷达用于对各个监测点的多种环境数据进行监测，并将监测数据传输至污染分析模块进行综合分析；所述污染分析模块用于根据监测数据进行污染系数分析，判断是否需要进行治理，提高环境安全；2、当环境检测车途径监测点时，所述巡查分析模块用于采集监测点的治理记录并进行治理系数分析，结合对应监测点的治理次数、每次治理的治理值以及缓冲时长，计算得到对应监测点的治理系数zl；所述控制器用于根据治理系数zl确定环境检测车的巡查级别，通过自主导航模块调整环境检测车的巡查速度，实现巡查速度自动调控，同时能够智能识别污染程度高的监测点重点巡查，合理分配巡查时间，有效提高寻找污染源的效率；3、在环境检测车巡查过程中，所述信号验证模块用于实时验证车载雷达的通信状态；所述信号验证模块按照预设验证周期发送验证配置消息至控制器，结合第一质量差zc和第二质量差zs，计算得到信号损耗指数ls；在倒计数阶段，若ls≥损耗阈值的出现次数达到预设第一数量或者预定比例或者连续出现次数达到预设第二数量时，则生成通信预警指令；以提醒管理人员车载雷达通信状态不佳，建议尽快处理，从而提高车载雷达监测数据的准确性。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本发明基于车载雷达运动监测的定点监测系统的系统框图。
具体实施方式
16.下面将结合实施例对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
17.如图1所示，基于车载雷达运动监测的定点监测系统，应用于环境检测车，环境检测车上搭载有车载雷达，包括自主导航模块、污染分析模块、控制器、报警模块、存储模块、巡查分析模块、数据库以及信号验证模块；车载雷达包括gps定位路线规划单元；gps定位路线规划单元与自主导航模块相连接；gps定位路线规划单元用于爬取监测区域内的道路交错关系，并根据爬取到的数据为环境检测车规划巡查路线；自主导航模块用于控制环境检测车按照gps定位路线规划单元规划的巡查路线行驶；
监测区域内包含若干个监测点；车载雷达用于对各个监测点的多种环境数据进行监测，并将监测数据传输至污染分析模块进行综合分析，其中监测数据包括空气中so2、nox和cox浓度、扬尘信息、噪声信息、风速信息、风向信息、气压信息、温度信息、湿度信息；本发明监测的环境数据比较全面，不光有风速风向，还有温度，湿度，粉尘，扬尘，pm2.5等，数据监测相比较传统环境监测更加全面和精准；污染分析模块用于根据监测数据进行污染系数分析，判断是否需要进行治理，具体分析步骤为：步骤一：获取监测数据，将各项环境参数的数值与数据库中存储的对应环境参数的安全数据进行对比，得到对应环境参数的数据差值；若对应环境参数的数据差值小于或等于零，则表明对应环境参数不造成环境污染；步骤二：获取大于零的各环境参数的数据差值，结合数据库中存储的各环境参数对环境的影响因子，计算对应监测点的污染系数并标记为w；步骤三：将污染系数w与污染阈值相比较，若w≥污染阈值，则生成治理信号；污染分析模块用于将治理信号与对应监测点的定位数据一并上传至控制器，控制器接收到治理信号后控制报警模块发出警报，以提醒管理人员及时对该监测点进行治理；治理完成后，由治理人员记录治理信息并上传至存储模块存储；治理信息包括治理开始时刻、治理结束时刻以及治理等级，治理等级由治理人员根据治理过程中投入的人力物力资源进行评估；其中投入的人力物力资源越多，则治理等级越高；当环境检测车途径监测点时，巡查分析模块用于采集监测点的治理记录并进行治理系数分析，具体分析步骤为：自动从存储模块中获取当前监测点在预设时间段内的治理信息；统计当前监测点的治理次数为l1，将每次治理的治理时长标记为t1，将对应的治理等级标记为g1；利用公式dl=t1
×
d1+g1
×
d2计算得到治理值dl，其中d1、d2均为系数因子；将治理值dl与治理阈值相比较，统计dl大于治理阈值的次数为p1，当dl大于治理阈值时，获取dl与治理阈值的差值并进行求和得到超治总值cz，利用公式cd=p1
×
a3+cz
×
a4计算得到超治系数cd，其中a3、a4均为比例因子；将最近一次治理结束时刻与系统当前时间进行时间差计算得到缓冲时长ht，将治理次数、超治系数以及缓冲时长进行归一化处理并取其数值，利用公式zl=(l1
×
d3+cd
×
d4)
×
ht计算得到当前监测点的治理系数zl，其中d3、d4为系数因子；巡查分析模块用于将当前监测点的治理系数zl传输至控制器，控制器用于根据治理系数zl确定环境检测车的巡查级别，环境检测车包括若干个巡查级别，每个巡查级别对应不同的巡查速度阈值；具体步骤如下：数据库内存储有巡查级别与治理系数的映射关系表；首先确定治理系数zl在映射关系表中位于的治理系数区间，获取该治理系数区间对应的光照级别并标记为切换级别；控制器用于将切换级别与环境检测车当前的巡查级别相比较，若不一致，则生成切换指令并发送至自主导航模块，自主导航模块用于接收到切换指令切换环境检测车的巡查级别；否则，保持当前巡查级别不变；本发明能够实现巡查速度自动调控，同时智能识别
污染程度高的监测点重点巡查，提高寻找污染源的效率；在环境检测车巡查过程中，信号验证模块用于实时验证车载雷达的通信状态，具体验证步骤为：信号验证模块按照预设验证周期发送验证配置消息至控制器，其中验证配置消息中包括第一信号质量门限；控制器接收到验证配置消息后，基于第一信号质量门限立即发送第二同步信号至车载雷达；此时第二同步信号的信号质量等于第一信号质量门限；车载雷达接收到第二同步信号后，确定第二同步信号的信号质量为z1，并将第二同步信号的信号质量z1与第一信号质量门限进行对比，得到第一质量差zc，其中本领域技术人员应该理解，任意本领域公知的度量都能够用于表征信号质量，例如rsrq、rsrp、rssi等等；此处的质量差值可以反映出信号在传输过程中的衰减；车载雷达接收到第二同步信号后，立即发送第二验证信号至控制器，此时第二验证信号的信号质量与第二同步信号的信号质量相同；控制器接收到第二验证信号后，确定第二验证信号的信号质量为z2，并将z2与第二同步信号的信号质量z1进行对比，得到第二质量差zs；利用公式ls=(zc
×
a1+zs
×
a2)
×
(|zc-zs|+u)计算得到信号损耗指数ls，其中a1、a2均为系数因子，u为补偿系数，取值0.0023654；将信号损耗指数ls与损耗阈值相比较；当监测到ls≥损耗阈值时，自动倒计数，倒计数为d1，d1为预设值；每发送一个验证配置消息，则倒计数减一；例如d1取值10；在倒计数阶段继续信号损耗指数ls进行监测，若再次监测到ls≥损耗阈值，则倒计数自动归为原值，重新按照d1进行倒计数；否则，继续倒数；在倒计数阶段，若ls≥损耗阈值的出现次数达到预设第一数量或者预定比例或者连续出现次数达到预设第二数量时，确定对应车载雷达通信状态不佳，生成通信预警指令；信号验证模块用于将通信预警指令传输至控制器；控制器接收到通信预警指令后自动驱动报警模块发出警报，以提醒管理人员车载雷达通信状态不佳，建议尽快处理，从而提高车载雷达监测数据的准确性；其中，车载雷达在探测到通信预警指令后，进入主动待机模式，即不再以异常通信的车载雷达来监测环境数据，待信号验证模块判断通信状态正常后，再继续二者之间的通信。
18.上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。
19.本发明的工作原理：基于车载雷达运动监测的定点监测系统，在工作时，gps定位路线规划单元用于爬取监测区域内的道路交错关系，并根据爬取到的数据为环境检测车规划巡查路线；自主导航模块用于控制环境检测车按照gps定位路线规划单元规划的巡查路线行驶；车载雷达用于对各个监测点的多种环境数据进行监测，并将监测数据传输至污染分析模块进行综合分析；污染分析模块用于根据监测数据进行污染系数分析，判断是否需要进行治理，提高环境安全；其中，当环境检测车途径监测点时，巡查分析模块用于采集监测点的治理记录并
进行治理系数分析，结合对应监测点的治理次数、每次治理的治理值以及缓冲时长，计算得到对应监测点的治理系数zl；控制器用于根据治理系数zl确定环境检测车的巡查级别；自主导航模块控制环境检测车巡查时，根据途经监测点的治理系数zl调整环境检测车的巡查速度，实现巡查速度自动调控，同时能够智能识别污染程度高的监测点重点巡查，合理分配巡查时间，有效提高寻找污染源的效率；在环境检测车巡查过程中，信号验证模块用于实时验证车载雷达的通信状态；信号验证模块按照预设验证周期发送验证配置消息至控制器，控制器接收到验证配置消息后，立即发送第二同步信号至车载雷达；车载雷达接收到第二同步信号后，立即发送第二验证信号至控制器；结合第一质量差zc和第二质量差zs，计算得到信号损耗指数ls；在倒计数阶段，若ls≥损耗阈值的出现次数达到预设第一数量或者预定比例或者连续出现次数达到预设第二数量时，则生成通信预警指令；以提醒管理人员车载雷达通信状态不佳，建议尽快处理，从而提高车载雷达监测数据的准确性。
20.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
21.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。