技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大氣環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于高光譜技術(shù)的大氣環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)

一般意義上的有毒有害性氣體主要包括易燃、易爆性氣體、有毒無機(jī)氣體及易揮發(fā)性有機(jī)化合物。

 傳統(tǒng)的空氣污染監(jiān)測方式需要檢測人員攜帶采樣設(shè)備包括(采樣器、吸收瓶、蘇瑪罐等)進(jìn)入企業(yè)生產(chǎn)廠區(qū)進(jìn)行監(jiān)測和采樣工作，對(duì)環(huán)境監(jiān)測人員而言，人身安全不能得到保障。

發(fā)明內(nèi)容

 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在“傳統(tǒng)的空氣污染監(jiān)測方式需要檢測人員攜帶采樣設(shè)備進(jìn)入企業(yè)生產(chǎn)廠區(qū)進(jìn)行監(jiān)測和采樣工作，對(duì)環(huán)境監(jiān)測人員而言，人身安全不能得到保障”的缺點(diǎn)，而提出一種基于高光譜技術(shù)的大氣環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，

本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種基于高光譜技術(shù)的大氣環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：無人機(jī)、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)發(fā)射模塊、數(shù)據(jù)輸送模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)輸出模塊；

其中所述無人機(jī)用于對(duì)某一地區(qū)的大氣環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，無人機(jī)通過遙控站工作人員進(jìn)行指揮巡航，并通過RTK定位模塊進(jìn)行及時(shí)的位置信息反饋，以便無人機(jī)發(fā)生偏航，所述無人機(jī)通過地面站與拓展設(shè)備建立連接，對(duì)無人機(jī)圖傳發(fā)送指定頻段的掃頻指令，所述拓展設(shè)備對(duì)接收的頻率譜密度進(jìn)行顯示；

其中所述數(shù)據(jù)采集模塊包括高光譜相機(jī)與氣體光學(xué)傳感器，其中所述高光譜相機(jī)用于短波紅外波段的高質(zhì)量光譜成像，利用單一光路及單一探測器，獲取全部波段的高光譜數(shù)據(jù)，也可選擇不同的測量波段，只獲取實(shí)際需要的波段圖像，所述氣體光學(xué)傳感器根據(jù)分子結(jié)構(gòu)不同、濃度不同和能量分布的差異而有各自不同的吸收光譜，通過這種光譜測定對(duì)氣體進(jìn)行定性、定量分析；

 其中所述數(shù)據(jù)發(fā)射模塊用于將高光譜相機(jī)與氣體光學(xué)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，經(jīng)過數(shù)據(jù)天線發(fā)送出去；其中所述數(shù)據(jù)輸送模塊連接在云端服務(wù)器上，用于同無人機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；其中所述數(shù)據(jù)接收模塊用于接收云端服務(wù)器所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，該所述數(shù)據(jù)接收模塊由A/D轉(zhuǎn)換單元、采集控制單元組成，所述A/D轉(zhuǎn)換單元與采集控制單元相連；

其中所述數(shù)據(jù)分析模塊用于分析數(shù)據(jù)接收模塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類形成不同類型的數(shù)據(jù)指標(biāo)；其中所述數(shù)據(jù)處理模塊用于對(duì)數(shù)據(jù)分析模塊傳輸過來的數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行進(jìn)一步處理，形成可視化的數(shù)據(jù)模型；其中所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)處理模塊的啟動(dòng)程序，根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)處理模塊的信息，確定存儲(chǔ)數(shù)據(jù)處理模塊的啟動(dòng)程序的存儲(chǔ)地址；其中所述數(shù)據(jù)輸出模塊根據(jù)處理后數(shù)據(jù)模型判定大氣層環(huán)境有害氣體是否處于正常值，從而評(píng)判該區(qū)域大氣是否發(fā)生污染。

優(yōu)選的，該系統(tǒng)還包括四種數(shù)據(jù)獲取模式：連續(xù)測量模式、區(qū)域測量模式、航線測量模式、啟停點(diǎn)測量模式，系統(tǒng)根據(jù)高精度的INS數(shù)據(jù)，自動(dòng)識(shí)別是否開始或停止測量，直接獲取任務(wù)區(qū)域的數(shù)據(jù)，避免了傳統(tǒng)設(shè)備因僅能連續(xù)測量而帶來的大量無效數(shù)據(jù)，從而提高作業(yè)效率，減小數(shù)據(jù)后處理的難度。

優(yōu)選的，所述RTK定位模塊包括RTK基準(zhǔn)站，遙控站工作人員通過遙控設(shè)備發(fā)射無線通信訊號(hào)，無人機(jī)可獲取所述RTK基準(zhǔn)站發(fā)送的定位差分?jǐn)?shù)據(jù)確定地理位置信息。[0013] 一種應(yīng)用于如上所述的一種基于高光譜技術(shù)的大氣環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測裝置，包括無人機(jī)體，所述無人機(jī)體的外側(cè)端固定連接有多個(gè)水平桿，每個(gè)所述水平桿上均設(shè)置有旋槳機(jī)翼，多個(gè)所述旋槳機(jī)翼呈對(duì)稱分布，所述無人機(jī)體上側(cè)固定安裝有飛行控制箱，所述無人機(jī)體底側(cè)固定安裝有高光譜相機(jī)，所述無人機(jī)體底側(cè)對(duì)稱設(shè)置有起落架組件，所述無人機(jī)體尾部設(shè)置有平衡裝置，所述無人機(jī)體通過定位桿固定連接有氣體光學(xué)傳感器。

優(yōu)選的，所述無人機(jī)體上還分別設(shè)置有信號(hào)接收天線和信號(hào)發(fā)射天線，所述信號(hào)接收天線與信號(hào)發(fā)射天線均分布在無人機(jī)體的尾部。

優(yōu)選的，所述平衡裝置包括金屬定型管，所述金屬定型管固定連接在無人機(jī)體的尾部，所述金屬定型管遠(yuǎn)離無人機(jī)體的一端固定連接有配重塊。

優(yōu)選的，所述起落架組件包括豎向支撐桿與橫向支撐桿，所述橫向支撐桿上設(shè)置有套軸，所述套軸上套接有豎向支撐桿，所述套軸內(nèi)對(duì)稱固定連接有橡膠柱，所述豎向支撐桿內(nèi)開設(shè)有與橡膠柱相配合的彈簧槽，所述橡膠柱與彈簧槽底壁之間固定連接有減震彈簧。

優(yōu)選的，所述豎向支撐桿上設(shè)置有活塞環(huán)，所述套軸上對(duì)稱開設(shè)有阻尼小孔。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、通過將高光譜相機(jī)、氣體光學(xué)傳感器與無人機(jī)的航測模塊進(jìn)行集成，兩者相互配合對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的采集，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)輸送模塊發(fā)送至云端服務(wù)器，云端服務(wù)器的數(shù)據(jù)接收模塊接收數(shù)據(jù)后，進(jìn)行進(jìn)一步的分析處理，對(duì)每一次的所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份存儲(chǔ)，最終得出大氣層環(huán)境有害氣體是否處于正常值，從而評(píng)判該區(qū)域大氣是否發(fā)生污染，該系統(tǒng)通過地面站以及遙控站工作人員進(jìn)行遠(yuǎn)程操控監(jiān)測，不需要檢測人員攜帶采樣設(shè)備進(jìn)入企業(yè)生產(chǎn)廠區(qū)進(jìn)行監(jiān)測和采樣工作，對(duì)環(huán)境監(jiān)測人員而言，人身安全能得到了有效的保障。

2、通過在無人機(jī)體尾部設(shè)置配重塊使其在飛行時(shí)可以有效避免機(jī)體前傾，維持重力平衡，且當(dāng)無人機(jī)體在進(jìn)行降落時(shí)豎向支撐桿向套軸內(nèi)側(cè)進(jìn)行移動(dòng)，橡膠柱向彈簧槽內(nèi)部進(jìn)行移動(dòng)，使得橡膠柱與減震彈簧發(fā)生擠壓，在兩者的共同彈性作用下，從而對(duì)降落時(shí)的沖擊力進(jìn)行緩沖，同時(shí)活塞環(huán)向下滑動(dòng)從而擠壓套軸內(nèi)部空氣，氣體急劇壓縮從阻尼小孔排出，此時(shí)氣體與孔壁之間產(chǎn)生阻尼作用，進(jìn)一步的將降落時(shí)的沖擊能量轉(zhuǎn)換為空氣摩擦熱能，從而減少機(jī)體降落時(shí)所受的沖擊作用。