技術領域

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

背景技術

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

 傳統(tǒng)的空氣污染監(jiān)測方式需要檢測人員攜帶采樣設備包括(采樣器、吸收瓶、蘇瑪罐等)進入企業(yè)生產(chǎn)廠區(qū)進行監(jiān)測和采樣工作，對環(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備進入企業(yè)生產(chǎn)廠區(qū)進行監(jiān)測和采樣工作，對環(huán)境監(jiān)測人員而言，人身安全不能得到保障”的缺點，而提出一種基于高光譜技術的大氣環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。為了實現(xiàn)上述目的，

本發(fā)明采用了如下技術方案：

一種基于高光譜技術的大氣環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：無人機、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)存儲模塊、數(shù)據(jù)輸出模塊；

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

其中所述數(shù)據(jù)采集模塊包括高光譜相機與氣體光學傳感器，其中所述高光譜相機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，只獲取實際需要的波段圖像，所述氣體光學傳感器根據(jù)分子結構不同、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氣體進行定性、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與氣體光學傳感器采集的數(shù)據(jù)進行濾波處理，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器上，用于同無人機進行數(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轉換單元、采集控制單元組成，所述A/D轉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)，對數(shù)據(jù)進行分類形成不同類型的數(shù)據(jù)指標；其中所述數(shù)據(jù)處理模塊用于對數(shù)據(jù)分析模塊傳輸過來的數(shù)據(jù)指標進行進一步處理，形成可視化的數(shù)據(jù)模型；其中所述數(shù)據(jù)存儲模塊用于存儲數(shù)據(jù)處理模塊的啟動程序，根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)處理模塊的信息，確定存儲數(shù)據(jù)處理模塊的啟動程序的存儲地址；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、啟停點測量模式，系統(tǒng)根據(jù)高精度的INS數(shù)據(jù)，自動識別是否開始或停止測量，直接獲取任務區(qū)域的數(shù)據(jù)，避免了傳統(tǒng)設備因僅能連續(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基準站，遙控站工作人員通過遙控設備發(fā)射無線通信訊號，無人機可獲取所述RTK基準站發(fā)送的定位差分數(shù)據(jù)確定地理位置信息。[0013] 一種應用于如上所述的一種基于高光譜技術的大氣環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測裝置，包括無人機體，所述無人機體的外側端固定連接有多個水平桿，每個所述水平桿上均設置有旋槳機翼，多個所述旋槳機翼呈對稱分布，所述無人機體上側固定安裝有飛行控制箱，所述無人機體底側固定安裝有高光譜相機，所述無人機體底側對稱設置有起落架組件，所述無人機體尾部設置有平衡裝置，所述無人機體通過定位桿固定連接有氣體光學傳感器。

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

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體的尾部，所述金屬定型管遠離無人機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置有套軸，所述套軸上套接有豎向支撐桿，所述套軸內(nèi)對稱固定連接有橡膠柱，所述豎向支撐桿內(nèi)開設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置有活塞環(huán)，所述套軸上對稱開設有阻尼小孔。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、通過將高光譜相機、氣體光學傳感器與無人機的航測模塊進行集成，兩者相互配合對環(huán)境數(shù)據(jù)進行精確的采集，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)輸送模塊發(fā)送至云端服務器，云端服務器的數(shù)據(jù)接收模塊接收數(shù)據(jù)后，進行進一步的分析處理，對每一次的所采集的數(shù)據(jù)進行備份存儲，最終得出大氣層環(huán)境有害氣體是否處于正常值，從而評判該區(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行遠程操控監(jiān)測，不需要檢測人員攜帶采樣設備進入企業(yè)生產(chǎn)廠區(qū)進行監(jiān)測和采樣工作，對環(huán)境監(jiān)測人員而言，人身安全能得到了有效的保障。

2、通過在無人機體尾部設置配重塊使其在飛行時可以有效避免機體前傾，維持重力平衡，且當無人機體在進行降落時豎向支撐桿向套軸內(nèi)側進行移動，橡膠柱向彈簧槽內(nèi)部進行移動，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，從而對降落時的沖擊力進行緩沖，同時活塞環(huán)向下滑動從而擠壓套軸內(nèi)部空氣，氣體急劇壓縮從阻尼小孔排出，此時氣體與孔壁之間產(chǎn)生阻尼作用，進一步的將降落時的沖擊能量轉換為空氣摩擦熱能，從而減少機體降落時所受的沖擊作用。