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专利号: 2018116330137
申请人: 钦州学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-12-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种智能地域空气污染源(11)监测设备,包括检测云主机和多个检查塔(1);其特征在于检查塔(1)包括旋转平台(2)、面阵探测器(3)和成像透镜(4),旋转平台(2)带动面阵探测器(3)和成像透镜(4)转动,面阵探测器(3)检测不同距离的空气的光谱柱浓度;检查塔(1)将数据发送至检测云主机,检测云主机将每个检查塔(1)上面阵探测器(3)的数据组成多维数据阵列,判断成像位置的气体成分和含量;检测云主机分析面阵探测器(3)检测的不同距离的光谱柱浓度,并计算得到污染源的成像位置;多个检查塔(1)的数据在检测云主机处进行汇总,检测云主机根据浓度最大位置相对不同检查塔(1)的距离对污染源位置进行定位;

所述检查塔(1)包括底座(5)、外壳(6)、支架(7)、检查塔控制器、成像透镜(4)、运动系统控制器、烟雾喷射器(8)、GPS、无线收发器、风向风速传感器、温度传感器、旋转平台(2)、平移轨道(10)、面阵探测器(3);检查塔控制器连接成像透镜(4)、运动系统控制器、烟雾喷射器(8)、GPS、无线收发器、风向风速传感器、温度传感器;无线收发器连接检测云主机,运动系统控制器连接旋转平台(2)和平移轨道(10),平移轨道(10)上安装面阵探测器(3);旋转平台(2)呈圆盘状,旋转平台(2)的顶面中心设置有支架(7),支架(7)与旋转平台(2)共轴;支架(7)的顶部设置外壳(6),外壳(6)呈球状,水平设置有相对设置的第一窗口(91)和第二窗口(92),第一窗口(91)和第二窗口(92)共轴,且第一窗口(91)的和第二窗口(92)的轴线水平;外壳(6)内部设置第一成像透镜(41)、第二成像透镜(42)、第一面阵探测器(31)、第二面阵探测器(32)和平移轨道(10);第一成像透镜(41)设置在第一窗口(91)的内部,第一成像透镜(41)和第一窗口(91)共轴;第二成像透镜(42)设置在第二窗口(92)的内部,第二成像透镜(42)和第二窗口(92)共轴;平移轨道(10)、第一面阵探测器(31)和第二面阵探测器(32)设置在第一成像透镜(41)和第二成像透镜(42)之间,第一面阵探测器(31)和第二面阵探测器(32)和第一成像透镜(41)及第二成像透镜(42)共轴;第一面阵探测器(31)和第二面阵探测器(32)安装在平移轨道(10)上,平移轨道(10)带动第一面阵探测器(31)和第二面阵探测器(32)水平移动;第一面阵探测器(31)和第二面阵探测器(32)之间的距离是固定的。

2.根据权利要求1所述的一种智能地域空气污染源监测设备,其特征在于:

检查塔(1)的外壳(6)顶部设置有烟雾喷射器(8),烟雾喷射器(8)包括喷嘴,喷嘴设置在检查塔(1)外壳(6)的顶部中心,喷嘴与旋转平台(2)共轴,喷射方向竖直向上;底座(5)呈长方体形,旋转平台(2)设置在底座(5)上,底座(5)内部设置有GPS、无线收发器、风向风速传感器、温度传感器。

3.根据权利要求2所述的一种智能地域空气污染源监测设备,其特征在于:

工作时第一面阵探测器(31)和第二面阵探测器(32)在平移轨道(10)上水平移动,环境中的大气透过第一成像透镜(41)和第二成像透镜(42)在第一面阵探测器(31)和第二面阵探测器(32)表面成像;第一面阵探测器(31)收集光谱柱浓度为第一光谱柱浓度数据,格式为(x,y,λ,A),第二面阵探测器(32)收集光谱柱浓度为第二光谱柱浓度数据,格式为(x,y,λ,A),并发送给检查塔控制器;在第一面阵探测器(31)和第二面阵探测器(32)发送光谱数据的同时,运动系统控制器收集当前第一面阵探测器(31)的成像距离即第一成像距离L1发送至检查塔控制器,第二面阵探测器(32)的成像距离即第二成像距离L2发送至检查塔控制器;此外运动系统控制器还收集当前旋转平台(2)的旋转角度θ发送至检查塔控制器;所述旋转角度为第一窗口(91)的轴线与正北水平方向的夹角;

即检查塔控制器收集的数据格式为(x,y,λ,A,L1,θ)以及(x,y,λ,A,L2,θ+180°),其中x,y为面阵探测器(3)的坐标值,λ为波长,A为光强度。

4.根据权利要求3所述的一种智能地域空气污染源监测设备,其特征在于:

检查塔控制器将收集的数据发送至检测云主机;检测云主机内部存储有第一成像透镜(41)和第二成像透镜(42)针对不同波长的焦距数据,数据格式为(λ,F1)和(λ,F2),其中λ为波长,F1为第一成像透镜(41)的焦距,F2为第二成像透镜(42)的焦距;检测云主机将检查塔控制器上传的数据和其内存储的数据进行合并计算,得到固定波长和固定成像距离下的物距数据,格式为(N,λ,L1,Wn)其中N为检查塔(1)编号,Wn为物距,n=1或2;由于不同波长对应的折射率和焦距不同,因此每一个第一成像距离下的第一光谱柱浓度其对应的成像的大气的物距包括多个物距;其中1/W1+1/L1=1/F1,1/W2+1/L2=1/F2;最终进行汇总,汇总数据格式为(N,x,y,λ,A,θ,W1)和(N,x,y,λ,A,θ,W2)。

5.根据权利要求4所述的一种智能地域空气污染源监测设备,其特征在于:

检查塔控制器收集每旋转1°角度就收集该旋转角度下的多个第一成像距离和第二成像距离下的第一光谱柱浓度以及第二光谱柱浓度;

检测云主机内部存储有不同气体的特征波长,所述特征波长为气体的红外吸收特征波长;

检测云主机将汇总数据进行计算,筛选出N,λ,θ,Wn相同的数据,其中n=1或2;并将N,λ,θ,Wn相同的数据中的A相加得到A’,得到每一个相同N,λ,θ,Wn下格式为(x,y,A’)的二维图像数据,并计算所有每一个相同N,λ,θ,Wn下x,y对应的A’的方差,并筛选出每一个相同N,θ,Wn对应方差最大的二维图像数据对应的λ,将方差最大的二维图像数据对应的波长和敏感波长相比较,判断是否属于敏感波长,如果属于敏感波长,则获取该λ对应的疑似气体成分;检测云主机筛选出确定为疑似气体成分的N,θ,λ对应方差最大的二维图像数据对应的Wn;由此筛选出疑似气体成分以及其对应的物距。

6.根据权利要求5所述的一种智能地域空气污染源监测设备,其特征在于:

检测云主机收集多个检查塔(1)的数据,并计算每个检查塔(1)对应的疑似气体成分和疑似气体成分的物距;检测云主机根据相同疑似气体成分对应的相邻三个检查塔(1)的物距、物距对应的旋转角度、检查塔(1)的空间坐标计算疑似气体成分的坐标。

7.根据权利要求6所述的一种智能地域空气污染源监测设备,其特征在于:

检测云主机设置有显示屏幕,显示屏幕上以地图的形式显示每个检查塔(1)的位置;检查塔(1)将其所在位置的风力风速数据和温度数据发送至检测云主机,检测云主机将风力风速数据显示在显示屏幕上;检测云主机计算得到的疑似气体成分和疑似气体成分的坐标后显示在显示屏幕上。

8.根据权利要求7所述的一种智能地域空气污染源监测设备,其特征在于:

检查塔(1)在安装时可以通过GPS进行定位,若安装时GPS信号弱,检查塔(1)的烟雾喷射器(8)竖直向上喷射烟雾,检测云主机控制已经进行精确定位的检查塔(1)以检测疑似气体相同的方式获取喷射烟雾位置坐标。