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专利号: 2020102060765
申请人: 安徽工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种环境污染自动寻源方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤一:将主控模块、检测模块、定位模块和无线通信模块搭载到无人机平台;

步骤二:控制无人机在区域内飞行并进行污染物监测,然后将所得数据经地面接收站传输至数据分析模块;

步骤三:数据分析模块对数据进行处理,利用污染物浓度公式计算出区域内最大污染物的浓度并获取其位置坐标;

步骤四:以步骤三中所得最大污染物浓度的位置坐标为参考点构建大气污染物时空变化立体模型,并控制无人机飞往该模型区域,完成一个自动寻源过程;

步骤五:无人机在步骤四中所构建的模型区域内重复步骤二至步骤四操作,最终找出污染源。

2.根据权利要求1所述的一种环境污染自动寻源方法,其特征在于:步骤二中,无人机进行区域飞行时,设定高度h后,先上升至1/3h的高度并以S型轨迹飞满所在平面,再上升至

2/3h的高度以S型轨迹飞满所在平面,直至飞满整个区域,然后将测得的多个污染物浓度及位置坐标的数据经主控模块整合后,由无线通信模块发送回地面接收站;最后由地面接收站的无线通信模块接收后传输至主控模块处理,再由数据转化模块转换成USB数据传输至数据分析模块。

3.根据权利要求2所述的一种环境污染自动寻源方法,其特征在于:无人机采用APM自动驾驶控制器;所述主控模块采用STM32芯片;所述无线通信模块采用NRF24L01无线模块,且其通过SPI引脚与主控模块相连。

4.根据权利要求3所述的一种环境污染自动寻源方法,其特征在于:所述NRF24L01无线模块采用SPI通信;步骤二中,所述数据转化模块采用CP2102串口转化模块;所述数据分析模块采用PC端MATLAB软件。

5.根据权利要求4所述的一种环境污染自动寻源方法,其特征在于:步骤三中,所述污染物浓度公式如下:C浓度=a×10(-b+c×log(vol/vcc)

其中,a、b、c均为系数值,vol为传感器测得的电压值,vcc为参考电压值。

6.根据权利要求4所述的一种环境污染自动寻源方法,其特征在于:步骤三中,所述污染物浓度公式如下:其中,a、b、c、d均为系数值,vol为传感器测得的电压值。

7.根据权利要求5或6所述的一种环境污染自动寻源方法,其特征在于:步骤四中,采用MATLAB软件对检测所得数据进行分析处理,建立时空变化立体模型;步骤五中,无人机飞往模型区域后,根据MATLAB软件上生成的3D空间气体分布图,利用污染物浓度梯度变化,控制无人机飞往浓度较大的区域内进行检测,快速找到污染源。

8.根据权利要求7所述的一种环境污染自动寻源方法,其特征在于:所述检测模块和定位模块均通过引脚与主控模块相连;其中,所述检测模块包括气体传感器、激光粉尘传感器;所述定位模块包括GPS定位装置。