一种基于移动平台的有毒环境中毒气分布检测系统及方法技术方案

一种基于移动平台的有毒环境中毒气分布检测系统，包括移动式多组分有毒气体测量终端、云服务器大数据平台及用户终端；其分布检测方法包括对有毒气体浓度和分布的实时监测、测量终端定位、无线网络传播、云数据存储、处理、分析、预测、展示；该系统结构简单，性价比合理，分布检测方法也容易实现，具有一定的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于移动平台的有毒环境中毒气分布检测系统及方法
本专利技术涉及高危有毒环境的场地治理和突发灾难事故的事后救援
，尤其是一种基于移动平台的有毒环境中毒气分布检测系统及方法。
技术介绍
在化学化工和污染场地治理等行业中，存在大量有害物质或有毒气体；同时由于突发事故或者自然灾害等，会造成多种有害物质和毒性气体如氨、氯及硫化氢、二氧化硫、二氧化氮等泄漏挥发到空气中形成有毒高危环境，严重威胁公共安全，必须尽快采取相应措施进行处置。在高危有毒环境中进行抢险救援、危害治理等工作时，需要指挥决策者科学掌握现场毒气浓度、分布等情况，便于进行科学决策。目前，我国有毒气体的检测主要是在在厂区等固定点位的长期在线监测，而对于突发事故现场毒气分布态势的快速检测，尚无有效解决方法。本专利技术提出一种采用无人机、无人车等运动平台，携带多组分有毒气体检测装置，按照规划路径和策略对突发事故现场的毒气分布情况进行快速检测，获取其成分、浓度分布、扩散发展等信息，为突发事故救援的指挥决策提供科学依据，保障公共安全。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于移动平台的有毒环境中毒气分布检测系统及方法，它可以克服现有技术的不足，采用无人机、无人车等移动平台的携带多组分有毒气体检测装置，按照预定轨迹进行巡航测量，同时把测量数据、当前位置、风力风向等信息实时经无线网络传送给数据服务器，由其进行计算和处理，获得当前有毒气体分布及后续扩散发展的态势图，再以大屏幕或者手机终端等方式进行展示，为指挥决策人员的科学决策提供科学依据。本专利技术的技术方案：一种基于移动平台的有毒环境中毒气分布检测系统，其特征在于它包括移动式多组分有毒气体测量终端、云服务器大数据平台及用户终端；其中，所述移动式多组分有毒气体测量终端安装在无人机或者无人车上，对有毒环境中的有毒气体进行检测，并通过无线网络与云服务器大数据平台之间呈双向数据连接；所述云服务器大数据平台与用户终端之间呈双向数据连接。所述移动式多组分有毒气体测量终端的数量不少于1个，实现对污染现场有毒气体的全方位监测，所述移动式多组分有毒气体测量终端是由气体测量传感器组、位置传感器、微处理器单元、数据通讯模块、电池管理模块、电池构成；其中，所述微处理器单元分别与气体测量传感器组、位置传感器及数据通讯模块之间呈双向数据连接；所述电池管理模块的输入端连接电池，其输出端与微处理器单元连接。所述移动式多组分有毒气体测量终端是基于嵌入式系统的结构，每台移动式多组分有毒气体测量终端与云服务器大数据平台之间采用主从方式连接方式，每台移动式多组分有毒气体测量终端为从站，云服务器大数据平台为主站，采用问答式Modbus-TCP/IP通信协议，依次传输给每个从站，对数据进行采集。所述气体测量传感器组是由不少于1个的具有统一接口的电化学气体传感器单元组成；考虑到污染现场环境复杂，为确保采集多种有毒气体信息，增加气体采集精确度，利用多个具有统一接口的电化学气体传感器单元组成传感器组；这些传感器为高灵敏的传感器，且具有统一电气特性接口和统一的传输协议，具有良好的互换性。所述电化学气体传感器单元可以是形如CO、H2S、SO2、NO、NH3有毒气体传感器中的一种或多种组合，也可以是半导体气体传感器、催化燃烧式气体传感器、光学气体传感器或固体电解质气体传感器中的一种或多种组合，以更好地满足现场测量需求，使用灵活方便。所述气体测量传感器组可以根据现场需要同时安装12种气体传感器实现对不同有毒气体的有效监测。所述位置传感器采用北斗和GPS（GlobalPositioningSystem，全球定位系统）双模定位模块结构。所述数据通讯模块是无线通信模块，采用移动通讯网络进行数据传输，即把当前位置信息和有毒气体浓度信息打包后，通过无线通信模块转发后传输到云服务器大数据平台中。所述微处理器单元采用32位微处理器作为主处理单元；所述移动式多组分有毒气体测量终端基于嵌入式系统技术，负责进行系统中多个任务的运算和处理，其任务包括多种有毒气体数据采集、无线通讯、电池管理等。所述电池管理模块用于对移动式多组分有毒气体测量终端所使用的电池进行管理，调度工作状态，以延长系统工作时间。所述移动式多组分有毒气体测量终端所使用的电池是便携式12V充电电池。所述用户终端可以是手机终端或显示终端的一种或多种组合。所述显示终端是大屏幕或计算机的一种或多种组合。一种基于移动平台的有毒环境中毒气分布检测方法，其特征在于它包括以下步骤：（1）无人机或者无人车按照预先规划的路径在有毒环境中进行巡航，由安装在无人机或者无人车上的移动式多组分有毒气体测量终端子系统对有毒气体的浓度和分布进行实时检测并经由串口保存至微处理器；（2）由北斗和GPS双模定位模块，实时测量移动式多组分有毒气体测量终端的当前位置信息，即UTC时间及经纬度数据，并经由串口传输至微处理器中进行保存；（3）由移动式多组分有毒气体测量终端的无线通讯模块将步骤（1）和步骤（2）中得到的有毒气体信息和位置信息通过无线网络传输到云服务器大数据平台上；（4）云服务器大数据平台作为服务器开放IP地址和端口号，供移动式多组分有毒气体测量终端连接和传输数据，并负责管理所有移动式多组分有毒气体测量终端，接收移动式多组分有毒气体测量终端发送来的数据，并对数据进行存储、处理、分析、预测、展示；所述步骤（4）中对移动式多组分有毒气体测量终端发送来的数据进行存储是指云服务器大数据平台通过通信模块接收有毒气体信息和位置信息的数据并保存；通信模块把数据封装成相应的传输格式，然后发送至平台，平台则对数据解析，并保存在数据库中。所述步骤（4）中对移动式多组分有毒气体测量终端发送来的数据进行处理和分析具体是指：根据被采集位置信息及有毒气体浓度信息，以被测数据为基础，经过数据清理、集成后，采用模糊综合评价算法对污染现场的安全等级做出合理地综合评估，即把受到多种污染气体影响的定性评价转化为定量评价。所述步骤（4）中采用模糊综合评价算法对污染现场的安全等级做出合理地综合评估，具体是由以下步骤构成：①根据有毒气体浓度信息确认污染气体种类，组成污染评价指标集；根据有毒气体的国家安全标准对污染区域安全划分多个等级，组成污染场地的安全等级的评判集；②引用隶属度来描述模糊的空气质量分级界限并根据有毒气体的国家安全标准构造隶属函数，从一个评价指标出发进行评价，以确定每个位置的评价对象的所有指标对评判集元素的隶属程度，可得到相应于每个指标的单因子模糊评判集，将各单因子评判集的隶属度为行，形成模糊综合评判矩阵；③模糊综合评判矩阵仅反映一个指标对评价对象的影响，而未反映所有指标的综合影响，也就不能得出综合评价结果；因此，根据各评价指标超标情况进行加权，超标越多，加权越大，得到各因子权重系数，为进行模糊运算，将各单项权重再进行归一化运算，得到权重系数矩阵；④利用步骤③得到的权重系数矩阵和步骤②得到的模糊综合评判本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于移动平台的有毒环境中毒气分布检测系统，其特征在于它包括移动式多组分有毒气体测量终端、云服务器大数据平台及用户终端；其中，所述移动式多组分有毒气体测量终端安装在无人机或者无人车上，对有毒环境中的有毒气体进行检测，并通过无线网络与云服务器大数据平台之间呈双向数据连接；所述云服务器大数据平台与用户终端之间呈双向数据连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于移动平台的有毒环境中毒气分布检测系统，其特征在于它包括移动式多组分有毒气体测量终端、云服务器大数据平台及用户终端；其中，所述移动式多组分有毒气体测量终端安装在无人机或者无人车上，对有毒环境中的有毒气体进行检测，并通过无线网络与云服务器大数据平台之间呈双向数据连接；所述云服务器大数据平台与用户终端之间呈双向数据连接。


2.根据权利要求1所述一种基于移动平台的有毒环境中毒气分布检测系统，其特征在于所述移动式多组分有毒气体测量终端的数量不少于1个，实现对污染现场有毒气体的全方位监测，所述移动式多组分有毒气体测量终端是由气体测量传感器组、位置传感器、微处理器单元、数据通讯模块、电池管理模块和电池构成；其中，所述微处理器单元分别与气体测量传感器组、位置传感器及数据通讯模块之间呈双向数据连接；所述电池管理模块的输入端连接电池，其输出端与微处理器单元连接；
所述移动式多组分有毒气体测量终端是基于嵌入式系统的结构，每台移动式多组分有毒气体测量终端与云服务器大数据平台之间采用主从方式连接方式，每台移动式多组分有毒气体测量终端为从站，云服务器大数据平台为主站，采用问答式Modbus-TCP/IP通信协议，依次传输给每个从站，对数据进行采集。


3.根据权利要求2所述一种基于移动平台的有毒环境中毒气分布检测系统，其特征在于所述气体测量传感器组是由不少于1个的具有统一接口的电化学气体传感器单元组成；考虑到污染现场环境复杂，为确保采集多种有毒气体信息，增加气体采集精确度，利用多个具有统一接口的电化学气体传感器单元组成传感器组；这些传感器为高灵敏的传感器，且具有统一电气特性接口和统一的传输协议，具有良好的互换性。


4.根据权利要求3所述一种基于移动平台的有毒环境中毒气分布检测系统，其特征在于所述电化学气体传感器单元可以是形如4CO-2000、4H2S-1000、4SO2-20、4NO-250有毒气体传感器中的一种或多种组合，也可以是半导体气体传感器、催化燃烧式气体传感器、光学气体传感器或固体电解质气体传感器中的一种或多种组合，以更好地满足现场测量需求，使用灵活方便；
所述气体测量传感器组可以根据现场需要同时安装12种气体传感器实现对不同有毒气体的有效监测。


5.根据权利要求2所述一种基于移动平台的有毒环境中毒气分布检测系统，其特征在于所述位置传感器采用北斗和GPS双模定位模块结构；
所述数据通讯模块是无线通信模块，采用移动通讯网络进行数据传输，即把当前位置信息和有毒气体浓度信息打包后，通过无线通信模块转发后传输到云服务器大数据平台中；
所述微处理器单元采用32位微处理器作为主处理单元；所述移动式多组分有毒气体测量终端基于嵌入式系统技术，所使用的电池是便携式12V充电电池。


6.根据权利要求1所述一种基于移动平台的有毒环境中毒气分布检测系统，其特征在于所述用户终端可以是手机终端或显示终端的一种或多种组合；所述显示终端是大屏幕或计算机的一种或多种组合。


7.一种上述所述基于移动平台的有毒环境中毒气分布检测方法，其特征在于它包括以下步骤：
（1）无人机或者无人车按照预先规划的路径在有毒环境中进行巡航，由安装在无人机或者无人车上的移动式多组分有毒气体测量终端子系统对有毒气体的浓度和分布进行实时检测并经由串口保存至微处理器；
（2）由北斗和GPS双模定位模块，实时测量移动式多组分有毒气体测量终端的当前位置信息，即UTC时间及经纬度数据，并经由串口传输至微处理器中进行保存；
（3）由移动式多组分有毒气体测量终端的无线通讯模块将步骤（1）和步骤（2）中得到的有毒气体信息和位置信息通过无线网络传输到云服务器大数据平台上；
（4）云服务器大数据平台作为...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱均超，李志伟，张宝峰，从宇，宋震宇，田锐，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津;12