[发明专利]一种燃烧源智能追踪方法

权利要求书

1.一种燃烧源智能追踪方法，其特征在于，主要包括以下步骤:

S1，收集探测地区各行业典型燃烧的热红外信息以及各行业产生废气的不同波段的吸收谱，建立针对尾气吸收光谱和热红外信息的特征谱数据库；

S2，载有探测器的无人机上升，进入粗扫模式，数据传输至地面基站进行分析；

S3，当确认发现黑碳气溶胶浓度过高，所述无人机开始进入细扫模式；

S4，进入细扫模式后，无人机速度降低，并将热红外信息、无量纲参数γ值以及风速风向信息实时传入地面基站；

S5，无人机通过细扫模式发现燃烧点后，下落至垂直距燃烧点10-15m高度收集无量纲参数γ值及热红外信息，并连同GPS定位信息一起传输至地面基站，地面基站通过特征谱数据库匹配确定燃烧源类型，通过GPS定位信息确定燃烧源位置；

S6，燃烧源位置通过远程通信系统传输至决策支撑模块，供环境执法人员进行参考；

所述步骤S1中所述的典型燃烧包括生物质、散煤、工业和垃圾焚烧中的至少一种，所述尾气吸收光谱为测定不同燃烧源的880nm和470nm两波段吸收强度，热红外信息为燃烧释放的热红外强度进行分类测量后得到的信息；

所述470nm波段的吸收强度E_{abs_470nm}代表了挥发性有机物的吸收，880nm波段的吸收强度E_{abs_808nm}代表了黑碳气溶胶的吸收，不同燃烧源释放两者的比例不同，通过定义无量纲参数γ＝E_{abs_808nm}/E_{abs_470nm}来表征不同燃烧种类；

所述步骤S2中无人机进行粗扫具体包括：无人机上升至距离地面100-120m的高度，飞行速度为40-50km/h，采用S型飞行路径，粗扫过程中微型黑碳仪所探测黑碳气溶胶浓度通过无人机无线通信模块传送至地面基站，地面基站数据后处理模块通过对信号噪声消除得到黑碳气溶胶时间序列图及沿无人机航线浓度分布图；

所述步骤S4具体包括以下步骤：

S41，进入细扫模式后，无人机速度降低至8-10km/h，并通过无线通信模块将热红外信息、无量纲参数γ值以及风速风向信息实时传入地面基站；

S42，若未立即发现燃烧点，数据后处理模块判断实时风速是否大于当地风速阈值，若大于该阈值，则认为该地区受系统性风控制，若低于该阈值则认为该地区受静稳天气控制；

S43，判断为系统性风控制情况，无人机根据风向信息沿上风向巡逻；判断为静稳天气情况,无人机沿黑碳气溶胶浓度梯度大于零或浓度梯度最小的方向移动；

S44，地面基站数据后处理模块可以提取热红外成像中信号最高值，当信号最高值超过特征谱数据库中各类燃烧最低信号值时，地面基站发出警报认为发现燃烧点；

所述黑碳气溶胶浓度梯度计算公式是：(c₁-c₂)/d，其中c₁是中心点黑碳气溶胶浓度，c₂是距离中心点d处的边缘黑碳气溶胶浓度。

2.根据权利要求1所述的智能追踪方法，其特征在于，所述步骤S3中确认黑碳气溶胶浓度过高的过程具体包括以下步骤：

S31，通过地面基站的数据处理结果实时显示，当黑碳气溶胶浓度增量超过30％时基站发出警报，无人机应立即减速直至停止并在此处悬停5s；

S32，若黑碳气溶胶浓度高值迅速消失，则认为是仪器异常高值，无人机继续维持粗扫模式；

S33，若高值持续维持，则认为不是仪器异常值，表明找到明显黑碳气溶胶浓度高值点，确认黑碳气溶胶浓度过高。

3.根据权利要求1所述的智能追踪方法，其特征在于，步骤S42中所述的风速阈值根据当地实际气象情况进行调整。

4.根据权利要求1所述的智能追踪方法，其特征在于，所述的无人机上负载有无线通信模块、微型黑碳仪和热红外成像仪；所述地面基站由数据后处理模块、无线接发装置、可视化平台和警报装置构成，所述无线接发装置与无人机无线通信模块之间进行信息交互；可视化平台实时呈现经过数据后处理模块加工后的黑碳气溶胶浓度、红外图像的时间序列和空间分布状况；通过可视化平台，可以通过人工校正来修正自动路径算法可能偏差；警报装置在无人机自动溯源算法确定燃烧源以后会发出警报，并将燃烧源位置种类信息传输至决策支撑模块，所述决策支撑模块包括环境督察决策平台。