[发明专利]一种基于四叉树的多尺度大气环境监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于四叉树的多尺度大气环境监测系统及方法，系统包括由若干个可移动环境监测平台组成的环境监测移动平台集群组成；平台包括移动载体、大气环境参数采集模块、通信模块和定位模块；移动载体为大气环境参数采集模块、通信模块、定位模块提供机动能力和稳定的电力支持；大气环境参数采集模块通过传感器采集大气环境参数；通信模块为各个平台提供网络服务；定位模块为各个平台提供定位服务；平台依据一定规则和自身所处状态在相应的区域内运行，平台之间通过无线网络实现启发式互动，也可以统一调配。本发明能有效解决城市环境监测理论与现实需求、效益与所需成本之间的矛盾，实现实时化、精细化监测。

技术领域

本发明属于环保领域，涉及一种环境监测及污染分析系统及方法，特别是涉及一种基于四叉树的多尺度大气环境监测系统及方法。

背景技术

随着经济的发展，城市人口密度急剧膨胀，环境事故的危害性也日益凸显，城市环境的实时化、精细化监测已经成为一种迫切的需求。按照环境监测技术的发展趋势来看，当前常见的定点式环境监测站已经无法满足城市内的环境监测和预警需求。一方面，固定式环境监测站点的设备虽然精密但是价格较贵无法实现大密度的布设；另一方面，手持式环境监测设备虽然廉价，但是精度和稳定性较差。以汽车、无人机等为载体的移动环境监测技术已经逐渐形成了一种潮流，但是目前常见的实际应用场景多为热点区域和重大事件，很少涉及到城市的日常监测。这种需求和现状的矛盾有两方面原因，一方面是城市范围广阔难以形成常态化的密集监测；另一方面是由于城市环境复杂，潜在威胁的空间分布既不均匀也不规则。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种基于四叉树的多尺度大气环境监测系统及方法，以解决城市环境监测理论与现实需求、效益与所需成本之间的矛盾，实现实时化、精细化监测由理论构想到可行方案的一种途径。

本发明的系统所采用的技术方案是：一种基于四叉树的多尺度大气环境监测系统，其特征在于：包括由若干个可移动环境监测平台组成的环境监测移动平台集群组成；所述环境监测平台包括移动载体、大气环境参数采集模块、通信模块和定位模块；

所述移动载体为大气环境参数采集模块、通信模块、定位模块提供机动能力和稳定的电力支持；所述大气环境参数采集模块通过传感器采集大气环境参数；所述通信模块为各个环境监测平台提供网络服务；所述定位模块为各个环境监测平台提供定位服务；

所述环境监测平台之间或通过统一调配，或通过无线网络实现启发式互动，制定闭环路线、规划四叉树的生长及消亡、分析和输出作业区域的大气污染现状。

本发明的方法所采用的技术方案是：一种基于四叉树的多尺度大气环境监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：基于环境监测作业区域的最小外包正方形建立四叉树，外包正方形为四叉树的根结点，四叉树的深度根据环境监测移动平台集群实时获得的监测数据实时变化；

步骤2：环境监测移动平台集群中各个环境监测平台根据集群监测数据在以下三种状态之间切换：休眠、运作、应急；

步骤3：环境监测平台之间或直接进行启发式互动，或通过中央控制模块统一下达指令；

步骤4：规划四叉树的生长机制；

步骤5：规划四叉树的消亡机制，分析和输出作业区域的大气污染现状。