[发明专利]基于无人机的钢铁厂污水排放监测方法及系统

权利要求书

1.一种基于无人机的钢铁厂污水排放监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

(10)指定水域巡查：多旋翼无人机按照规划路线飞行，采集沿途水域毫米波辐射数据及位置信息，由地面控制中心监测异常信号，确定可疑排污水域位置；

(20)可疑水域详查：对可疑水域进行锥扫，得到该水域的辐射数据及位置信息，并拍摄该水域的光学图像，根据辐射数据，结合光学图像，确定该处是否为排污点；

(30)排污点详查：对已确定的排污点进行锥扫，利用无源毫米波成像系统得到排污点的辐射图像，将所得数据存储并传输至地面控制中心；

(40)综合判定与预警：根据采集到的排污点的辐射图像，与先期建立的污水数据模型进行对比分析，判断排污点的污染级别，保存该排污点辐射数据、辐射图像、光学图像用以进行数据更新，根据排污点的污染级别生成不同的预警信息并将确定的排污点信息发送至环保部门。

2.根据权利要求1所述的钢铁厂污水偷排监测方法，其特征在于：

所述(10)指定水域巡查步骤中，利用无人机搭载的8mm波段毫米波辐射计被动接收沿途水体电磁辐射，采集沿途毫米波辐射数据。

3.根据权利要求1所述的钢铁厂污水排放监测方法，其特征在于，所述(20)可疑水域详查步骤包括：

(21)获取数据：毫米波辐射计与光学摄像头同时工作，利用毫米波辐射计在可疑水域进行锥扫，得到该可疑水域的毫米波辐射数据，利用光学摄像头拍摄该水域光学图像，将所得数据存储并传输至地面控制中心；

(22)确定排污点：将采集到的水体辐射数据与污水数据模型进行对比分析处理，结合光学图像与无人机位置信息，确定该处是否为污水排放点。

4.根据权利要求3所述的钢铁厂污水排放监测方法，其特征在于，所述(22)确定排污点步骤具体为：

将测得的毫米波辐射数据即天线温度反演为辐射亮温，与污水数据库中的辐射数据进行对比分析；将水体辐射数据和光学图像结合分析，确定该处是否为污水排放点。

5.根据权利要求1所述的钢铁厂污水排放监测方法，其特征在于，所述(40)综合判定与预警步骤包括：

(41)判断污染级别：将排污点辐射图像与数据库模型对比分析，划分排污点污染级别；

(42)发出警报：确定该处污染级别后生成不同预警信息，发送至环保部门。该信息包括排污点具体位置与污染严重程度；

(43)数据更新：将本次监测过程中获得的排污点辐射数据、辐射图像和光学图像按天气特征与污染级别，分类归纳并存入数据库进行更新。

6.根据权利要求5所述的钢铁厂污水排放监测方法，其特征在于，所述(41)确定污染级别步骤具体为：

利用无源毫米波成像系统获取排污点的毫米波辐射图像，采用非线性小波变换阈值法去噪，图像增强与图像复原，进行辐射图像重构，将处理过的辐射图像与数据库中不同污染级别的图像模型对比分析，划定排污点污染级别范围，根据级别高低生成不同的预警信息发送至环保部门。

7.一种用于实现权利要求1至6所述方法的基于无人机的钢铁厂污水排放监测系统，其特征在于，包括：

无人机监测端(1)，用于采集指定水域的光学图像、辐射数据、辐射图像、位置信息，并且将采集数据传输至地面控制端(2)；

地面控制端(2)，用于分析接收到的沿途数据，判定可疑排污区域，控制无人机进行详查，将详查得到的光学图像、辐射数据与污水数据模型进行分析对比，确定排污点；锥扫已确定的排污点，将详查得到的辐射图像和已获得的光学图像与污水数据模型进行分析对比，判断污染级别、发送预警信息、更新数据库；

所述无人机监测端(1)和地面控制端(2)通过无线网络信号传输光学图像、无人机飞行控制信息、GPS信息，通过Modbus网络通讯协议向地面控制端(2)传输辐射数据。