[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

摘要

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。

主权项

1.一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；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机制、分析和输出作业区域的大气污染现状；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；所述启发式互动，其具体实现过程是：环境监测移动平台集群中各个环境监测平台的初始化状态都为“运作”，均匀分布在根结点所对应区域的闭环路径上，“运作”状态的环境监测平台在四叉树中相应的区域内依闭环路线低速巡航，巡航路径完成一个闭环之后统计该闭环中所采集到的环境监测数据，若监测数据非明显异常则该环境监测平台进入“休眠”状态，若监测数据明显异常则进入“应急”状态；“休眠”状态的环境监测平台停留在原处处于待命状态，定时启动环境监测功能，若“休眠”状态下监测数据出现明显异常，则进入“运作”状态；“应急”状态的环境监测平台在四叉树中相应的区域内依闭环路线高速巡航，可唤醒其所对应结点的兄弟结点中的“休眠”环境监测平台成为“运作”状态，可以激发其所对应结点的兄弟结点中的“运作”环境监测平台成为“应急”状态，被唤醒和激发的环境监测平台作用范围为当前四叉树结点的上级结点；所述规划四叉树的生长机制，其具体实现过程是：当四叉树某个叶子结点中的环境监测平台个数多于一个时，若该结点所对应的空间区域面积大于某预设值则该结点自动生长出四个下级结点；所述规划四叉树的消亡机制，其具体实现过程是：若某环境监测平台在监测周期内监测数据在正常范围内且变化不明显，且当前闭环路线所对应的四叉树结点不是根结点，则删除其所有子结点；若该环境监测平台对应的四叉树结点是根结点则其状态下调一级，即“应急”调为“运作”，或者“运作”调为“休眠”。