技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)遙感測量系統(tǒng)領(lǐng)域，具體為一種移動式區(qū)域大氣污染氣體分布遙測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測和大氣化學(xué)研究中的一個重要問題是較高分辨的繪制出痕量氣體時間、空間分布。而快速靈活的繪制出區(qū)域大氣污染氣體的水平、垂直分布對環(huán)境管理及環(huán)境治理具有重要意義。

目前遙測污染氣體濃度水平、垂直分布的方法主要有：激光雷達技術(shù)、被動差分吸收光譜技術(shù)、車載實驗室方法等。激光雷達技術(shù)受到激光器波長的限制，不能進行多組分的同時測量，在探測低層污染氣體的水平分布時，發(fā)出的激光具有一定的危險性且也不適用于氣體的探測。車載實驗室的方法是將一些點式監(jiān)測儀器放置在移動平臺上進行觀測，這種方法能夠獲取污染物濃度的水平分布信息，但無法獲取污染物的垂直分布信息。被動差分吸收光譜技術(shù)用來探測污染物濃度的分布主要采用的是在機載、車載、星載等平臺上的觀測。而目前這些方法的觀測采用的一般都是一個仰角下的觀測或多個仰角的同步觀測。一個仰角的觀測下無法獲取污染物的垂直分布信息，多個仰角的同步觀測一方面需要多臺線陣光譜儀，會引入儀器測量誤差，另一方面并未考慮角度校準問題，進而無法解析污染物的垂直分布信息。因此，所述的移動式區(qū)域大氣污染氣體分布的遙測裝置與方法能夠快速、靈活，多組分、低成本的獲取區(qū)域大氣污染氣體的分布，尤其針對城市區(qū)域的觀測對直觀了解城市環(huán)境狀況具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種移動式區(qū)域大氣污染氣體分布遙測系統(tǒng)，通過對俯仰角、方位角的準確校正，能夠快速靈活獲取區(qū)域污染氣體濃度沿測量路徑的水平、垂直分布。

為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種移動式區(qū)域大氣污染氣體分布遙測系統(tǒng)，其特征在于：包括有水平的二維旋轉(zhuǎn)臺、搭載在二維旋轉(zhuǎn)臺上的導(dǎo)光系統(tǒng)、方位角傳感器、俯仰角傳感器、計算機、設(shè)置在恒溫箱內(nèi)的光譜儀、GPS定位系統(tǒng)，所述二維旋轉(zhuǎn)臺由一個方位角調(diào)整電機驅(qū)動其沿自身中心軸旋轉(zhuǎn)以進行方位角調(diào)整，且二維旋轉(zhuǎn)臺由一個俯仰角調(diào)整電機驅(qū)動其在豎向面內(nèi)轉(zhuǎn)動以進行俯仰角調(diào)整，所述導(dǎo)光系統(tǒng)通過光纖與光譜儀光學(xué)連接，所述GPS定位系統(tǒng)、光譜儀分別通過數(shù)據(jù)線與計算機連接，所述的方位角傳感器和俯仰角傳感器安裝在二維旋轉(zhuǎn)臺的平面上，方位角傳感器通過RS232串口與二維旋轉(zhuǎn)臺連接，俯仰角傳感器通過RS232串口與計算機連接；方位角傳感器數(shù)據(jù)直接被二維旋轉(zhuǎn)臺接收，二維旋轉(zhuǎn)臺根據(jù)讀取數(shù)據(jù)實時調(diào)整方位角；俯仰角傳感器數(shù)據(jù)被計算機接收，計算機接收二維旋轉(zhuǎn)臺平面的實時變化數(shù)據(jù)并根據(jù)需求反饋給二維旋轉(zhuǎn)臺俯仰角電機，對俯仰角做出調(diào)整。

二維旋轉(zhuǎn)臺上的導(dǎo)光系統(tǒng)在隨二維旋轉(zhuǎn)臺移動過程中根據(jù)設(shè)定的方位角和俯仰角進行順序循環(huán)掃描測量，得到不同測量點、不同角度下的太陽散射光，太陽散射光再通過光纖從導(dǎo)光系統(tǒng)導(dǎo)入光譜儀，光譜儀將收集到的光譜信息送入計算機，計算機對獲取的光譜進行解析獲取污染氣體柱濃度；GPS系統(tǒng)獲得每個測量點上的經(jīng)緯度信息，計算機將測量點上的污染氣體柱濃度與經(jīng)緯度信息疊加獲取污染氣體的水平分布信息，同時計算機通過對每個測量點上的掃描測量結(jié)果進行反演得到污染氣體柱濃度的垂直分布信息；俯仰角、方位角傳感器對俯仰角度、方位角度分別進行實時獲取，方位角傳感器通過RS232串口直接與二維旋轉(zhuǎn)臺連接，根據(jù)實際測量需求對方位角的測量模式進行設(shè)定，俯仰角傳感器通過RS232串口與計算機相連，計算機實時讀取俯仰角信息，并通過軟件反饋對失準的二維旋轉(zhuǎn)臺的俯仰角進行實時調(diào)整。

所述的一種移動式區(qū)域大氣污染氣體分布遙測系統(tǒng)，其特征在于：搭載在二維旋轉(zhuǎn)平臺上的導(dǎo)光系統(tǒng)在移動過程中，俯仰方向能夠根據(jù)設(shè)定的角度進行順序循環(huán)掃描測量，采集不同俯仰角下的太陽散射光譜。

所述的一種移動式區(qū)域大氣污染氣體分布遙測系統(tǒng)，其特征在于：方位角傳感器通過RS232串口與二維旋轉(zhuǎn)臺直接相連，根據(jù)實際測量需要對方位角的測量模式進行選擇，有定位模式、跟隨模式和固定模式，通過二維旋轉(zhuǎn)臺內(nèi)部單片機對方位角信息的讀取，實現(xiàn)定位模式下方位角在移動測量過程中始終指北，跟隨模式下方位角會跟隨車頭的行駛方向，固定模式下在測量過程中方位角會固定在某一位置處。

所述的一種移動式區(qū)域大氣污染氣體分布遙測系統(tǒng)，其特征在于：俯仰角傳感器通過RS232串口與計算機相連，在光譜采集過程中計算機實時讀取俯仰角信息，通過軟件對讀取到的信息進行判斷，并實時反饋給二維旋轉(zhuǎn)臺的俯仰角調(diào)整電機，對與設(shè)定值有偏差的俯仰角進行調(diào)整。