[发明专利]一种充气式无人直升机大气采气装置及高空气体收集方法

说明书

技术领域

本发明涉及气体采集设备的技术领域，特别涉及一种充气式无人直升机大气采气装置及高空气体收集方法。

背景技术

目前，工业化带来的颗粒物排放增加，影响空气质量，正在深刻地影响着人类和地球环境，对于颗粒物的监测显得刻不容缓，同时，随着工业发展和人类生活水平的提高，大气质量呈逐年下降的态势，对于大气的监测，特别是大气中的污染成分的监测也日趋重要。传统的大气污染成分监测，都是将监测设备安装在某个固定位置进行连续工作以监测该处的大气状况。这种方式的主要缺点是只能测量地面或者一定高度的大气状况，必须依托在地面或者铁塔、高楼等建筑物上，无法实现对高空的大气状况进行监测。

现有技术中用在无人直升机上配置采样器进行大气采样，每一个高度采样至少需要一个小时，采样效低，多高度采样时间长，对无人机续航时间要求高。近期出现的高空气体采集设备包括直流电源、控制器、空中电台、气泵、气体容器和GPS 定位器，结构复杂庞大，制作及运行成本高，技术要求高；此外，现有技术中一般设计复杂的电子元件，设备成本高，技术操作要求高，在高空状态下对湿度、温度及风力等比较敏感，适用性差。

发明内容

本发明目的在于提供一种充气式无人直升机大气采气装置及高空气体收集方法，解决现有技术中通过在无人直升机上配置采样器进行大气采样、每一个高度采样至少需要一个小时、采样效低、多高度采样时间长、对无人机续航时间要求高的技术难题；还解决现有技术中高空气体采集设备结构复杂庞大、制作及运行成本高及技术要求高的问题。

为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：

一种充气式无人直升机大气采气装置，连接在无人直升机的机架上，其特征在于：包括两端开口的竖向充气管，以及开口套接在竖向充气管的下端口上的采气袋；所述竖向充气管内安装有通过地面遥控器控制启动或关闭的充气扇；所述竖向充气管通过水平连接杆与机架连接固定；所述采气袋的开口通过弹性封口夹与竖向充气管的下端口连接固定。

作为优选的技术方案，所述采气袋与竖向充气管的下端口的连接固定构件除了弹性封口夹外，还有弹性皮筋，所述弹性皮筋位于弹性封口夹的下部，绑在竖向充气管下端口外侧的采气袋外，辅助固定采气袋与竖向充气管下端口。

优选的，所述竖向充气管的是如塑料管或铝管，其直径范围为3～8厘米。

优选的，所述水平连接杆是铝材或复合材料，其一端垂直固定在竖向充气管的外壁上，另一端固定在机架上，或中间与机架固定、两端分别垂直固定在两个竖向充气管的外壁上。

优选的，所述采气袋为聚氯乙烯袋或聚乙烯袋。

优选的，所述机架上共连接有2～8个竖向充气管，所有竖向充气管以机架中心为中心点呈中心对称排布，以便保证飞行器在空中处于平稳状态。

优选的，所述弹性封口夹为两片弹性材料，两端动连接或用橡筋捆绑的装置。

本发明还提供上述的充气式无人直升机大气采气装置进行的高空气体收集方法，其特征在于，包括如下采集步骤：

步骤一、根据采样层数的需要确定水平连接杆的安装位置和个数，一般为2～8个，在无人直升机机架上安装水平连接杆，采气袋口由弹性封口夹固定在充气管下端，采气袋的其余部分折叠后塞在竖向充气下端管内；

步骤二、控制无人直升机升空到采样高度后，保持高度不变或升高，通过地面上的遥控器开启充气扇；

步骤三、在充气扇作用下，空气由竖向充气管上端口进入，从下端口进入采气袋中；

步骤四、待采气袋充盈达后，由于充气压力的作用，采气袋与竖向充气管的下端口脱离，采气袋脱离竖向充气管和无人直升机，弹性封口夹收紧封闭采气袋的开口，遥控关闭充气扇；

步骤五、采气袋在重力作用下下降，直至采气袋飘落到地面。

与现有技术相比，本发明的技术优势在于：

1、结构简单，设计合理，成本低廉：本发明用无人直升机携带采气装置到空中采集大气样本，遥控启动充气扇对充气袋进行充气，在充气袋中充盈气体后，在气压和阻力的共同作用下，采气袋自动脱离无人直升机，弹性皮筋和/或弹性封口夹依靠弹性封闭采气袋，在重力作用下整个采气装置降落，结构简单，设计合理，成本低廉，为无人工高空采气技术提供了可行的技术方案，有效解决高空采气面临的设备复杂、携带不方便以及自动效果差等的技术难题；