[实用新型]一种自动巡航的无人机大气污染监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及大气污染监测领域，尤其是一种自动巡航的无人机大气污染监测装置。

背景技术

近一段时间大气污染问题吸引了大众关注，雾霾尤其是其中的PM2.5成为议论的焦点。中华人民共和国环境保护部发布的《环境影响评价技术导则-大气环境(HJ2.2-2008)》(以下简称新大气导则)中对大气污染做出了详细的定义和分类，并推荐了几种大气污染扩散模型，还对污染评价做出了细致的规定。然而,由于大气污染在时间和空间分布和扩散的特殊性，以及其实际检测中受到地形、大气环流等诸多不可预测客观条件的影响，很难对其污染扩散情况有全面准确的认识、检测和模拟，因而需要进行大范围的大气环境监测和定点数据采集。但是空间上的广泛分布使得固定设备的监测很难完全覆盖。

近两年无人机技术已经用在城市噪声污染监测、城市光污染监测以及固定污染源烟气排放监测等，例如：公开号为CN104132729A的发明提供了一种基于无人机的城市噪声污染监测装置及监测方法，该发明包括空中飞行模块和与空中飞行模块进行通信的地面控制模块,其特征是：所述的空中飞行模块上设置有噪声测试仪和GPS定位模块,所述的噪声测试仪和GPS定位模块连接中央处理器,所述的中央处理器连接空中收发天线；公开号为CN104121986A的发明提供了一种基于无人机的城市光污染监测装置及监测方法。该发明包括空中飞行模块和与空中飞行模块进行通信的地面控制模块,其特征是：所述的空中飞行模块上设置有光强测试仪和多普勒测距雷达,所述的光强测试仪和多普勒测距雷达连接中央处理器,所述的中央处理器连接空中收发天线；公开号为CN203798793的实用新型公开了基于无人机的固定污染源烟气排放机动监测装置，所述装置包括与地面工作站进行无线通信的无人机，所述无人机正上方通过支架搭载隔热隔湿耐腐蚀密封舱，所述隔热隔湿耐腐蚀密封舱周边均匀安装若干旋臂，所述旋臂末端设有旋翼，所述隔热隔湿耐腐蚀密封舱顶端还设有导航天线，所述支架上还设有若干液晶显示屏。

实用新型内容

本实用新型针对大气环境监测实际需求，设计一种自动巡航的无人机大气污染监测装置。提供了一种四轴无人飞行器和大气污染监测传感器相结合的数据采集装置，以弥补遥感卫星、雷达、地面监测站点等对于地形复杂区域中低空大气环境监测能力的不足。

实现本实用新型的技术解决方案是：

一种自动巡航的无人机大气污染监测装置包括四轴无人飞行器，以及大气环境数据采集和存储设备。该装置分为硬件和软件两大部分。

硬件部分包括：四轴飞行器、嵌入式硬件控制系统、大气质量监测传感器、卫星定位系统、飞行姿态传感器、电机驱动电路和数据存储器。所述嵌入式硬件控制系统使用DSP或者ARM32位微处理器作为控制器，控制各模块协同工作；所述大气质量监测传感器包括主要包括颗粒物浓度传感器，也可以根据所执行的具体任务更换扩展其它类型的传感器，用于在不同情况下采集数据；所述卫星定位系统是GPS或者北斗导航系统，用于确定飞行器的经、纬度和海拔高度；所述飞行姿态传感器包括三轴加速度计和两轴陀螺仪，用以确定无人机姿态和加速度；所述电机驱动电路用来控制四轴飞行器各电机运行状态；所述数据存储器保存大气质量监测传感器采集数据。

软件方面包括中心控制模块、自动巡航模块、飞行状态传感器接口、大气污染数据采集接口和数据处理模块。所述自动巡航模块、飞行状态传感器接口、大气污染数据采集接口和数据处理模块均与中心控制模块相连。

本实用新型有如下的有益效果：

1.本实用新型为了实现大气环境的定点探测功能，将四轴飞行器和环境监测传感器有机结合，极大地提高了监测效率和准确性，有效填补了复杂地形中低空污染检测的空白。

2.该实用新型以四轴无人飞行器为平台，扩展传感器等设备之后通过嵌入式系统进行自动飞行控制(通过定时)，对指定空间进行定点数据采集，无人机的自动巡航使得监测采样效率和空域倍增，节省了大量的人力、物力资源，同时降低了该系统的操作门槛。

3.可以对四轴飞行器进行路径进行优化，以提高效率，克服现有无人机因电池能量密度的不足，使其巡航时间受到极大限制的缺陷。

4.无需专用起降跑道，不受航空管制约束，场地适应性强，同时可以实现多个四轴飞行器还能够组成一个飞行器群，协同执行任务。

附图说明

图1四轴无人飞行器硬件框图

图2本实用新型软件部分框图

图3整体工作流程

具体实施方式