[发明专利]一种基于飞行器的智能空气监测系统及监测方法

权利要求书

1.一种基于飞行器的智能空气监测系统，包括基于APM开源飞控平台的无人机和无人机的飞控系统，其特征在于，还包括设置在无人机上与飞控系统连接的嵌入式系统，所述嵌入式系统上还连接有定位模块和设置在无人机机壳外部的数据采集模块；所述嵌入式系统上还连接有通信模块；所述嵌入式系统上还连接有图像采集模块；所述数据采集模块和图像采集模块的安装位置与无人机的重心位于一条垂直于水平面方向的直线上；

飞控系统：接收嵌入式系统发送控制信号，根据控制信号进行飞行；

嵌入式系统：接收数据采集模块发送的空气质量参数，发送控制信号到飞控系统；接收数据采集模块发送的空气质量参数和定位模块发送的位置信息，处理后进行储存；接收数据采集模块发送的空气质量参数，发送触发信号到图像采集模块进行拍照取证；接收图像采集模块发送的图像数据进行储存；

定位模块：实时采集无人机的位置信息，将位置信息发送到嵌入式系统；

数据采集模块：采集空气质量参数，将空气质量参数发送到嵌入式系统；

通信模块：接收嵌入式系统发送的空气质量参数和位置信息，将空气质量参数和位置信息向其他设备发送；

图像采集模块：接收嵌入式系统发送的触发信号进行拍照取证，将拍摄的图像作为图像数据发送到嵌入式系统。

2.根据权利要求1所述的一种基于飞行器的智能空气监测系统，其特征在于，所述嵌入式系统包括MCU和与MCU连接的机载数据库。

3.根据权利要求1所述的一种基于飞行器的智能空气监测系统，其特征在于，所述数据采集模块包括二氧化硫传感器、二氧化氮传感器、一氧化碳传感器、臭氧传感器和粉尘传感器中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种基于飞行器的智能空气监测系统，其特征在于，还包括为嵌入式系统和数据采集模块供电的供电电源模块。

5.根据权利要求1所述的一种基于飞行器的智能空气监测系统，其特征在于，所述无人机采用基于APM开源飞控平台的多旋翼飞行器。

6.根据权利要求1所述的一种基于飞行器的智能空气监测方法，所述数据采集模块包括二氧化硫传感器、二氧化氮传感器、一氧化碳传感器、臭氧传感器和粉尘传感器，其特征在于，包括以下步骤：

A、接收数据采集模块采集的空气中一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、臭氧、PM2.5和PM10的浓度；计算各采集成分浓度数据的平均值；

B、嵌入式系统根据步骤A中各采集成分浓度数据的平均值和AQI计算模型计算AQI指数；

C、嵌入式系统根据步骤A中各采集成分浓度数据的平均值判断一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、臭氧浓度是否正常，如果包括至少一项异常，生成告警信息并存储异常证据数据；判断PM2.5和PM10浓度是否正常，如果包括至少一项异常，生成告警信息、触发图像采集模块拍照取证并存储异常证据数据；

D、嵌入式系统读取定位模块的位置信息，将位置信息与步骤A中计算得到的各采集成分浓度数据的平均值以及步骤B中计算的AQI指数进行匹配后通过通信模块向其他设备发送。

7.根据权利要求6所述的一种基于飞行器的智能空气监测方法，其特征在于，所述步骤C中触发图像采集模块拍照取证的方法包括以下步骤：

C1、嵌入式系统对步骤A中各采集成分浓度数据进行处理，判断是否有异常数据；

C2、判断异常数据所属的成分属于一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫和臭氧还是PM2.5和PM10；

C3、异常数据所属的成分属于一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫和臭氧时，嵌入式系统生成告警信息并存储异常证据数据；如果异常数据所属的成分属于PM2.5和PM10时，嵌入式系统生成告警信息、触发图像采集模块拍照取证并存储异常证据数据；

C4、所属嵌入式系统触发图像采集模块后，发送控制信号到飞控系统控制无人机悬停，然后控制图像采集模块进行拍照取证。

8.根据权利要求7所述的一种基于飞行器的智能空气监测方法，其特征在于，还包括步骤C5：在拍照取证完成后，嵌入式系统通过飞控系统控制无人机进行盘旋，数据采集模块持续进行数据采集，以获得更精确的数据。