[发明专利]一种低空空间化学成分分析无人机

说明书

技术领域

本发明涉及一种低空空间化学成分分析无人机。

背景技术

环境监测无人机主要提供空气，水体等的监测和检测服务。

(1)环境监测

传统的环境监测通常采用点监测的方式来估算整个区域的环境质量情况，具有一定的局限性和片面性。无人机遥感系统具有视域广、及时连续的特点，可迅速查明环境现状。

(2)环境应急

无人机遥感系统在环境应急突发事件中，可克服交通不利、情况危险等不利因素，快速赶到污染事故所在空域，立体的查看事故现场、污染物排放情况和周围环境敏感点分布情况。

(3)生态保护

环保部门可采用无人机遥感系统每年同一时间获取需要特殊保护区域的遥感影像，通过逐年影像的分析比对，可以清楚地了解到该区域内植物生态环境的动态演变情况。

(4)环境监察

可从宏观上观测污染源分布排放状况，为环境监察提供决策；通过对排污口遥感监测也可以实时快速跟踪突发环境污染事件，捕捉违法污染源，为监察执法工作提供及时、高效的服务。

现有针对空气环境监测的无人机平台滞空时间只有十多分钟，主要使用摄像头、红外成像、化学传感器(如二氧化碳传感器、VOCs传感器等)进行检测分析，其分析的灵敏度相对较低，可检测的化学成分有限，而且不能准确对复杂环境中单一化学成分进行定性和定量分析，传感器受复杂环境影响大，易产生化学疲劳，需经常维护。

离子迁移谱是一种可以对复杂样品，特别是气体样品进行直接分析的高灵敏度、高特异性的分析仪器。其主要是对待测的样品分子进行电离，使待测分子带上电荷，带电的样品分子通过一个带有梯度电场的离子漂移区，不同种类的分子经过漂移区到达离子检测器的时间不同，离子迁移谱以此来分析样品中的化学成分信息。该仪器可以对食品添加剂、蛋白、有毒战剂、爆炸物、毒品和大气有机污染物进行准确的定性定量分析。但现有成熟的离子迁移谱产品中主要是对爆炸物和毒品等进行检测的专用仪器，其应用于安检等领域较为常见。仪器检测目标较为单一，仪器参数固定，不能适应复杂成分的分析。

现在高楼林立，环境污染复杂，污染在空间分布变化影响着人们的生活，也影响着地球环境的演变。现在的环境监测技术也由原来的2D平面研究向3D的三维空间分布和演变规律研究发展，也有很多的三维环境扩散模型被建立起来。除了常规的环境监测问题，还有一些突发事件的监控，如化工厂爆炸产生的有毒气体的扩散监控，火山等自然灾害产生的环境问题的监测，“企业偷排”、“秸秆焚烧”等不良现象监控，这些方面的监测有助于对污染物的扩散的预测和控制。制毒窝点的秘密侦查和监测也是打击毒品犯罪的重要手段，但现有设备都很难实现以上需求。

发明内容

为克服现有技术问题，本发明提供一种低空空间化学成分分析无人机。

一种低空空间化学成分分析无人机，包括无人机机体和底部吊舱；

所述无人机机体的中部配置有离子迁移管，所述无人机机体的一侧的底部配置有采样孔，所述采样孔与所述离子迁移管连通，与所述采样孔相对的无人机机体的另一侧内部配置有加热控制单元、电压转换单元和信号采集处理单元；

所述底部吊舱内配置有电池、无人机主控板、高压控制单元、气泵控制单元、离子门控制单元；所述高压控制电路用于给所述离子迁移管中的电极提供电场电压，所述气泵控制电路的气泵与所述离子迁移管连通，所述气泵控制电路控制气泵为所述离子迁移管提供定值的气体流量；所述离子门控制单元用于控制待测物的离子进入所述离子迁移管的时间。

优选的是，所述无人机主控板包括通信单元、GPS模块、飞行姿态监控单元、电机驱动单元、数据传送单元和摄像头单元。

优选的是，所述数据传送单元为STM32F407芯片，所述数据传送单元用于对无人机的各个单元和模块进行信息反馈和控制；

所述通信单元包括4G和wifi双模块通信单元，所述通信单元用于在不同网络环境下的控制信息和采集数据的传输；

所述GPS模块为STA8090WG芯片。

优选的是，所述飞行姿态监控单元包括陀螺仪、加速度计、磁传感器、高度计和控制芯片，控制芯片将所述陀螺仪、加速度计、磁传感器和高度计检测的数据进行处理反馈给控制芯片，所述控制芯片控制所述无人机机体的姿态；

所述控制芯片为STM32F103。

优选的是，所述电机驱动单元用于根据所述控制芯片发送的控制信息控制电机。