[实用新型]用于大气环境在线监测及大气受控采样的无人机系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种无人机控制领域的技术，具体是一种用于大气环境在线监测及大气受控采样的无人机系统。

背景技术

大气环境质量与人类的生存健康及安全具有非常密切的联系，大气环境监测则是进行环境保护，预防大气污染的前提。精准有效的大气环境监测数据可以帮助揭示大气中的主要污染物成分和含量，以及这些污染物的迁移和转化过程。同时，监测数据和大气样本的分析结果还可以辅助相应环境保护措施的制定和施行，促进社会的可持续发展。

得益于低成本和高灵活性，无人机可以搭载小型大气环境监测设备进行全地形飞行，相较于超级站、自动站、系留气球、飞艇、民用航空器、卫星遥感和高塔高楼等方式，无人机解决了近地面精确大气环境监测难以进行的问题，同时监测安全也大大提高，填补了目前大气环境在线监测和大气受控采样平台的空白。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术在规划路线中出现偶发障碍物时无法主动处理、无法实现对大气环境污染物排放源的追溯等缺陷，提出一种用于大气环境在线监测及大气受控采样的无人机系统，通过在无人机上搭载环境监测及采样装置，与地面站装置进行双向数据传输，可对大气环境进行自动连续监测和大气样本受控采集，并进行大气污染排放源的溯源。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型包括：环境监测及采样装置、无人机和地面站装置，其中：用于在监测区域内监测大气环境质量的环境监测及采样装置设置于无人机上并与地面站装置无线连接以发送监测信息，并接收地面站装置发送来的无人机控制命令和采样控制命令，在监测区域内进行受控大气样本的采集和大气环境污染物排放源的溯源。

所述的环境监测及采样装置包括：信息处理电路、与信息处理电路相连的飞行控制电路、定位电路、数据传输电路、障碍物监测电路、图像采集电路、采样电路和大气环境传感器组，其中：飞行控制电路接收信息处理电路发送的所述的无人机的飞行路径；定位电路自动实时监测无人机的地理位置信息，并将监测结果发送至信息处理电路；障碍物监测电路自动实时监测无人机附近的障碍物和距障碍物的距离信息，并将监测结果发送至信息处理电路；图像采集电路实时获取监测区域内部的视频影像信息，存储的同时发送至信息处理电路；采样电路根据接收到的信息处理电路的控制命令进行大气样本的获取；大气环境传感器组自动实时监测所处区域内的大气环境质量，并向信息处理电路发送大气环境监测信息和监测结果；数据传输电路接收信息处理电路发送来的无人机的状态信息、地理位置信息、障碍物和距障碍物的距离信息、监测区域内部的视频影像信息和大气环境监测信息，同时向信息处理电路发送无人机控制命令和采样控制命令；信息处理电路根据监测区域的类型和大小自主规划所述的无人机的飞行路径并下载至飞行控制电路，根据接收到的大气环境监测信息和地理位置信息生成大气环境质量三维立体分布图，并结合相应的溯源算法实现对大气环境污染物排放源的追溯。

所述的地理位置信息包括：无人机的GPS坐标、经纬度和海拔高度。

所述的状态信息包括但不限于：飞行速度、飞行海拔高度、飞行姿态和所处的经纬度。

所述的飞行控制电路控制无人机按飞行路径在监测区域内部巡航，并控制无人机在重点监测区域悬停。

所述的数据传输电路分别与信息处理电路和地面站装置通过有线或无线方式连接，将信息处理电路发来的信息发送至地面站装置，并接收地面站装置反馈的无人机控制命令和采样控制命令。

所述的图像采集电路为带有存储装置的高清云台摄像头。

所述的采样电路包括：采样罐、电磁阀和节流阀，其中：电磁阀控制采样罐的开启和关闭，节流阀控制大气样本流入采样罐的速度。

所述的大气环境传感器组包括：气溶胶浓度传感器、温湿度传感器和气体传感器。

所述的地面站装置包括：地面站信息处理电路、地面站数据传输电路和人机交互电路，其中：地面站数据传输电路将接收到的无人机的状态信息、地理位置信息、障碍物和距障碍物的距离信息、监测区域内部的视频影像信息和大气环境监测信息发送至地面站信息处理电路解码后通过人机交互电路向监测人员显示，并接收人机交互电路发送来的无人机控制命令和采样控制命令；人机交互电路接收监测人员输入的无人机控制命令和采样控制命令，通过地面站信息处理电路编码后发送至地面站数据传输电路。

所述的地面站数据传输电路与环境监测及采样装置的数据传输电路相连。

所述的环境监测及采样装置通过云台设置在无人机上。