[发明专利]用于空气和水环境参数采集的防坠落无人飞行平台

说明书

用于空气和水环境参数采集的防坠落无人飞行平台，包括无人机，所述无人机内部设有可充电电池Ⅰ、充电装置和防坠毁安全装置，所述充电装置与可充电电池相连，所述无人机下部挂载有空投测速浮标和空投空气质量传感悬浮标。利用本发明，可在无旋翼气流扰动情况下准确监测空气质量、高效安全测量地表临时泄洪通道流速并有多种措施避免无人机坠落导致人身伤害和财产损失。

技术领域

本发明涉及一种用于空气和水环境参数采集的防坠落无人飞行平台。

背景技术

现有的无人机监测系统，可搭载普通摄像头、红外摄像头、气体传感器等。其中搭载普通摄像头、红外摄像头的监测无人机已经广泛应用。搭载气体传感器的无人机也有在先研究。“无人机+气体传感器”即通过无人机搭载多种因子（如VOCs、SO₂、PM2.5）的高精度气体监测传感器或者气体采集装置，在测区进行大范围的巡查，以寻找污染特征因子的监测方式。以大疆M100搭载传感器为例，配合航线规划自动飞行，不到20分钟就能够覆盖1平方公里的区域20-30家工厂，得出气体浓度分布情况，其效率是传统环监人员地面巡查的百倍，同时一并解决了数据、影像、定位等问题。长江学者彭仲仁教授带领的上海交通大学智能交通与无人机应用研究中心早在2011年已经对无人机在空气监测方面的应用进行了研究，其《基于无人机（UAV）技术的城市空气质量4-D监测研究》、《基于无人机观测的PM2.5垂直分布规律研究》等多篇论文被研究者广泛引用。

然而，尽管便携式传感器精度已有很大提高，实验室指标已让人满意，但是由于无人机飞行气流扰动等原因，无人机监测精度和持续性其各方面性能仍然与监测站有一定的差距。

四轴翼无人机的飞行动力全靠电机提供，且缺一不可，并无冗余设计。如其中一轴的马达失灵堵转，对飞行表现会有极大的影响，导致坠落。此外，信号屏蔽、撞到障碍物、操作失误和电池电量耗尽等原因也容易导致无人机坠落。而无人机重量一般在数千克，从高空坠落后砸中人群或者地面车辆，容易导致人民生命财产损失。

风雨天气下，由于无人机的飞行阻力受风雨影响而加大，无人机的电池电量消耗加快，使得无人机的实际续航时间远远低于平常天气工况，实际的续航时间难以预估。所以，经常出现风雨天气无人机电量耗尽而坠毁的现象。在风雨天气下使用的无人机，坠落概率高于正常天气工况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于空气和水环境参数采集的防坠落无人飞行平台，本发明可在无旋翼气流扰动情况下准确监测空气质量、高效安全测量地表临时泄洪通道流速并有多种措施避免无人机坠落导致人身伤害和财产损失。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：用于空气和水环境参数采集的防坠落无人飞行平台，包括无人机，所述无人机内部设有可充电电池Ⅰ、充电装置和防坠毁安全装置，所述充电装置与可充电电池相连，所述无人机下部挂载有空投测速浮标和空投空气质量传感悬浮标。

进一步，所述防坠毁安全装置是由降落伞释放板、加速度传感器、电子点燃模块、导火索、微型压缩天然气瓶、压缩气瓶放气电动阀A、压缩气瓶放气电动阀B、气流导向管、导引伞、主降落伞、降落伞释放板电动开启器组成的箱体结构，其中两个侧壁设有2个降落伞释放板，分别直通无人机两侧外部，所述降落伞释放板打开后使得防坠毁安全装置内部空间与无人机外部空间连通，所述降落伞释放板通过降落伞释放板电动开启器与防坠毁安全装置侧壁连接；所述导引伞和主降落伞各为2个，所述主降落伞通过伞绳与导引伞连接；所述微型压缩天然气瓶与气流导向管连接，所述气流导向管共有3根，其中压缩气瓶放气电动阀B一侧2根分别深入收缩状态下的2个导引伞内部并且出气口指向两侧的降落伞释放板，而压缩气瓶放气电动阀A一侧的气流导向管穿过防坠毁安全装置一侧侧壁深入无人机的电池所在空间内部；所述电子点燃模块设在主降落伞顶部，与均匀分布在主降落伞表面的导火索连接。

进一步，所述无人机内部设有起爆装置，所述起爆装置包括可燃气体浓度报警器和电子起爆器，所述可燃气体浓度报警器与可燃气体浓度报警器相连。