[实用新型]一种可升降的机载气溶胶粒子垂直采样装置

说明书

本实用新型提供了一种可升降的机载气溶胶粒子垂直采样装置，包括四旋翼无人机、气象传感器探测模块、可升降装置、气溶胶垂直采样装置、图像摄录装置、飞行控制模块和通信模块。本实用新型体积小巧，便于携带，能实现低空气溶胶粒子采样，并且可通过手持无线遥控器控制其飞行高度和空间位置，解决了现有的大气气溶胶采样装置不能移动，采集的样品可能受地表建筑、树木等环境影响的问题。通过升降装置将气溶胶粒子垂直升至无人机旋翼上方，能够防止无人机在起飞过程中杂物进入采样管影响采样准确性和避免无人机旋翼气流影响以提高采样精度，同时升降装置将气溶胶垂直采样装置下降下来后，可以减少无人机的占用空间，减少和携带设备的碰撞几率。

技术领域

本实用新型涉及气象观测领域，特别涉及一种可升降的机载气溶胶粒子垂直采样装置。

背景技术

关于气溶胶粒子的观测，常规观测主要依赖于地面监测系统，一般限于近地20-30m以下，依赖于点式自动在线分析仪器或整层大气的积分等技术方法进行观测,由于受站点数量限制，这些观测仪器在时间和空间尺度上具有局限性，反映的气溶胶浓度监测的空间分辨率远不能满足要求。无人机作为一种新兴的环境监测载体，可根据需要灵活调整飞行路线，实现垂直方向不同高度、水平方向不同距离的连续作业。国外较早利用无人机技术对大气污染开展立体观测探索，例如研究云层气溶胶、黑炭等大气污染物的浓度、光吸收特性，研究初步验证了基于无人机技术的大气污染数据采集平台的可靠性。但目前国内利用无人机机载监测设备进行垂直气溶胶粒子观测仍处于起步阶段，同时当无人机飞行时，旋翼旋转对气流的扰动较大，测量结果与其它观测结果相差较大，飞行状态对测量也可能有较大影响。

实用新型内容

本实用新型的目的是为解决上述问题，提供一种可升降的机载气溶胶粒子垂直采样装置。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种可升降的机载气溶胶粒子垂直采样装置，包括四旋翼无人机、气象传感器探测模块、可升降装置、气溶胶垂直采样装置、图像摄录装置、飞行控制模块和通信模块；所述气象传感器探测模块、可升降装置、所述图像摄录装置、所述飞行控制模块和所述通信模块均设置于所述四旋翼无人机机身上；所述气溶胶垂直采样装置固定在可升降装置上；所述通信模块包括有线传输和无线传输；所述四旋翼无人用于进行精准悬停低空垂直观测，同时采集不同高度光学影像、气溶胶粒子和气象参数数据，实时监控任务飞行状态数据传输至飞行控制模块；所述气象传感器探测模块包含：温度、湿度、气压传感器，用于感知气象环境数据；所述飞行控制模块用于无人机的实时操控、飞行参数输入及实时接收飞行状态数据；所述可升降装置包括升降电机、齿轮、升降导杆以及齿条，所述的升降电机设置在四翼无人机的机身内，升降电机与齿轮连接，所述的齿轮与齿条啮合，齿条的背部与升降导杆连接，所述的升降导杆的顶部与气溶胶垂直采样装置连接。

作为本实用新型的一种改进，所述气溶胶粒子垂直采样装置包括激光发生模块、光电检测模块、光电转换模块、流量监控模块、流量调节模块、气泵、过滤器、控制模块、接口模块、通信模块和显示模块。

作为本实用新型的一种改进，所述图像摄录装置在无人机机载平台的正下方，用于获取垂直和水平方向的基于图像识别的能见度数据；

作为本实用新型的一种改进，所述无线传输采用无线方式向地面数据采集处理中心进行实时数据传输； 所述有线传输采用RS485数据接口，用于导出其上采集存储的数据信息。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型体积小巧，便于携带，能实现低空气溶胶粒子采样，并且可通过手持无线遥控器控制其飞行高度和空间位置，解决了现有的大气气溶胶采样装置不能移动，采集的样品可能受地表建筑、树木等环境影响的问题。