一种实时监测有害气体的高空火警无人机的制作方法

本发明涉及无人机
技术领域：
，尤其涉及一种实时监测有害气体的高空火警无人机。
背景技术：
：无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备程序控制装置操纵的不载人飞机。随着中国农村城镇化的推进，高楼的建设速度加快，但在高楼的消防火警方面的设备相对落后。同时，随着工业生产的进步，容易引发各种火灾隐患，其中，化工厂的爆炸所产生的火灾安全隐患尤其明显，由于化工厂的爆炸的特殊性，其容易因燃烧而产生各种有毒有害的气体，而这些气体一旦释放到空气中，不仅会对附近的居民产生影响，而且对火灾中抢险救灾的消防员的生命安全产生严重的威胁。然而，相关技术中的无人机对火灾环境中气体情况缺乏进一步的监控，因此，亟需一种能够在高空中及时探测到火场空气质量情况的无人机，以帮助消防员排除潜在的风险。技术实现要素：本发明旨在提供一种实时监测有害气体的高空火警无人机，以解决上述技术问题。为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案得以实现：一种实时监测有害气体的高空火警无人机，包括无人机机体、传感器支架、摄像头和喷射管道；所述无人机机体的两端为对称设置的机翼，机翼通过连接支架与无人机机体连接；所述摄像头与传感器支架临近设置于无人机机体的一侧，所述喷射管道的朝向与摄像头以及传感器支架的朝向一致，所述喷射管道包括与摄像头以及传感器支架的朝向一致的喷头和与喷头连接的管道，所述管道可用于连接水管或者灭火粉体，所述传感器支架设置于摄像头的上方，所述传感器支架有多个用于放置不同类型的传感器的隔间，隔间之一中放置有用于感测气体类型的气敏传感器。进一步地，所述无人机机体的下方还连接有用于支承喷射管道的支承支架，所述支承支架与无人机机体为铰接连接。进一步地，所述喷头通过固定螺栓与无人机机体固定连接。进一步地，所述气敏传感器包括气敏传感器外壳和微电脑控制器；所述气敏传感器外壳内设置有检测气室、多个振荡器、频率计数器和差频计；所述检测气室上下两端分别设置有进气孔，检测气室内设置有空白晶振和测试晶振，空白晶振和测试晶振均分别与相对应的振荡器和频率计数器电联接，所述差频计的两端分别连接有频率计数器，所述差频计的第三端与微电脑控制器电联接。相对于现有技术，本发明的有益效果：本发明的上述实施例提供的一种实时监测有害气体的高空火警无人机，消防水管或者灭火粉末与喷射管道连接，通过无人机机体进行提升到达消防目的地进行监测或者直接进行灭火，无人机机体可以提升到任一高度，从而实现高空灭火；此外摄像头和传感器的安装可以实时勘察火灾的情况，方便工作人员准确又有效率的实施火灾求援，大大提高了消防灭火的效率，且保证了消防人员的生命安全。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。图1是本发明的结构示意图。图2是图1中采用的气敏传感器的结构示意图。其中，1-无人机机体，2-支承支架，3-机翼，4-传感器支架，5-摄像头，6-喷头，7-管道，8-气敏传感器，气敏传感器外壳-100，微电脑控制器-101，检测气室-200，频率计数器-201，差频计-202，进气孔-203，振荡器-204，测试晶振-301，空白晶振-302。具体实施方式结合以下实施例对本发明作进一步描述。图1是根据一示例性实施例示出的一种实时监测有害气体的高空火警无人机，如图1所示，包括无人机机体1、传感器支架4、摄像头5和喷射管道；所述无人机机体1的两端为对称设置的机翼3，机翼3通过连接支架与无人机机体1连接；所述摄像头5与传感器支架4临近设置于无人机机体1的一侧，所述喷射管道的朝向与摄像头5以及传感器支架4的朝向一致，所述喷射管道包括与摄像头5以及传感器支架4的朝向一致的喷头6和与喷头连接的管道7，所述管道7可用于连接水管或者灭火粉体，所述传感器支架4设置于摄像头5的上方，所述传感器支架4有多个用于放置不同类型的传感器的隔间，隔间之一中放置有用于感测气体类型的如图2所示的气敏传感器8。在本实施例中，传感器支架4通过固定螺栓与无人机机体1可拆卸式的连接，方便传感器支架4的拆装和维修，以及根据需要更换不同类型的传感器的需求。进一步地，为了便于喷射管道的携带，所述无人机机体1的下方还连接有用于支承喷射管道的支承支架2，所述支承支架2与无人机机体1为铰接连接。进一步地，所述喷头6通过固定螺栓与无人机机体1固定连接，方便拆卸。本发明的上述实施例提供的一种实时监测有害气体的高空火警无人机，消防水管或者灭火粉末与喷射管道连接，通过无人机机体进行提升到达消防目的地进行监测或者直接进行灭火，无人机机体可以提升到任一高度，从而实现高空灭火；此外摄像头和传感器的安装可以实时勘察火灾的情况，方便工作人员准确又有效率的实施火灾求援，大大提高了消防灭火的效率，且保证了消防人员的生命安全。下面介绍一下本发明的实施例中所提供的一种实时监测有害气体的高空火警无人机所采用的气敏传感器8的结构和类型，在本实施中，气敏传感器8包括气敏传感器外壳100和微电脑控制器101。所述气敏传感器外壳100内设置有检测气室200、多个振荡器204、频率计数器201和差频计202；所述检测气室200上下两端分别设置有进气孔203，检测气室200内设置有空白晶振302和测试晶振301，空白晶振302和测试晶振301均分别与相对应的振荡器204和频率计数器201电联接，所述差频计202的两端分别连接有频率计数器201，所述差频计202的第三端与微电脑控制101器电联接。以上所述的气敏传感器是一种具有纳米聚苯胺-活性炭涂层传感器，纳米结构的聚苯胺由于其多孔结构，和更大的比表面积，有利于气体在聚苯胺薄膜内的扩散，缩短响应时间，提高吸附和脱附的效率，提高灵敏度，在气敏传感领域有着巨大的应用前景。以下步骤将介绍该气敏传感器的纳米聚苯胺-活性炭涂层的制备过程，包括以下步骤：第一步：苯胺和过硫酸铵加入到盐酸溶液中，保持苯胺单体与过硫酸铵的物质的量之比为1:1.8～3.8，随后在将溶液置于超声中振荡100min，静置4～8h获得纳米纤维聚苯胺；第二步：纳米活性炭粉末和纳米纤维聚苯胺的盐酸溶液混合，置于超声仪中超声50min，使苯胺吸附于活性炭上，再将过硫酸铵溶于盐酸溶液中，在磁力搅拌的条件下，将过硫酸铵盐酸溶液以25ul/秒的速度缓慢的滴加入吸附了聚苯胺的活性炭盐酸溶液中，控制实验温度为4～6℃，反应6h；第三步：将上述溶液放置到非含氟烯烃气氛中，钴-60辐照场内进行辐照聚合，辐照聚合时间为8h，辐照剂量为110～200Gy/min，待反应结束后真空抽滤，将反应产物用去离子水、无水乙醇洗涤至无色，于75℃真空干燥，即得到纳米聚苯胺-活性炭，使该气敏材料的多孔结构孔径扩大，比表面积增大。为了便于数据追踪和查阅数据，在微电脑控制器101上还设置有微显示器和控制面板，为了节约成本和该气敏传感器8的外形更加美观，所述检测气室200上设置2～4个进气孔203，同时空白晶振302的数量相应地设置为1～3个，测试晶振301的数量设置为3～6个。在本实施例中，如图1所示，检测气室200上设置有2个进气孔203，1个空白晶振302，3个测试晶振301，其中，测试晶振301的表面涂布有气敏涂层，该气敏涂层由纳米聚苯胺-活性炭制成，通过多次实验表明纳米活性炭中无大孔，只有少量的过渡孔，微孔分布在纤维表面，其吸附速率快，纳米活性炭丝束的空间起大孔作用，对气相与液相物质具有较好的吸附作用，其外比表面积大，吸脱速度快，为粒径活性炭10～100倍。本发明的气敏传感器的涂层含有纳米活性炭，即本发明的气敏传感器也会因为纳米活性炭的存在灵敏度、准确度也会有相应的提高。实验例对采用纳米聚苯胺-活性炭作为气敏材料涂层的气敏传感器对乙醇、丙酮、乙醛和领苯二甲酸二丁酯四种气体进行测试，评价该气敏传感器对不同气体的响应速度和极限浓度，进而评价本发明的实施例提供的一种实时监测有害气体的高空火警无人机的检测域的大小。该无人机所传的数据和在实验室中采用HPLC所采集到的数据的比较如下表1所示：表1无人机反馈数据与实验室监测比较极限浓度(ppm)响应频率(Hz/ppm)HPLC(ppm)乙醇0.0392140.045丙酮0.0472640.046乙醛0.0252380.035邻苯二甲酸二丁酯0.0153050.020无人机的响应频率通过以下算式计算而得：式中，ΔM表示质量该变量，f0表示气敏传感器的基频，本实验采用的基频为10MHz；A表示气敏传感器的反应面积。上述无人机传回的数据表明，上述火警无人机可以检测乙醇、丙酮、乙醛和领苯二甲酸二丁酯类等挥发性有机气体，灵敏度高，响应速度快，重复性好，且稳定性较好。在监测乙醇、乙醛和邻苯二甲酸二丁酯的极限返回浓度超过HPLC的检出极限浓度，丙酮的极限监测浓度达到了HPLC相近的水平。与现有的消防用无人机相比，其外形和体积都更轻量，且返回数据的时间和准确率都大为提升，可以作为高空消防无人机的使用。最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。当前第1页1 2 3