基于无人机的空气质量监测系统的制作方法

基于无人机的空气质量监测系统，属于空气质量监测技术领域。

背景技术：

在当今社会，国家对生态文明建设和环境保护高度重视。众所周知，空气污染的主要成分是粉尘和气体。粉尘主要包括燃烧不彻底的灰尘、油滴、煤尘及裂解产物等，气体主要包括SO₂、CO、CO₂、NO、O₃以及水蒸气等，因此环境污染不是单一污染物的污染，是多种有毒粉尘及气体的混合污染，对其监测特别是对固定厂区污染物排放情况的监测从而实现有效治理具有重要的现实意义和社会价值。

目前用于环保监测的方法包括使用便携式污染分析仪进行检测和在固定地点安装连续监测的污染分析仪的方式，现有的方式均存在各自的不足：其中使用便携式分析仪的方式一般只是监测较为常规的几个监测点，同时由人工携带便携式污染分析仪进行污染分析时，无法实现实时监测，因此其机动性较差，同时如果被监测的地点污染较为严重时，对工作人员身体本身也会造成伤害。而在固定地点安装连续监测的污染分析仪的方式，由于其检测地点固定，因此机动性更差，同时需要较长时间的安装部署，无法对污染排放源实现快速的监测。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种通过设置搭载在无人机上的监测装置对空气质量进行监测，大大提高了监测的机动性的基于无人机的空气质量监测系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该基于无人机的空气质量监测系统，包括无人机，其特征在于：在无人机的底部固定有监测装置，监测装置包括外壳以及安装在外壳内的控制电路，控制电路包括微处理器以及对空气质量进行采集的传感器模块，传感器模块与微处理器的输入端相连，外壳上开设有用于空气进入的透气孔。

优选的，所述的外壳通过固定架固定在无人机的底部，在其表面上开设有若干所述的透气孔。

优选的，在所述的外壳的内部同时设置有接入控制电路的摄像头，摄像头通过开设在外壳下部或周圈的任意一个表面上的通孔引出。

优选的，所述的传感器模块包括分别接入微处理器不同输入端口的：PM10传感器、PM2.5传感器、CO传感器、NO₂传感器、O₃传感器、SO₂传感器以及温湿度传感器。

优选的，所述的控制电路中还包括用于与地面进行数据传输的无线数传电台，无线数传电台的天线从外壳表面引出。

优选的，在所述的控制电路中还包括用于进行数据存储的存储模块。

优选的，所述的固定架为“几”型支架，其上表面固定在无人机的底部，其下表面设置有固定卡槽，在监测装置上表面设置有与固定卡槽滑动卡装的导轨。

优选的，所述的无人机为多旋翼式无人机。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：

1、在本基于无人机的空气质量监测系统中，通过在无人机上搭载监测装置对空气质量进行监测，大大提高了现有技术中空气质量监测的机动。

2、在外壳的至少一个表面上开设有若干透气孔，空气通过透气孔进入外壳内部，方便传感器对空气进行监测。

3、通过设置摄像头，方便在进行空气质量监测的同时进行摄像工作。

4、通过设置由PM10传感器、PM2.5传感器、CO传感器、NO₂传感器、O₃传感器、SO₂传感器以及温湿度传感器组成的传感器模块，可以对空气中的多个参数的数据进行采集，数据采集更为全面。

5、监测装置和无人机之间采用卡槽和导轨的滑动连接方式，连接方式简单可靠。

附图说明

图1为基于无人机的空气质量监测系统结构示意图。

图2为基于无人机的空气质量监测系统监测机构正视图。

图3为基于无人机的空气质量监测系统监测机构右视图。

图4为基于无人机的空气质量监测系统监测机构控制电路原理方框图。

其中：1、无人机 2、监测装置 3、旋臂 4、起落架 5、螺旋桨 6、外壳 7、透气孔 8、固定导轨 9、天线 10、摄像头。

具体实施方式

图1~4是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1~4对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，基于无人机的空气质量监测系统，包括无人机1，无人机1采用常见的多旋翼无人机实现，在无人机1的周圈设置有多条旋臂3，在每条旋臂3的端部分别设置有一只螺旋桨5，在无人机1的下部两侧设置有起落架4，用于对非工作状态下的无人机1进行支撑。在无人机1的正下方通过固定架固定有对空气质量进行监测的监测装置2，当无人机1飞行时同时携带监测装置2升空进行空气质量的监测。

如图2~3所示，监测装置2包括矩形体的外壳6，在外壳6内固定有监测装置2的控制电路，在控制电路上设置有用于对空气进行监测的传感器。在外壳6的右侧面上开设有两个通孔，其中一个通孔用于引出天线9，天线9连接在控制电路中，用于将传感器监测到的数据通过无线的方式实时的送至地面。在另一个通孔的内部设置有摄像头10，摄像头10同时连接在控制电路中，可以在进行空气质量监测的同时进行摄像工作。在外壳6的至少一个表面上开设有若干透气孔7，空气通过透气孔7进入外壳6内部，方便传感器对空气进行监测。

在监测装置2的外壳6的上表面设置有同向设置的两条固定导轨8，用于与无人机1下方的固定架进行连接固定。固定导轨8可采用多种方式，在本基于无人机的空气质量监测系统中，优选采用T型导轨，结合图1，设置在无人机1下方的固定架采用“几”型架体，其上端面固定在无人机1的底部，两个下端面的底部设置有与固定导轨8配合安装的T型卡槽，固定导轨8从固定架的一端进入T型导槽，实现了监测装置2与无人机1的固定连接。未达到更好的固定效果，还可以设置一个或多个固定螺栓将固定导轨8和固定架进行固定，以防止监测装置2从固定架中滑脱。

如图4所示，上述的监测装置2的控制电路包括：微处理器、存储模块、GPS模块、传感器模块以及无线数传电台。无线数传电台和存储模块分别与微处理器不同的输入输出端口双向连接，GPS模块与微处理器的信号输入端相连，传感器模块同时与微处理器的输入端口连接，上述的摄像头10同时与微处理器的输入输出端口双向连接。

传感器模块包括：PM10传感器、PM2.5传感器、CO传感器、NO₂传感器、O₃传感器、SO₂传感器以及温湿度传感器，各个传感器分别将各自采集到的数据送入微处理器的不同输入端口，微处理器将数据通过无线数传电台向地面进行发送，上述的天线9为无线数传电台的数据传输天线。

还设置有供电电源，供电电源包括可充电电池（如可充电锂电池）以及相应的电源转换模块，通过电源转换模块将可充电电池的电压转换为不同的电压，以满足控制电路中各个元器件不同的供电要求。在控制电路中，微处理器可采用市售常见的单片机实现，如MSP430系列单片机。存储模块可采用常规的存储介质实现，如SD卡，存储模块用于对传感器模块采集到的数据进行存储。

具体工作过程及工作原理如下：

当需要使用本基于无人机的空气质量监测系统进行空气质量监测时，通过无人机1的遥控器使无人机1起飞，无人机1同时搭载监测装置2升空。

监测装置2升空之后或升起的过程中，其外壳6内部的控制电路对空气质量进行检测，控制电路中的传感器模块的不同传感器分别对空气中的不同组成的含量进行监测，并将监测数据通过控制电路中的微处理器送入存储模块中进行存储，并可以通过无线数传电台传送至地面，由地面的设备（如计算机）对相应的数据进行分析和处理。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。