高空气体检测系统的制作方法

本实用新型涉及气体检测技术领域，尤其涉及一种应用无人机移动平台的环境气体检测系统。

背景技术：

无人机即无人驾驶飞机(UnmannedAerialVehicle)简称UAV。它自20世纪初诞生以来，至今已有80多年历史。特别是在电子和航空技术飞速发展的推动下，无人机的发展受到了各国的重视。

现有技术中有以环境检测车、环境检测船和便携式环境检测设备为主构成的环境监控体系存在如下技术缺陷：

技术缺陷一：复杂地形条件下，难以到达；

技术缺陷二：响应速度不高，监控范围有限的问题；及

技术缺陷三：无法实时动态跟踪检测周边环境气体参数的问题。

在特定环境空间内，通过在无人机上搭载气体检测设备和气象参数检测设备，在低空快速飞行过程中，掌握污染物浓度分布情况，能够有效弥补现有环境监体系的不足，极大的提升环境应急响应速度。上述方案虽然解决了主动跟踪检测周边环境气体参数的技术问题，然而，因为无人机系统的旋翼工作时，会对周边的环境气体进行排流，通过对气体的排流实现上升或者下降，在该过程中，无人机的旋翼会对周边环境造成涡流，所以上述技术方案仍然存在如下技术缺陷：旋翼改变检测环境中的气体属性分布，导致检测结果不精确。

因此，有必要提供一种能够实时精确主动跟踪检测周边环境气体参数的高空气体检测系统。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服上述技术问题，提供一种能够主动实时动态跟踪并检测周边环境气体的高空气体检测系统。

本实用新型提供一种高空气体检测系统，包括移动平台、环境气体收集通道及环境气体检测模块，所述移动平台包括罩体，所述环境气体收集通道包括依次相接设置的气体入口、收容腔及气体出口，所述环境气体检测模块收容于所述环境气体收集通道的收容腔，所述气体入口及所述气体出口分设于设于所述罩体二相对端，所述收容腔由所述罩体围成，并贯通所述气体入口及所述气体出口。

优选的，所述气体入口是形成于所述罩体端部的开口，所述气体出口是形成于所述罩体另一端部的开口。

优选的，还包括滤网，所述滤网设于所述气体入口处及所述气体出口处。

优选的，还包括气体流量控制模块，所述气体流量控制模块设于所述气体出口侧。

优选的，所述气体流量控制模块是设于所述气体出口侧的排气风扇。

优选的，所述移动平台还包括机身，所述罩体盖设于所述机身，所述环境气体收集通道设于所述罩体与所述机身之间，并贯穿所述移动平台的首尾。

优选的，所述移动平台是基于无人机的可移动追踪平台。

优选的，所述环境气体检测模块包括颗粒物检测模块、气体检测模块及气象数据检测模块。

优选的，所述颗粒物检测模块包括PM2.5传感器、PM1.0传感器和所述PM10传感器，所述气体检测模块包括硫化氢传感器、一氧化氮传感器、一氧化碳传感器、二氧化硫传感器中的一种或者多种。

优选的，所述气象数据检测模块包括温度传感器和湿度传感器。

与相关技术相比，本实用新型提供的高空气体检测系统的罩体设置相互贯通的气体入口和气体出口，通过该气体入口实时收集周边环境中的气体，同时将所述环境气体检测模块设于所述收容腔内，避免所述环境气体检测模块裸露于露天环境中，使得所述待检测气体免于受移动平台的旋翼影响，所述环境气体检测模块检测的气体处于相对稳定的环境中，提高检测精度。

另一方面，增加设置气体流量控制模块，通过提供控制信号控制所述环境气体收集通道内所收集的待检测气体的更新，有效保障所述移动平台在移动过程中对周边环境气体参数的实时检测，当所述移动平台处于移动过程中，所述环境气体收集通道内所收集的待检测气体不受移动平台的气体流量影响。

附图说明

图1是本实用新型一种高空气体检测系统的结构框图；

图2是图1所示高空气体检测系统的立体组装结构俯视图；

图3是图2所示高空气体检测系统的立体分解示意图；

图4是图2所示高空气体检测系统的另一角度结构示意图；及

图5是沿图2所示V-V线的剖视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，是本实用新型一种高空气体检测系统的结构框图。所述高空气体检测系统10包括移动平台11、环境气体收集通道13、环境气体检测模块15、气体流量控制模块16及环境气体分析模块17。所述移动平台11承载所述环境气体收集通道13、环境气体检测模块15、气体流量控制模块16及环境气体分析模块17，并实现与所述环境气体收集通道13、环境气体检测模块15及环境气体分析模块17对目标环境的同步移动。

所述移动平台11沿设定轨迹跟踪标的环境气体。所述环境气体收集通道13收集标的环境的气体样本。所述环境气体检测模块15对所述环境气体收集通道13收集的待检测气体进行检测。所述气体流量控制模块16控制所述环境气体收集通道13收集的待检测气体的流量。所述环境气体分析模块17针对所述环境气体检测模块15的检测结果进行分析并反馈。

所述移动平台11是一种高空自主跟踪机构，在本实施方式中，所述移动平台11是无人机。当然，作为上述实施方式的进一步改进，所述移动平台11不仅仅局限于无人机，其还可以是漂浮式移动气球、悬浮式探测球等。本实用新型以无人机为例对高空气体检测系统进行描述。

再请结合参阅图2、图3及图4，其中图2是图1所示移动平台的组装结构俯视图，图3所示高空气体检测系统的立体分解结构示意图，图4是图3所示高空气体检测系统的另一角度立体分解结构示意图。所述移动平台11包括机身111、罩体113及多旋翼115。所述罩体113盖设于所述机身111表面，所述多旋翼115环绕所述机身111设置。所述罩体113中间区域与所述机身111之间间隔设置，二者之间围成所述环境气体收集通道13。

所述罩体113包括相对设置的第一开口1131、第二开口1133及第三开口1135。所述第一开口1131及所述第二开口1133间隔设于所述罩体113的一端，所述第三开口1135设于所述罩体113的另一端。所述第一开口1131、第二开口1133分别设于所述罩体113的上侧和下侧。所述第一开口1131、所述第二开口1133及第三开口1135均贯通所述罩体113所包围的空间与外界环境。

所述多旋翼115在工作过程中产生升力和拉力双重作用，进而控制所述移动平台11在三维空间内按照设定的方向移动。

请参阅图5，是沿图2所示V-V线的侧面剖视图。所述环境气体收集通道13用以对周边环境的气体进行收集取样。所述环境气体收集通道13包括气体入口131、收容腔133、气体出口135及滤网，如图5中箭头走向所指。所述气体入口131是所述罩体113的第一开口1131及第二开口1133。所述收容腔133连接所述气体入口131及所述气体出口135。所述收容腔133通过所述气体入口131及所述气体出口135与外界环境相贯通。所述滤网分设于所述气体入口113及所述气体出口135的开口处。所述滤网对经过所述环境气体收集通道13的气体进行过滤处理。

请再次参阅图1，所述环境气体检测模块15包括颗粒物检测模块151、气体检测模块153及气象参数检测模块155。所述颗粒物检测模块151包括PM2.5传感器和或PM10传感器。所述气体检测模块153包括硫化氢传感器、一氧化氮传感器、二氧化碳传感器、二氧化硫传感器及氨气传感器中的任意一种或者多种。

所述气象参数检测模块155包括温度传感器、湿度传感器及压力传感器中的任意一种或者多种。

所述气体流量控制模块16设于所述环境气体收集通道13的气体出口135侧。具体而言，所述气体流量控制模块16是一排气风扇。提供控制信号，控制所述排气风扇的工作状态以实现对所述环境气体收集通道13内收容气体样本的采集。如，当提供控制信号驱动所述气体流量控制模块16处于停滞状态，则所述环境气体收集通道13收容的气体随移动平台11的移动而不变化；当提供控制信号驱动所述气体流量控制模块16加速工作时，则所述环境气体收集通道13内收容气体实时更新。

所述环境气体分析模块17接收来自所述环境气体检测模块15的检测结果，并根据检测结果对应产生反馈信号。具体而言，所述环境气体分析模块17内预存标准参数值，当所述环境气体分析模块17接收来自所述环境气体检测模块15的检测结果后，将实际结果与预设的标准参数值进行对比，如果实际检测结果值大于标准参数值，则所述环境气体分析模块17对应输出不合格信号，并通过无线传输方式传输至地面站或者远程服务器；如果实际检测结果值小于等于标准参数值，则所述环境气体分析模块17对应输出合格信号，并通过无线传输方式传输至地面站或者远程服务器；在该过程中，所述环境气体分析模块17反馈的输入信号可以是具体的参数值，也可以是经过转换后的数字信号。

在本实施方式的高空气体检测系统10中，于所述罩体113的两端分别设置气体入口131和气体出口135，使得当所述罩体113安装于所述移动平台11时，在所诉罩体113和机身111之间围成由所述气体入口131、收容腔133及气体出口135依次贯通的环境气体收容通道13。通过所述环境气体收容通道13随所述移动平台11在设定的三维空间内移动，实时采集待检测区域的环境气体于所述收容腔133内。

同时，由于设置所述环境气体检测模块15于所述收容腔133内，所述罩体113盖设收容所述环境气体检测模块15，使得所述环境气体检测模块15免于裸露在露天环境中，有效保护所述环境气体检测模块15。另一方面，设置所述环境气体检测模块15于所述收容腔133内，所述环境气体检测模块15直接与所述收容腔133内待检测的环境气体直接接触，且该部分气体不受外界风力影响、旋翼引起的涡流影响，即所述待测气体的参数与周边环境的气体参数分布趋于一致，保障所述环境气体检测模块15的检测结果精确表达周边环境的气体参数，提高检测精度。

当所述高空气体检测系统10工作时，其包括如下步骤：

步骤S01，于地面站控制所述移动平台11沿着设定轨迹在三维空间内移动，带动所述环境气体收集通道13、环境气体检测模块15、气体流量控制模块16及环境气体分析模块17同步移动；

步骤S02，所述环境气体收集通道13采集标的位置的环境气体并对应检测；

具体而言，周边环境气体自所述气体入口131进入所述收容腔133内，在该步骤中，其还包括如下子步骤：

步骤S021，提供驱动信号，驱动所述气体流量控制模块16处于第一种工作状态，所述待检测环境气体收容于所述收容腔133内；

步骤S022，提供驱动信号，驱动所述环境气体检测模块15工作，对位于收容腔133内气体进行检测；

步骤S023，提供驱动信号驱动所述气体流量控制模块16处于第二种工作状态工作，排出所述收容腔133内检测完毕的气体，并将所检测的结果传送至所述环境气体分析模块17。

在该步骤S021至步骤S023中，根据具体的需要，可以进行多次反复换气和检测，最后取记录多次检测结果的平均值作为检测结果。

其中，于步骤S022中，检测环境气体的检测采样频率是每秒1次。当然根据具体机型和实际检测需要，操作人员可以对应调整采样频率。

其中，于步骤S023中，所述气体流量控制模块16的换气量为每秒20升。当然根据具体机型和实际检测需要，操作人员可以对应调整换气频率。

步骤S03，所述环境气体分析模块17接收来自所述环境气体检测模块15的检测结果，对应分析后，并反馈分析结果至地面站。

至此，完成所述高空气体检测系统10对标的环境的气体环境参数的检测。

在本实施方式中，所述移动平台11的相关飞行控制结构对于本领域技术人员而言，凡是旨在能够实现承载负荷在设定的三维环境中，按照设定轨迹对应移动的技术方案皆属于本创作的宗旨，在此不一一赘述。

相较于现有技术，在本实用新型的高空气体检测系统10中，于所述罩体设置气体入,131和气体出口135，由此在所述罩体113和所述机身111之间形成与外部环境相贯通的环境气体收集通道13，使得所述环境气体收集通道13内收容的气体与标的环境的气体趋于一致；

同时，设置所述环境气体检测模块15于该通道内，实时检测收容于所述环境气体收集通道13内的气体参数，保障所述环境气体检测模块15的检测结果与周边环境的气体参数相一致，提高检测精度，避免旋翼等周边部件及客观因素对气体参数分布造成的影响。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。