三维空间多源异类羽流信息采集系统的制作方法

本实用新型属于信息采集系统技术领域，具体涉及三维空间多源异类羽流信息采集系统。

背景技术：

现如今，人们的生产、生活已经与环境质量密不可分，在经济持续高速发展的背景下，我国不断的新建大量的工业设施，交通工具数量也不断增加，以颗粒物（PM2.5）、二氧化硫、二氧化碳、一氧化氮、氮氧化合物、一氧化碳等为主要污染物的空气问题尤为严重。空气污染不仅破坏了我们的生活环境，而且还会对人体带来伤害。

无人机技术发展迅速，差分GPS、无感FOC电调以及革命性的控制算法，让无人机可以深入生活的方方面面，但目前的大部分应用都需要人为操纵。

对此，能够自主对污染源或者泄漏源进行精准、快速、平稳的找到具体位置信息尤为重要，同时对移动的泄漏源也能够自主的进行追踪更是至关重要。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的技术问题，本实用新型提供三维空间多源异类羽流信息采集系统能够自主对污染源或者泄漏源进行精准、快速、平稳的找到具体位置信息，同时对于移动的泄漏源也能够进行自主跟踪。对违法排泄污染气体或者液体进行有效的打击，也能够节省物力、财力、人力，保障了人们的生命与财产安全。

为实现上述目的，本实用新型采用是技术方案为：三维空间多源异类羽流信息采集系统，包括颗粒度传感器，气压传感器，温湿度传感器，图像采集与处理模块，烟雾浓度传感器，机载微处理器，飞行控制器，Wi-Fi模块，无线电充电模块，液晶屏显示模块。由颗粒度传感器、气压传感器、温湿度传感器、图像采集与处理模块采集到的信息传给机载微处理器。机载微处理器与飞行控制器的通讯采用RS-485通讯方式，根据采集信息发送控制指令给飞行控制器，飞行控制器来控制飞行姿态。机载微处理器与Wi-Fi模块通过USB-TLL模块相连。通过各个传感器将环境参数如PM2.5、温度、湿度、海拔高度和可燃气体浓度等参数通过Wi-Fi模块实时传输到云端，通过空气质量可视化系统对采集的数据进行可视化分析和处理，更加高效的对城市空气质量实时监测和评估。

更进一步地，所述机载微处理器采用的型号为Odroid XU4。

更进一步地，所述飞行控制器采用的芯片型号为ATmega328P-AU。

更进一步地，所述Wi-Fi模块的芯片型号为ESP8266。

更进一步地，所述颗粒度传感器采用的芯片型号为GP2Y1010AU0F。

更进一步地，所述烟雾浓度传感器采用的芯片型号为TGS2620。

更进一步地，所述温度传感器采用的芯片型号为DHT11。

更进一步地，所述的气压传感器采用的芯片为BMP180。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过各个传感器将环境参数如PM2.5、温度、湿度、海拔高度和可燃气体浓度等参数进行实时采集，采用Java语言开发基于Web浏览器的数据监测系统。利用Highcharts开源插件实现数据可视化，实现空气检测器的智能化、大数据化。采用Java Web开发模式，通过Spring+SpringMVC+ibatis三种框架组合，实现Web浏览器空气质量可视化系统。将手机端、电脑端结合在一起，方便用户操作，同时开通微信公众号，可以让人们进入公众号查看采集数据信息。实现各种飞行功能的前提是为飞行器配备一个大脑，使它能够独立思考。虽然目前飞行控制器已经有强大的运算能力，但是各种复杂的姿态算法几乎占用了它处理器资源，况且单凭一个飞行控制器来完成视觉图像处理以及各传感器信息是无法满足，所以要加入机载微处理器。通过视觉图像以及各传感器采集的信息传送给机载微处理器，由机载微处理器把处理的数据分成两路，一路传送到飞行控制器；另一路通过USB-TLL模块传给Wi-Fi模块。去掉机载微处理器也不影响手动控制飞行器，该系统具有较强是实时性，通过多源异类数据融合具有较好的稳定性和鲁棒性，实用性强，使用效果好，便于用于实际应用中。

附图说明

图1所示为本实用新型的硬件结构框图。

图2所示为本实用新型的飞行器旋翼分配图。

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施，而不是全部的实施例。下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互结合从而达到更好的技术效果。

本实施例提供三维空间多源异类羽流信息采集系统，如图1所示，包括颗粒度传感器1，气压传感器2，温湿度传感器3，图像采集与处理模块4，烟雾浓度传感器5，机载微处理器6，飞行控制器7，Wi-Fi模块8，无线电充电模块9，液晶屏显示模块10。由颗粒度传感器1、气压传感器2、温湿度传感器3、图像采集与处理模块4采集到的信息传给机载微处理器6。机载微处理器6根据采集信息发送控制指令给飞行控制器7，飞行控制器7来控制飞行姿态。机载微处理器6与Wi-Fi模块8通过USB-TLL模块相连。通过各个传感器将环境参数如PM2.5、温度、湿度、海拔高度和可燃气体浓度等参数通过Wi-Fi模块8实时传输到云端，通过空气质量可视化系统对采集的数据进行可视化分析和处理，更加高效的对城市空气质量实时监测和评估。

如图2所示，六个旋翼安装顺序以及所给的控制信号采用双脉冲控制方式，1号、3号、5号电机给正转脉冲信号（CW），2号、4号、6号电机给的反脉冲信号（CCW），采用差分方式输出，两个控制信号的相位角相差90度。根据超前或者滞后来决定旋转方向，脉冲数来决定电机旋转角度。而方向/脉冲信号是单脉冲信号，脉冲信号发出脉冲决定电机转动角度，方向信号是电平信号。例如正反转就加高电平或低电平，在电机单向运行，此信号保持不变。

所述颗粒度传感器1采用的芯片型号为GP2Y1010AU0F，可以测量空气中的PM2.5，也就是指空气中直径小于等于2.5μm 的颗粒物，又称细颗粒物，是雾霾的主要成分之一。由于其粒径小，活性强，易附有毒、有害物质，且在大气中的停留时间长，输送距离短，因而对人体健康的有一定的影响。

所述的温湿度传感器3采用的芯片为DHT11数字温湿度传感器，它应用专有的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和长期的稳定性，传感器包括一个电阻式感湿元器件和一个NTC测温元器件，为4针单排引脚封装，连接方便。

所述的气压传感器2采用的芯片为BMP180，可以测量当前飞行器所处的海拔高度。对于是否超出充电局域以及网络节点传输有着很大是意义。

所述烟雾浓度传感器4采用的芯片型号为TGS2620，TGS2620气体传感器对有机溶剂或其他挥发性气体以及酒精等各种可燃性气体有很高的灵敏度，且成本低。

所述的Wi-Fi模块8采用的芯片型号为ESP8266具有强大的片上处理和存储能力，使其可通过GPIO口集成传感器及其他应用的特定设备，在运行中最少地占用系统资源，同时体积小。这款Wi-Fi模块性对于蓝牙通信更加稳定，传输距离长，可以一对多地传输信息，方便多个客户端同时运行。

所述的无线电充电器模块9它根据法拉第电磁感应定律，将电能转化为空中的磁场能，在接收端再将磁能转化为电能，利用这种无线充电的方式为飞行器提供需要的电能，对长距离航行实时监测或者追踪提供了很大的便利。

所述的图像采集与处理模块4采用的RB-221CCD单目视觉摄像头，在机载微处理器中运用OpenCV图像识别库的动态追踪功能，可以对移动的泄漏源进行有效的自主追踪，同时也可以对固定的排放污染气体源头进行拍摄取证。

综上所述是本实用新型的优选实施方式，并不限于本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同转换、改进，均应包含在本实用新型的保护范围之内。