一种自动巡航的大气质量监测无人机的制作方法

本发明涉及大气质量监测技术领域，更具体的说是涉及一种自动巡航的大气质量监测无人机。

背景技术：

空气质量的好坏是依据空气中污染物浓度的高低来判断的，空气污染是一个复杂的现象，在特定的时间和地点，空气污染物浓度会受到许多因素影响。其中来自固定或流动污染源的人为污染物排放大小是影响空气质量的最主要因素之一，其中包括车辆、船舶、飞机的尾气、企业生产排放、居民生活和取暖、垃圾焚烧等。城市的发展密度、地形地貌和气象也是影响空气质量的重要因素。

由于大气污染在时间和空间分布和扩散的特殊性，以及其实际检测中受到地形、大气环流等诸多不可预测客观条件的影响，很难对其污染扩散情况有全面准确的认识、检测和模拟，为了使得测量的数据更加具有代表性、更加全面，这就需要增加多个监控点，这势必要增加人力物力的投资，耗资巨大，成本高，并且以前的大气监测无人机功能单一，一种无人机只能监测一种污染物，使用成本高。

因此，如何提供一种能够自动巡航、高效率的大气质量监测无人机是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种自动巡航的大气质量监测无人机。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种自动巡航的大气质量监测无人机，包括：机身；安装在所述机身底端的起落架；对称设置在所述机身外周的螺旋桨支撑杆；安装在所述螺旋桨支撑杆端部的电机；位于所述螺旋桨支撑杆的端部，并与所述电机的动力输出端连接的螺旋桨叶片；还包括：设置在所述机身底端的空腔；安装在所述空腔内部的芯片、自动巡航控制系统；与所述自动巡航控制系统连接的卫星定位系统和大气监测系统；集成于所述芯片上的电源模块；依次与电源模块电性连接的处理模块、分析模块和数据传输模块；所述电源模块输出端分别与所述处理模块、分析模块和数据传输模块的电源端口连接，所述处理模块的信号输入端与所述大气监测系统的信号输出端连接。

通过自动巡航控制系统进行自动飞行控制，并对指定空间进行定点数据采集，本发明不仅结构紧凑、设计合理，而且无人机的自动巡航使得监测采样效率和空域倍增，节省了大量的人力、物力资源。

优选的，在上述一种自动巡航的大气质量监测无人机中，所述起落架对称安装在所述机身底端的四个角落，且所述起落架为伸缩结构。

优选的，在上述一种自动巡航的大气质量监测无人机中，所述螺旋桨支撑杆上设置有太阳能电池板。

优选的，在上述一种自动巡航的大气质量监测无人机中，所述空腔的开口处安装有滑盖。

优选的，在上述一种自动巡航的大气质量监测无人机中，所述滑盖上安装有相机；且所述相机与所述电源模块电性连接。

优选的，在上述一种自动巡航的大气质量监测无人机中，所述卫星定位系统与所述自动巡航控制系统的信号输入端电性连接，且所述卫星定位系统包括gps或北斗导航系统。

优选的，在上述一种自动巡航的大气质量监测无人机中，所述大气监测系统与所述自动巡航控制系统的信号输出端电性连接，且所述大气监测系统是一种多组分气体传感器，包括no2传感器、so2传感器、co传感器、o3传感器和voc传感器。

优选的，在上述一种自动巡航的大气质量监测无人机中，所述自动巡航控制系统与所述芯片电性连接，且所述自动巡航控制系统为嵌入式硬件控制系统。

优选的，在上述一种自动巡航的大气质量监测无人机中，所述螺旋桨支撑杆的端部安装有支撑座，且所述支承座位于所述螺旋桨叶片的底端。

本发明公开的一种自动巡航的大气质量监测无人机的工作过程：所述无人机根据预先设定好的航向通过卫星定位系统自主飞行，并通过自动巡航控制系统进行定时自动飞行，在设定好飞行区域gps坐标信息后，所述无人机在空中持续飞行过程中，通过大气监测系统持续采集当前的大气中各种污染气体、微小固体颗粒物的成分和含量，并将相关信息传送给处理模块，依次经处理模块和分析模块对污染气体含量数据进行简单的分析后，通过数据传输模块将当前的污染气体信息传输到地面站进行实时的分析。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种自动巡航的大气质量监测无人机，有如下的有益效果：

1、本发明为实现大气环境的定点探测功能，将卫星定位系统和大气监测系统有机结合，极大地提高了监测效率和准确性，有效填补了复杂地形中低空污染检测的空白。2、本发明通过自动巡航控制系统（嵌入式系统）进行自动飞行控制（通过定时），并对指定空间进行定点数据采集，无人机的自动巡航使得监测采样效率和空域倍增，节省了大量的人力、物力资源。3、本发明通过在螺旋桨支撑杆上设置太阳能电池板，克服现有无人机因电池能量密度的不足，使其巡航时间受到极大限制的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明自动巡航的大气质量监测无人机的结构示意图一。

图2附图为本发明自动巡航的大气质量监测无人机的结构示意图二。

图3附图为本发明自动巡航的大气质量监测无人机的系统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种自动巡航的大气质量监测无人机，不仅结构紧凑、设计合理，而且无人机的自动巡航使得监测采样效率和空域倍增，节省了大量的人力、物力资源。

请参见附图1，本发明提供了一种自动巡航的大气质量监测无人机，具体包括：

机身1；安装在机身1底端的起落架2；对称设置在机身1外周的螺旋桨支撑杆3；安装在螺旋桨支撑杆3端部的电机4；位于螺旋桨支撑杆3的端部，并与电机4的动力输出端连接的螺旋桨叶片5；还包括：设置在机身1底端的空腔；安装在空腔内部的芯片、自动巡航控制系统6；与自动巡航控制系统6连接的卫星定位系统7和大气监测系统8；集成于芯片上的电源模块9；依次与电源模块9电性连接的处理模块10、分析模块11和数据传输模块12；电源模块9输出端分别与处理模块10、分析模块11和数据传输模块12的电源端口连接，处理模块10的信号输入端与大气监测系统8的信号输出端连接。

需要说明的是，本发明中的电源模块9包括航模锂电池、报警器、电压检测芯片。其中锂电池与处理模块10、分析模块11和数据传输模块12的电源端口连接，且锂电池具有大容量、小体积和轻质量等优点，能够保证给整个无人机供电的同时，不至于增大无人机的重量和体积；电压检测芯片与锂电池连接，报警器与电压检测芯片的输出端连接，电压检测芯片能够检测锂电池的电压，当锂电池的电压低于设定值（2.7v），电压检测芯片便会控制报警器报警。

为了进一步优化上述技术方案，起落架2对称安装在机身1底端的四个角落，且起落架2为伸缩结构。

本发明中将起落架2设为伸缩结构，当无人机起飞，通过自动巡航控制系统6控制无人机在飞行过程中，将起落架2折缩入机身中，得以减少无人机在行驶过程中的空气阻力，使得无人机的空中作业更加稳定的进行；

另外，当无人机降落，通过自动巡航控制系统6控制无人机在降落过程中，将起落架2舒展开，以便起到支撑无人机机身的作用。

为了进一步优化上述技术方案，螺旋桨支撑杆3上设置有太阳能电池板13。

本发明中，太阳能电池板13的设置能够使得无人机在阳光充足的环境持续工作并储存电能，使之在阴雨天也有一定的续航工作能力。

为了进一步优化上述技术方案，空腔的开口处安装有滑盖14。

为了进一步优化上述技术方案，滑盖14上安装有相机15；且相机15与电源模块9电性连接。

本发明中，相机15的设置能够使无人机拍摄当前的地理形貌，并将地理形貌的照片传送给处理模块，依次经处理模块10的处理和分析模块11对照片进行简单的分析后，并通过数据传输模块12将当前的地理形貌照片信息传输到地面站。

为了进一步优化上述技术方案，卫星定位系统7与自动巡航控制系统6的信号输入端电性连接，且卫星定位系统7包括gps或北斗导航系统。

为了进一步优化上述技术方案，大气监测系统8与自动巡航控制系统6的信号输出端电性连接，且大气监测系统8是一种多组分气体传感器，包括no2传感器、so2传感器、co传感器、o3传感器和voc传感器。

本发明中，大气监测系统8是一种多组分气体传感器，比起以往的空气质量传感器具有性价比高、可监测参数多、可监测的污染气体种类多（co、no2、so2、o3和voc）等特点，能够有效的节约成本和提高利用率。

为了进一步优化上述技术方案，自动巡航控制系统6与芯片电性连接，且自动巡航控制系统6为嵌入式硬件控制系统。

自动巡航控制系统6（嵌入式硬件控制系统）使用dsp或者arm32位微处理器作为控制器，控制各模块协同工作。其不仅可以对无人机进行飞行轨迹控制、悬停控制，还能对所述大气监测系统8进行采样控制。

另外，本发明通过嵌入式系统进行自动飞行控制（通过定时），并对指定空间进行定点数据采集，无人机的自动巡航使得监测采样效率和空域倍增，节省了大量的人力、物力资源。

为了进一步优化上述技术方案，螺旋桨支撑杆3的端部安装有支撑座16，且支承座16位于螺旋桨叶片5的底端。

本发明中，支撑座16的设计目的，一是与起落架2共同支撑无人机，以使无人机起落更加平稳；二是作为所述无人机起落架2的备用，起落架2的损坏并不会影响无人机的正常飞行。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。