一种无人飞机机载式大气成分在线检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及无人飞机技术领域，具体为一种无人飞机机载式大气成分在线检测装置。


背景技术：

2.伴随着中国城镇化和工业化地不断推进，人为排放的大气污染物不断增加，导致大气污染事件频发。如冬季北方地区的雾霾污染，南方地区的臭氧污染也日趋严重。针对大气污染事件，需要寻找到污染源和了解大气污染物的分布及扩散情况。对于高空大气污染物在线检测这方面的技术目前少有团队取得相应的研究成果。目前大气污染物监测手段主要有固定点环境监测基站和大气环境走航监测车，但是这两种监测手段已经不足以满足目前对于大气污染物的监测需求。
3.目前国内大部分地区采用固定点环境监测基站检测大气污染成分，检测高度存在限制，无法对超过高度限值的污染排放源进行精确地定位检测。大气环境走航监测车可以对近地面的大气污染物进行很好的走航监测，但对超过车身高度的污染物也无法进行监测。无人飞机机载式大气成分在线检测装置可解决该难题，对了解高空大气污染物分布情况，制定更加科学的大气污染防治方案提供了巨大帮助。目前我国无人飞机搭载大气成分在线检测装置的技术尚处于研发阶段，主要存在以下几点技术弊端：
4.(1)将检测单一气体污染物的检测设备用绳索悬挂在无人飞机上，遇到大风时容易造成仪器的摇晃，从而导致无人飞机发生颠簸或坠机，存在巨大的安全隐患。
5.(2)搭载在无人飞机上的大气污染物检测仪的检测参数过于单一，一般只检测一种大气污染物，无法做到同时检测多种大气污染物，耗费人力和物力。
6.(3)无法实时通过地面端遥控器查看到大气污染物浓度值，需等仪器落地后将数据导出后才可以查看，数据的时效性不够高。
7.(4)大气污染物检测设备由于跟无人飞机电池的输出电压不配备，需要自身搭载电池，导致整个装置的质量较大，减少了无人飞机的续航时间。
8.(5)大气污染物检测设备目前主要安装在无人飞机的下侧，采集的气体也是从无人飞机的下方直接进行采集。由于无人飞机在飞行过程中，螺旋桨的转动会对无人飞机下方的气流造成极大的干扰，从而影响数据的可靠性。
9.因此鉴于以上几点技术弊端，发明一种无人飞机机载式大气成分在线检测装置对大气污染物的溯源追踪和制定大气污染防治策略具有重大意义。


技术实现要素：

10.(一)解决的技术问题
11.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种可对高空大气检测的无人飞机机载式大气成分在线检测装置，解决了上述背景技术中提出的问题。
12.(二)技术方案
13.为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种无人飞机机载式大气成分在线检测装置，包括机身，所述机身的四周侧壁上设有若干个机臂，所述机臂上连接有螺旋桨，所述螺旋桨连接有驱动电机，所述机身内设有锂电池组、图像传输及控制模块和飞行控制系统，所述机身的底部设有底座支架和支撑架，所述底座支架上设有缓冲橡胶垫，所述缓冲橡胶垫上设有底座，所述底座上设有大气成分在线检测仪，所述机身的底部设有降压模块，所述降压模块电性连接大气成分在线检测仪和锂电池组，所述机身的侧壁上设有竖立的圆管和摄像头，所述圆管内设有气管，所述气管的一端连接大气成分在线检测仪的进气口，另一端连颗粒物过滤器，所述大气成分在线检测仪屏幕和摄像头电性连接到图像传输及控制模块，所述遥控器用于控制无人飞机，所述平板电脑用于实时显示空中无人飞机周围的图像和大气成分在线检测仪屏幕。
14.进一步的，所述大气成分在线检测仪包括机盒，所述机盒前部设有显示屏，所述机盒内的顶部设有电脑主机，所述机盒内设有gps模块、气室和气泵，所述气泵连接有气泵控制器，所述气室内设有气体传感器、颗粒物传感器、温湿度传感器和压力传感器，所述气室的进气管连接直通接头，所述气泵的进气口连接气室的出气口，所述气体传感器电性连接有信号放大板，温湿度传感器和压力传感器电性连接有信号接口板，所述信号放大板电性连接有信号接口板，所述信号接口板电性连接有数据采集板，所述数据采集板、显示屏、usb公对母带耳、无线数据传输模块、无线空中飞鼠键盘和gps模块均电性连接有电脑主机，所述多模式延时继电器电性连接电脑主机开关。
15.进一步的，所述机盒侧壁上设有气孔，所述气孔内设有散热风扇。
16.进一步的，所述底座上设有滑轨，所述大气成分在线检测仪上设有与滑轨配合的滑块，所述大气成分在线检测仪的末端通过弹簧卡扣与底座连接。
17.进一步的，所述支撑架上设有橡胶圈。
18.进一步的，所述降压模块用于输出12v电压供电给大气成分在线检测仪。
19.进一步的，所述机身侧部设有摄像头和圆管固定装置。
20.进一步的，所述机身前部设有led指示灯。
21.进一步的，所述机盒顶部设有提手。
22.进一步的，所述气室和气体传感器之间设有橡胶密封圈。
23.进一步的，所述大气成分在线检测仪内部设有hdmi切换器。
24.(三)有益效果
25.综上所述，本实用新型把无人飞机与大气成分在线检测仪实现了一个很好的联用，根据两者各自的特点，设计适用于两者的装置，把两个独立的个体融为一体，实现对高空大气的在线检测。
附图说明
26.图1为本实用新型一种用于高空大气在线检测的无人飞机机载式大气成分在线检测装置的结构示意图。
27.标注说明：1、机身；2、机臂；3、螺旋桨；4、锂电池组；5、圆管；6、橡胶圈；7、降压模块；8、底座支架；9、缓冲橡胶垫；10、底座；11、弹簧卡扣；12、气管；13、滑轨；14、摄像头；15、支撑架；16、大气成分在线检测仪；17、遥控器；18、平板电脑；19、飞行控制系统；20、图像传
输及控制模块；21、颗粒物过滤器；22、直通接头；23、提手。
具体实施方式
28.参照图1对本实用新型一种用于高空大气在线检测的无人飞机机载式大气成分在线检测装置的实施例作进一步说明。
29.一种无人飞机机载式大气成分在线检测装置，包括机身1，所述机身1的四周侧壁上设有若干个机臂2，所述机臂2上转动连接有螺旋桨3，所述螺旋桨3连接有驱动电机，所述机身1内设有锂电池组4、图像传输及控制模块 20和飞行控制系统19，所述机身1的底部设有底座支架8和支撑架15，所述底座支架8上设有缓冲橡胶垫9，所述缓冲橡胶垫9上设有底座10，所述底座10上设有大气成分在线检测仪16，所述机身1的底部设有降压模块7，所述降压模块7电性连接大气成分在线检测仪16，所述机身1的侧壁上设有竖立的圆管5和摄像头14，所述圆管5内设有气管12，所述气管12的一端连接大气成分在线检测仪16的进气口，另一端连接颗粒物过滤器21，所述大气成分在线检测仪16屏幕和摄像头14电性连接图像传输及控制模块20，所述飞行控制系统19通过无线连接有遥控器17，所述平板电脑18电性连接遥控器17。
30.使用时，首先打开遥控器17，然后将机臂2安装到机身1上，打开机盖，把锂电池组4放入机身1内，需要检查锂电池组4是否存在鼓包或破损的现象，锂电池组4检查正常后插入相应的无人飞机电源接口，给无人飞机通电，盖上机盖，扣上卡扣，无人飞机开始进入自检程序，随后根据遥控器17的指令完成无人飞机的指南针校准工作，随后检查无人飞机的外观和螺旋桨3是否存在破裂的情况。
31.随后将大气成分在线检测仪16通过滑轨13滑入底座10，并用弹簧卡扣 11扣住大气成分在线检测仪16，随后将降压模块7输出的电源线插入大气成分在线检测仪16的12v电源插座，通上电之后，多模式延时继电器脉冲触发电脑主机的开关，随即自动启动电脑主机，并打开屏幕开关。等待电脑启动的过程，将气管12套入圆管5中，并和直通接头22进行连接，气管12的另一端与颗粒物过滤器21进行连接。
32.电脑主机启动后，使用无线空中飞鼠键盘打开气体传感器读取软件、颗粒物读取软件和gps软件。使用气泵控制器打开气泵，把流量调整成适用于气体传感器的流量。打开散热风扇，将大气成分在线检测仪16内部多余的热量散去。将电脑主机导出的hdmi线插到hdmi切换器上，将电脑主机屏幕共享到大气成分在线检测仪16屏幕和图像传输及控制模块20，并由图像传输及控制模块20传输到地面端的平板电脑18，查看平板电脑18上的卫星数量和电压是否满足起飞条件。切换平板电脑图像信号源hdmi和av，检查是否可以看到摄像头14和大气成分在线检测仪16显示屏图像。
33.随后操控遥控器17起飞无人飞机，在飞行的过程中要时刻观察无人飞机锂电池组14的电压值和水平颠簸情况，如遇紧急情况要尽快让无人飞机落地，以免发生意外。
34.大气成分在线检测仪16的检测过程如下所述：气体通过气泵进入到气室，并与气体传感器、温湿度传感器和压力传感器发生反应，产生的电信号首先通过信号放大板，随后通过信号接口板，最终到达数据采集板，通过usb数据线将数据采集板收集到的数据传输到电脑主机上的软件，该软件将收集到的电信号处理成浓度数据值，颗粒物传感器和gps模块各自具有相应的软件进行数据收集。大气成分在线检测仪16在空中时，可以利用无线数据
传输模块把数据传输到地面端的电脑接收模块，实时读取浓度数据。在实验结束之后，可以通过usb公对母带耳将数据导出到u盘，然后对数据进行分析。
35.无人飞机落地之后首先关闭电脑主机，然后打开机盖，将机身1里面的锂电池组4的接口断开，对无人飞机进行断电。然后拆卸下无人飞机采气模块和大气成分在线检测仪16。最后关闭遥控器17和平板电脑18。
36.本实施例中的所述支撑架15上设有橡胶圈6，可对无人飞机降落时做到缓冲作用。
37.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。