一种基于无人机的空气采集装置及方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于无人机的空气采集装置，包括无人机和其搭载的空气采集设备、定位设备、成像设备、控制设备和数据存储设备；所述空气采集设备采集检测点的空气并保存，所述定位设备用来确定无人机当前的位置；所述成像设备对检测点周围的环境进行拍照；所述数据存储设备用来存储预定信息和采集到的信息；所述控制设备对无人机进行飞行轨迹控制、起停控制，对空气采集设备进行采集控制，对成像设备进行拍摄控制；软件方面包括主控模块、采集接口、拍摄接口和数据处理模块，所述采集接口、拍摄接口、数据处理模块均与主控模块直接相连。本发明适用于日常空气质量和雾霾及环境检测，尤其适用通行困难或有危险的地区。
【专利说明】—种基于无人机的空气采集装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及空气质量调查领域，尤其是一种基于无人机的空气采集装置及方法。
【背景技术】
[0002]无人机(UAV)技术作为航空遥感手段，具有续航时间长、影像实时传输、高危地区探测、成本低、高分辨率、机动灵活等优点，是卫星遥感与有人机的有力补充，在国外已得到广泛应用。其利用高分辨CCD相机系统获取遥感影像，利用空中和地面控制系统实现影像的自动拍摄和获取，同时实现航迹的规划和监控、信息数据的压缩和自动传输、影像预处理等功能，可广泛应用于国家生态环境保护、矿产资源勘探、海洋环境监测、土地利用调查、水资源开发、农作物长势监测与估产、农业作业、自然灾害监测与评估、城市规划与市政管理、森林病虫害防护与监测、公共安全、国防事业、数字地球等领域。
[0003]在空气质量监测方面，目前采用的大气自动监测站属于固定点位，只能监测站点附近地带的空气质量。而无人机对空气质量进行流动监测，覆盖面会扩大。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有技术存在的上述缺点和不足，实现现有工程的要求，提供一种基于无人机的空气采集装置及方法。该系统及其方法适用于日常空气质量监测，特别适用于通行困难或作业危险的地区的空气采集。
[0005]为达到以上目的，本发明采用以下技术方案:基于无人机的空气采集装置，包括无人机和其搭载的空气采集设备、定位设备、成像设备、控制设备和数据存储设备；所述空气采集设备采集检测点的空气并保存，所述定位设备用来确定无人机当前的位置；所述成像设备对检测点周围的环境进行拍照；所述数据存储设备用来存储预定信息和采集到的信息；所述控制设备对无人机进行飞行轨迹控制、起停控制，对空气采集设备进行采集控制，对成像设备进行拍摄控制；软件方面包括主控模块、采集接口、拍摄接口和数据处理模块，所述采集接口、拍摄接口、数据处理模块均与主控模块直接相连。
[0006]优选的，空气采集设备为至少一个大气采样仪，所述定位设备采用GPS定位系统，所述控制设备采用单片机，数据存储设备为移动硬盘。
[0007]本发明还包括一种利用基于无人机的空气采集装置进行空气采集的方法，其特征在于，包括以下步骤:
(1)无人机沿预定路线飞行；
(2)定位设备获取无人机当前的位置信息传给数据处理模块，数据处理模块将该信息与预先设定的检测点的位置进行比较，如果无人机位置在预定检测点经纬度的±20cm范围内，则无人机悬停对该处检测点进行空气采集和对周围环境进行360°拍照；
所述步骤(2 )中空气采集的具体方法是，无人机悬停后，空气采集设备自动对空气进行采集，采集完毕后自动关闭。
[0008]实际应用中，既可以重复步骤(I广(2)，采集多个检测点的空气，也可以在无人机悬停后每间隔特定时间，启用不同的空气采集设备对某一个检测点进行空气采集和拍照。
[0009]本发明可带来以下有益效果:无需专用起降跑道，不受航空管制约束，场地适应性强，特别适用于环境恶劣人力检测有困难的地区；该系统省时、省力且拍照没有死角；无人机小巧灵活，可实现地形匹配；使用安全，不会造成人员伤害。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明无人机搭载的硬件设备示意图；
图2为本发明软件模块示意图；
图3为本发明进行空气采集的流程。
【具体实施方式】
[0011]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0012]如图1所示，本发明无人机所搭载的设备包括空气采集设备、定位设备、成像设备、控制设备和数据存储设备。
[0013]空气采集设备采集检测点的空气并保存，为了适用现在雾霾较多的环境，我们采用能同时采集气体和颗粒物质的采样仪，供电方式有220V和内置直流电池两种。定位设备采用GPS定位系统，用来确定无人机当前的位置。成像设备对检测点周围的环境进行360°拍照。数据存储设备用来存储采集到的照片和预定信息如检测点位置、飞行轨迹信息。控制设备对无人机进行飞行轨迹控制、起停控制，对空气采集设备进行采集控制，对成像设备进行拍摄控制。
[0014]如图2，软件方面包括主控模块、采集接口、拍摄接口和数据处理模块，所述采集接口、拍摄接口、数据处理模块均与主控模块直接相连，由主控模块发指令给其他模块执行相应操作。
[0015]实施例1
本发明采集空气的流程如图3所示，根据预先设定好的程序，无人机沿预定路线飞行，定位设备将无人机当前的位置信息与存储的检测点位置进行比较，判断是否到达检测点，如果无人机位置在预定检测点经纬度的±20cm范围内，则判断为此处是检测点，无人机悬停。如果不处于检测点范围内，无人机继续沿预定路线飞行。无人机悬停后，控制模块启动大气采样仪采集该处空气并保存，之后成像设备对周围环境进行360°拍摄，照片保存在数据存储模块。完成对一个检测点的空气采集后，无人机继续沿预定路线飞行，进行下一个检测点的判断、采集。
[0016]实施例2
对一个检测点的空气采集流程与实施例1中相同，采集完成后，无人机仍停在此处，每隔一段时间如5分钟、10分钟等等，再次对该处的空气进行采集和拍照，根据需要完成数次采集后返回。后期可对该处的空气数据进行取平均值、观察变化趋势等进行深入分析。
[0017]以上是本发明的较佳实施方式，但本发明的保护范围不限于此。任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，未经创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围应以权利要求所限定的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种基于无人机的空气采集装置，其特征在于:包括无人机和其搭载的空气采集设备、定位设备、成像设备、控制设备和数据存储设备；所述空气采集设备采集检测点的空气并保存，所述定位设备用来确定无人机当前的位置；所述成像设备对检测点周围的环境进行拍照；所述数据存储设备用来存储预定信息和采集到的信息；所述控制设备对无人机进行飞行轨迹控制、起停控制，对空气采集设备进行采集控制，对成像设备进行拍摄控制； 软件方面包括主控模块、采集接口、拍摄接口和数据处理模块，所述采集接口、拍摄接口、数据处理模块均与主控模块直接相连。
2.如权利要求1所述基于无人机的空气采集装置，其特征在于:所述空气采集设备为至少一个大气采样仪。
3.如权利要求1所述基于无人机的空气采集装置，其特征在于:所述定位设备采用GPS定位系统。
4.如权利要求1所述基于无人机的空气采集装置，其特征在于:所述控制设备采用单片机。
5.如权利要求1所述基于无人机的空气采集装置，其特征在于:所述数据存储设备为移动硬盘。
6.一种利用权利要求1所述基于无人机的空气采集装置进行空气采集的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)无人机沿预定路线飞行； (2)定位设备获取无人机当前的位置信息传给数据处理模块，数据处理模块将该信息与预先设定的检测点的位置进行比较，如果无人机位置在预定检测点经纬度的±20cm范围内，则无人机悬停对该处检测点进行空气采集和对周围环境进行360°拍照。
7.如权利要求6所述利用基于无人机的空气采集装置进行空气采集的方法，其特征在于:所述步骤(2)中空气采集的具体方法是，无人机悬停后，空气采集设备自动对空气进行采集，采集完毕后自动关闭。
8.如权利要求6所述利用基于无人机的空气采集装置进行空气采集的方法，其特征在于:重复步骤(I)?(2)，采集多个检测点的空气。
9.如权利要求6所述利用基于无人机的空气采集装置进行空气采集的方法，其特征在于:所述步骤(2)中无人机悬停后，每间隔特定时间，启用不同的空气采集设备对该检测点进行空气采集和拍照。
【文档编号】G01N1/22GK104132830SQ201410380877
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年8月5日 优先权日:2014年8月5日
【发明者】沙敏, 王鑫 申请人:江苏恒创软件有限公司