一种基于多旋翼无人机平台的大气污染检测系统的制作方法

本实用新型涉及环保技术领域，具体的说，涉及了一种基于多旋翼无人机平台的大气污染检测系统。

背景技术：

目前，环境监察工作任务繁重，但监察人员力量不足，且监管模式相对单一。无人机具有机动、快速、经济、无人等优势，且多旋翼无人机平台具有区域盘旋、定点悬停等优点，将多旋翼无人机平台应用于环境保护领域已成为目前全球环保工作的一大趋势。针对日益严重的环境污染问题，各省市地方先后采取了针对环境污染的相关措施。但面对我国数量庞大的给类型企业，面对当前不断更新的生产工艺，传统的在线监测、人工巡查、依靠举报等监察工作难以做到对环境污染事件及时发现、动态跟踪和证据锁定，不仅效率不高，部分监测数据也不客观，不利于环监部门从源头上发现问题解决问题，也不利于满足人民群众日益增长的环境质量需求。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供了一种基于多旋翼无人机平台的大气污染检测系统。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种基于多旋翼无人机平台的大气污染检测系统，包括飞行端与地面端，所述飞行端包括多旋翼无人机平台、光电吊舱、机载气体检测仪、GPS同步装置和数据传输装置；

所述多旋翼无人机平台包括飞行控制模块以及GPS/INS模块，所述飞行控制模块用于控制多旋翼无人机平台的飞行路径以及控制所述机载气体检测仪、所述光电吊舱和所述GPS/INS模块的工作状态；

所述GPS/INS模块用于实时采集多旋翼无人机平台的地理位置数据，经GPS同步装置同步后传输至所述机载气体检测仪和所述视频采集装置；

所述光电吊舱内设置有视频采集装置，用于采集图像视频数据；

所述机载气体检测仪用于完成目标区域大气气体的探测，采集目标区域的大气数据；

所述数据传输装置分别与所述机载气体检测仪和所述光电吊舱连接，用于将采集的目标区域的气体种类和相应浓度数据、图像视频数据以及地理位置数据发送至所述地面端；

所述地面端包括地面显控与数据分发终端以及环保监察中心，所述地面显控与数据分发终端用于实现多旋翼无人机平台的控制及遥控遥测参数分发与接收，以及实现大气污染、视频数据和地理位置数据的接收与远程分发并传输至所述环保监察中心。

基于上述，所述GPS同步装置包括数据同步采集器和数据处理器，所述数据同步采集器分别与所述光电吊舱、所述机载气体检测仪、所述飞行控制模块和所述GPS/INS模块连接，所述GPS/INS模块还向所述数据同步采集器输出秒同步脉冲，所述数据同步采集器接收到所述秒同步脉冲后，同时采集所述光电吊舱的视频数据、所述机载气体检测仪的大气数据、所述飞行控制模块的控制数据以及所述GPS/INS模块的地理位置数据，并经所述数据处理器处理后输出GPS同步的视频数据、大气数据、控制数据和地理位置数据。

基于上述，所述多旋翼无人机平台上部固定有存储方盒，所述存储方盒内设置有所述数据传输装置、所述GPS同步装置以及所述供电电源；所述存储方盒上部固定有所述机载气体检测仪。

基于上述，所述光电吊舱倒挂在所述多旋翼无人机平台的下部。

基于上述，所述GPS模块通过RS232串口连接所述GPS同步装置，所述GPS同步装置通过所述UART接口连接所述飞行控制模块，所述GPS同步装置还通过RS232接口和视频SDI接口连接所述光电吊舱。

基于上述，所述数据传输装置为UAV-DL数据链。

基于上述，还包括供电电源，所述供电电源用于向所述机载气体检测仪、所述多旋翼无人机平台、所述光电吊舱以及所述数据传输装置供电。

基于上述，所述机载气体检测仪包括温度传感器、湿度传感器、PM2.5传感器、PM10传感器、NO2传感器、SO2传感器、CO传感器以及O3传感器。

基于上述，所述视频采集装置包括可见光相机和热成像相机。

基于上述，所述地面显控与分发终端与所述环保监察中心采用4G无线通信。

本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型采用将无人机、光电吊舱、机载气体检测仪、UAV-DL数据链系统集成方式的方式，利用无人机低空遥感技术监控范围大、动态快速、准确客观的优势，不仅能全面获取区域环境状况本底信息，还可以准确锁定现场和证据，克服传统地面监控“跑路多、取证难”的劣势；同时通过同步GPS同步装置将无人机地理位置、机载气体检测仪及光电吊舱三者GPS数据统一，使得视频数据具有量测功能基础，也使大气数据与实景影像对应，提高了环保数据执法的可信度。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型GPS同步装置工作连接示意图。

图3是本实用新型所述GPS同步装置的原理框图。

图4是本实用新型无人机机体航电连接示意图。

图中，1.多旋翼无人机平台；2.光电吊舱；3.机载气体检测仪；4.GPS同步装置；5.数据传输装置；6.供电电源；7.地面显控及分发终端；8.环保监察中心。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，本实用新型提供一种基于多旋翼无人机平台的大气污染检测系统，包括飞行端与地面端，所述飞行端包括多旋翼无人机平台1、光电吊舱2、机载气体检测仪3、GPS同步装置4和数据传输装置5；优选的，所述多旋翼无人机平台1为四旋翼无人机平台；

所述多旋翼无人机平台1包括飞行控制模块以及GPS/INS模块，所述飞行控制模块用于根据所述地面端发送的飞控数据控制所述多旋翼无人机平台1的飞行路径以及根据所述地面端发送的遥控遥测参数控制所述机载气体检测仪3、所述光电吊舱2和所述GPS/INS模块进行数据采集；

所述GPS/INS模块与所述飞行控制模块连接，用于实时采集多旋翼无人机平台1的地理位置数据，经GPS同步装置4同步后传输至所述机载气体检测仪3和所述视频采集装置；

所述光电吊舱2内设置有与所述飞行控制模块连接的视频采集装置，用于采集图像视频数据，所述视频采集装置具有全天候作业能力以及360角度无死角可操作能力；优选的，所述视频采集装置包括可见光相机和热成像相机，所述热成像相机用于采集红外图像视频，所述可见光相机用于采集CCD高清图像视频；具体的，所述可见光相机具有30倍光学变焦，可以实时清晰、动态地观察对应影像，获取的视频无抖动，具有强稳定性；

所述机载气体检测仪3与所述飞行控制模块连接，用于完成目标区域大气气体的探测，采集目标区域的大气数据，所述大气数据包括气体种类和相应浓度数据；优选的，所述机载气体检测仪3包括温度传感器、湿度传感器、PM2.5传感器、PM10传感器、NO2传感器、SO2传感器、CO传感器以及O3传感器；

所述数据传输装置5分别与所述机载气体检测仪3和所述光电吊舱2连接，用于将采集的目标区域的气体种类和相应浓度数据、图像视频数据以及地理位置数据发送至所述地面端；具体的，所述数据传输装置5为UAV-DL数据链，所述UAV-DL数据链为包含数传与图传的专用数据传输系统。

所述地面端包括地面显控与数据分发终端7以及环保监察中心8，所述地面显控与数据分发终端7用于向所述多旋翼无人机平台1发送控制数据及遥控遥测参数，以及接收大气数据、视频数据和地理位置数据并传输至所述环保监察中心8；具体的，所述地面显控与分发终端7与所述环保监察中心8采用4G无线通信。

具体的，如图2和图3所示，所述GPS同步装置4包括数据同步采集器和数据处理器，所述数据同步采集器分别与所述光电吊舱2、所述机载气体检测仪3、所述飞行控制模块和所述GPS/INS模块连接，所述GPS/INS模块向所述数据同步采集器输出秒同步脉冲，所述数据同步采集器接收到所述秒同步脉冲后，同时采集所述光电吊舱2的视频数据、所述机载气体检测仪3的大气数据、所述飞行控制模块的控制数据以及所述GPS/INS模块的地理位置数据，并经所述数据处理器处理后输出GPS同步的视频数据、大气数据和地理位置数据、飞行控制数据。

通过所述同步GPS同步装置4将无人机地理位置、机载气体检测仪3及光电吊舱2三者GPS数据统一，使得视频数据具有量测功能基础，也使大气数据与实景影像对应，提高了环保数据执法的可信度。

具体的，所述多旋翼无人机平台1上部通过魔术扎带固定有存储方盒，所述存储方盒四周用螺丝加固；所述存储方盒内设置有所述数据传输装置5、所述GPS同步装置4以及供电电源6；所述存储方盒上部通过魔术扎带和螺丝固定有所述机载气体检测仪3，由于螺旋桨转动影响，所述多旋翼无人机平台上方气体更平稳接近真实大气气流，这就使得采集的大气数据更接近真实气体数据；所述光电吊舱2采用软连接结构倒挂在所述多旋翼无人机平台1的下部，以达到减震的效果；优选的，所述供电电源6为32000ma锂电池，并向所述机载气体检测仪3、所述多旋翼无人机平台1、所述光电吊舱2以及所述数据传输装置5供电。

具体的，如图4所示，所述GPS模块通过RS232串口连接所述GPS同步装置4，所述GPS同步装置4通过所述UART接口连接所述飞行控制模块，所述GPS同步装置4还通过RS232接口和视频SDI接口连接所述光电吊舱2；所述供电电源6通过XT60航空接口连接所述机载气体检测仪3、所述多旋翼无人机平台1、所述光电吊舱2以及所述数据传输装置5。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。