微型无人机机载环境空气质量检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及大气检测装置领域，特别涉及一种微型无人机机载的可快速获取区域环境空气质量的检测系统。
【背景技术】
[0002]空气质量监测系统是一套以自动监测仪器为核心的自动“测-控”系统，用于采集和分析环境空气质量的状况和变化，对空气质量日报和预报的发布发挥着重要的作用。随着民用无人机技术的飞速发展，无人机在区域环境空气质量监控领域的应用日益广泛，但是现有环境空气质量探测仪器难以与民用微型、小型无人机配套使用。现有技术中，用于测定环境大气质量的检测系统不论是检测台站，车载/手持检测仪器，都不能满足无人机机载检测的需求，制约了无人机在大气环境质量检测中的应用。现有大气环境检测仪器和系统不使用小型、微小型无人机机载检测的需求主要由于以下两个方面的原因:一是质量和体积。小型、微小型无人机有效载荷最好控制在Ikg以内，超过后将严重影像无人机监控的效率，台站和仪器都不能满足这一需求。二是数据集成和传输。无人机机载检测仪器要求机载系统要能融合飞机高度和GPS的数据，然后将采集到的数据传输下来。手持的多功能检测仪都满足不了这一需求。目前这些产品体积大，重量重，而且其传感器也是针对地面站或是车载流动站来设计的，总体上不适宜机载使用，还有的一些体积较大，重量重，适用于大型有人飞机机载使用，并不能满足微小型无人机使用。
【发明内容】
[0003]本实用新型针对现有环境空气质量监测系统由于体积大、重量重，不能满足微小型无人机使用的现状，提供了一种满足无人机基于地理数据的快速实时区域环境空气质量检测需求的传感器集成系统，有效降低体积和质量，并且能够将环境空气质量数据与地理信息融合，实时传输到无人机地面站。
[0004]本实用新型所采用的技术方案如下:
[0005]微型无人机机载环境空气质量检测系统由数据采集模块、电源模块和数据传输模块三部分组成，三部分模块集成于一块电路板上，可以方便地挂载于微小型民用无人机上，所述数据采集模块由环境空气质量传感器、GPS天线、单片机系统芯片组成，用于实时测量微小型无人机所在位置空气中S02、03、C0、N02、PM2.5、PM10、温度、湿度和该位置的GPS信息9种数据，通过串行接口将测量数据传递给数据传输模块，采集数据通过数传电台传输。
[0006]作为优选，所述环境空气质量传感器集成英国city 7NE系列电化学气体传感器，经过精密标定调较，可以直接高精度、灵敏地测量空气中S02、03、CO、NO2的含量；集成粉尘激光传感器，可以直接高精度、灵敏地测量空气中PM2.5/PM10的含量；集成温度/湿度传感器，能够实时测量微小型无人机所在位置空气中温度、湿度数据。
[0007]所述GPS天线集成GPS信号接收器，能实时测量微小型无人机所在位置的GPS定位数据。
[0008]所述单片机系统芯片采用LPC1768，传感器通过串行接口将测量数据传递给单片机系统。
[0009]所述电源模块由小型5V锂电池和稳压电路组成，稳压电路能在锂电池放电过程中电压发生变化时，稳定电压，保证其他模块供电电压稳定。
[0010]所述数据传输模块采用DIGI XTend 900 IW数传电台，用于接收无人机地面控制站的遥控指令并通过串行接口发送给数据采集模块，并将接收的数据采集模块的测量数据发送给无人机地面控制站。
[0011]本实用新型的有益效果是:
[0012]本实用新型所涉及的微型无人机机载环境空气质量检测系统体积在150mm*120mm*60mm，重量小于300克，集成传感器体积小、重量轻，传感探头反应快速，测量精确、灵敏，嵌入GPS模块，满足无人机区域环境空气质量测量的要求，嵌入无线数传模块，满足无人机测量数据实时传输的要求，适用于小型和微型无人机挂载，可以采集和传输飞机所处位置的环境空气质量指数六项参数、温度湿度、气压高度、GPS数据，测量范围广，分辨率和测量精度高，可以直接用于监测既定地点既定高度的低空环境空气质量数据，广泛应用低空大气环境检测中，很好地适应无人机机载大气环境质量检测的需求。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型系统结构示意图；
[0014]图2为本实用新型系统元件连接示意图。
[0015]如图所示:1、GPS天线，2、O3传感器，3、SO 2传感器，4、CO传感器，5、NO 2传感器，6、温度/湿度传感器，7、PM2.5/PM10传感器，8、单片机芯片，9、电池，10、5V直流稳压电路，11、
数传电台。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明:
[0017]如图1所示，微型无人机机载环境空气质量检测系统主要由数据采集模块、电源模块和数据传输模块三部分组成，所述的三部分模块集成于一块电路板上，可以方便地挂载于微小型民用无人机上。
[0018]如图1所示，图中I为GPS NE0-M8N—体模块，使用台湾太盟陶瓷片天线，有源28db 二级放大高增益陶瓷天线，增益高，定位快，弱信号下也可定位，自带FLASH，可以保存数据配置，可以更改波特率，输出频率，输出协议，可以保存配置，断电不丢失。
[0019]如图1所示，图中2-5为电化学气体传感器，气体通过多孔膜背面扩散入传感器的工作电极，在此气体被氧化或还原，这种电化学反应引起流经外部线路的电流，电流是正比于气体浓度的线性输出，因此经过对输出传感器输出电流的精确校正，可以得到较高的测量精度。
[0020]如图1所示，图中6为空气温湿度探测器，包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个8位单片机向连接，应用专用的数字模块采集技术和温度湿度传感技术，能够输出已校准的数字信号，可以灵敏准确的探测空气中温度和湿度。
[0021]如图1所示，图中7为粉尘激光传感器，利用光散射测尘原理，当含尘空气由环形采样口吸入，经切割器分离，除去粗大粒子，进入检测器暗室，暗室中的粉尘在激光照射下产生散射光，经前向接收并转换成与散射光强度及粉尘浓度成正比的每分钟脉冲计数)，此即为粉尘的相对质量浓度，乘以转换系数，从而测得质量浓度。可以快速精确灵敏的探测大气中的 PM2.5/PM10.
[0022]如图1所示，图中8为LPC1768芯片，擅长处理要求高度集成和低功耗的嵌入式应用，可以高效的完成数据收集、处理、转发任务。
[0023]如图1所示，图中9-10为电源模块，由小型5V锂电池和稳压电路组成，稳压电路能在锂电池放电过程中电压发生变化时，稳定电压，保证其他模块供电电压稳定，可以为系统提供稳定的工作电源。
[0024]如图1所示，图中11为数据传输模块，采用DIGI XTend 900 IW数传电台，用于接收无人机地面控制站的遥控指令并通过串行接口发送给数据采集模块，并将接收的数据采集模块的测量数据发送给无人机地面控制站。
[0025]图2所示为所述实用新型的数据传输和控制信息传输结构。地面数据采集指令通过数传输模块，传达直单片机系统，芯片响应，通过控制引脚依次向各传感器发送数据采集请求，传感器响应请求，通过数据输出引脚，以串行的方式向芯片输出数据，芯片简单处理后将数据暂存，再向数传电台发送传送数据请求，再收到数传电台回应后，以串行的方式将所采集的数据发往无人机地面站。
[0026]上述实施例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
【主权项】
1.微型无人机机载环境空气质量检测系统由数据采集模块、电源模块和数据传输模块三部分组成，三部分模块集成于一块电路板上，可以方便地挂载于微小型民用无人机上，其特征在于，所述数据采集模块由环境空气质量传感器、GPS天线、单片机系统芯片组成，用于实时测量微小型无人机所在位置空气中S02、03、CO、N02、PM2.5、PMlO、温度、湿度和该位置的GPS信息9种数据，通过串行接口将测量数据传递给数据传输模块，采集数据通过数传电台传输。2.根据权利要求1所述的微型无人机机载环境空气质量检测系统，其特征在于，所述环境空气质量传感器集成英国city 7NE系列电化学气体传感器，经过精密标定调较，可以直接高精度、灵敏地测量空气中S02、03、CO、NO2的含量；集成粉尘激光传感器，可以直接高精度、灵敏地测量空气中PM2.5/PM10的含量；集成温度/湿度传感器，能够实时测量微小型无人机所在位置空气中温度、湿度数据。3.根据权利要求1所述的微型无人机机载环境空气质量检测系统，其特征在于，所述GPS天线集成GPS信号接收器，能实时测量微小型无人机所在位置的GPS定位数据。4.根据权利要求1所述的微型无人机机载环境空气质量检测系统，其特征在于，所述单片机系统芯片采用LPC1768，传感器通过串行接口将测量数据传递给单片机系统。5.根据权利要求1所述的微型无人机机载环境空气质量检测系统，其特征在于，所述电源模块由小型5V锂电池和稳压电路组成，稳压电路能在锂电池放电过程中电压发生变化时，稳定电压，保证其他模块供电电压稳定。6.根据权利要求1所述的微型无人机机载环境空气质量检测系统，其特征在于，所述数据传输模块采用DIGI XTend 900 IW数传电台，用于接收无人机地面控制站的遥控指令并通过串行接口发送给数据采集模块，并将接收的数据采集模块的测量数据发送给无人机地面控制站。
【专利摘要】本实用新型涉及一种微型无人机机载环境空气质量检测系统，由数据采集模块、电源模块和数据传输模块三部分组成，三部分模块集成于一块电路板上，可以方便地挂载于微小型民用无人机上。所述数据采集模块由环境空气质量传感器、GPS天线、单片机系统芯片组成，用于实时测量微小型无人机所在位置空气中SO2、O3、CO、NO2、PM2.5、PM10、温度、湿度和该位置的GPS信息9种数据，通过串行接口将测量数据传递给数据传输模块，采集数据通过数传电台传输，可以满足微小型无人机基于地理数据的快速实时区域环境空气质量检测的需求，可以直接用于监测既定地点既定高度的低空环境空气质量数据。
【IPC分类】G05B23/02
【公开号】CN204808043
【申请号】CN201520550740
【发明人】段章山
【申请人】河北国呈电子科技有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年7月21日