CN108375490A - 一种基于多旋翼无人机的大气污染气体采集监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于多旋翼无人机的大气污染气体采集监测装置,多旋翼无人机内部包括飞行控制模块、全球定位系统(GPS)、存储器、无线信号发射端等;其特征在于:所述多旋翼无人机还包括污染物气体传感器、气体采集器,所述气体采集器由吸气泵、橡胶导管、多孔波板吸收管、吸收液(滤料)及可拆卸支架等组成,所述多孔波板吸收管由可拆卸支架固定在无人机上方,橡胶导管入口处连接吸气泵,出口连接多孔波板吸收管;气体污染物通过吸气泵进入橡胶导管从而进入吸收管,与滤料或吸收液进行反应及保存;具有以下优点:不仅可以从传感器获得污染物的实时浓度,还直接保留了污染物的样品证据,以待对样品的具体检测获得质量更好更有参考价值的原始数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于多旋翼无人机的大气污染气体采集监测装置,属于无人飞行器与大气环境监测领域。
背景技术
近年,随着我国工业快速发展的同时也引发了严重的环境问题。工业排放,城市民用生活炉灶和采暖锅炉,当代主要运输工具等均造成了性质复杂,种类繁多的大气污染物。气体污染物不仅对城市的空气造成严重污染,并且能直接侵袭人的呼吸器官,引发严重疾病。由此大气污染问题引起了环境保护工作者的高度重视。
进行气态污染物监测,通常需要在采集时对污染物进行补集或浓缩收集。由于我国地域宽广,幅员辽阔,海陆空覆盖面积大,从而针对复杂多样的地形例如高空,丛林,火山等地形复杂地区,人工采样并不适用。随着科技的进步,无人机越来越智能化、信息化、自动化,无人机因其体积小,灵活性高,飞行远,可操控,对恶劣环境适应性强等优势,正应用到各个领域。此外,无人机环保安全,采用远程操纵飞机,减少了人工接触高浓度毒性污染物而产生的中毒和身体内有毒物质超标而对人体造成的损害。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供了一种基于多旋翼无人机的大气污染气体采集监测装置,其能实现定点定时的对多种气体进行检测及采集。
为实现上述技术目的,本发明提供一种气体采集监测装置,多旋翼无人机内部包括飞行控制模块、全球定位系统(GPS)、电池、存储器、无线信号发射端;所述多旋翼无人机还包括污染物气体传感器、气体采集器,所述气体采集器由吸气泵(1)、橡胶导管(2)、多孔波板吸收管(3)、吸收液(滤料)(4)、导管(5)、U型多孔波板吸收管(6)、单向通气帽(7)及可拆卸支架组成,所述吸收管由可拆卸支架固定在无人机上方,橡胶导管入口处由吸气泵输入气体,出口连接多孔波板吸收管入口,出口密封处由橡胶盖密封;气体污染物通过吸气泵进入橡胶导管从而进入吸收管,与滤料或吸收液进行反应及保存,便于后续检测化验。
作为本发明改进的技术方案,无人机搭载传感器和采集装置可以对污染物进行实时监测及采样;并且可通过无线电传输模块将监测浓度数据实时传输回地面站。
作为本发明改进的技术方案,吸气泵采用单独通道独立医用级隔膜气泵,该通道独立充气,杜绝污染与干扰;本气泵采用智能控制系统,由无人机与地面端通信控制作业,每个航次中吸气管采样由手动复位,防止误触充气。
作为本发明改进的技术方案,采集装置出气口安装单向通气帽(7)隔离内外,防止漏气或其他干扰。
作为本发明改进的技术方案,本采集装置可根据需采集污染物种类安装相对应吸收液或固体填充物的吸收管;例如用沸点较高,蒸气压较低的柴油,煤油吸收VOCs;液体石油吸收苯乙烯;环糊精吸收有机卤化物等。
作为本发明改进的技术方案,本采集装置安装于无人机上方一定距离处,可有效减轻或避免无人机螺旋桨对空气中污染物浓度的影响,使得采集的数据更加真实准确。
作为本发明改进的技术方案,本采集装置使用两个多孔波板吸收管串连,可有效排除干扰物质或针对两种污染气体的分类采集。
附图说明
图1是本发明在监测及采集过程中的流程框图。
图2是本发明气体采集装置结构图;
其中,1—吸气泵,2—橡胶导管,3—多孔波板吸收管,4—吸收液,5—导管,6—U型多孔波板吸收管,7—单向通气帽。
图3是本发明气体采集装置中单向通气帽(7)单体图。
图4是本发明可拆卸支架结构图。
图5是本发明多旋翼无人机结构图;
其中,1—螺旋桨,2—无刷电机,3—起落架,4—气体传感器,5—电池,6—无线信号发射端,7—飞行控制模块,8—全球定位系统(GPS)。
具体实施方式
如图1所示,一种基于多旋翼无人机的大气污染气体采集监测装置的流程框图,具体包括以下步骤:
步骤1:无人机装置和无线传输模块自校检验,确定多旋翼无人机各指标满足起飞要求,以及传感器组件和无线传输模块工作状态正常。
步骤2:根据疑似污染源区域,在地面站模块上根据实际监测需求规划航线,并设置多旋翼无人机的飞行高度、返航终点(Home点)等参数,然后打开传感器组件预热5分钟。
步骤3:传感器组件预热完成后,通过地面站模块将已规划的航线命令写入飞行控制模块,并发送起飞指令。
步骤4:多旋翼无人机按航线飞行,传感器组件根据预先设定的工作周期,每个工作期将对应监测点的污染气体类型和气体浓度以及GPS坐标位置,通过无线模块传送至地面站。
步骤5:通过地面站控制模块,对多旋翼无人机进行监控,查看电池剩余电量、航线是否正常、姿态是否稳定等,直至所有数据点采集完毕;根据回传位置及浓度信息确定采样点并进行采样。
到达指定地理位置坐标,通过遥控器给吸气泵(1)发送启动指令,开始定点采集污染气体;到达设定采集时间,由遥控器控制吸气泵(1)停止,停止吸气并通过单向帽(7)与外界空气隔绝,保证采集样品不受污染。
步骤6:多旋翼无人机返航至Home点。
步骤7:地面工作人员取下采样装置,带回实验室通过洗脱等方式提取污染物质并用分光广度法,色谱法,电位法以及其他仪器分析法进行进一步检测化验。
步骤8:通过检测结果确定污染源。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明工作原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.本发明公开了一种基于多旋翼无人机的大气污染气体采集监测装置,多旋翼无人机内部包括飞行控制模块、全球定位系统(GPS)、电池、存储器、无线信号发射端;其特征在于:所述多旋翼无人机还包括污染物气体传感器、气体采集器,所述气体采集器由吸气泵、橡胶导管、多孔波板吸收管、吸收液(滤料)、导管、U型多孔波板吸收管、单向通气帽及可拆卸支架组成,所述吸收管由可拆卸支架固定在无人机上方,橡胶导管入口处由吸气泵输入气体,出口连接多孔波板吸收管入口,出口密封处由橡胶盖密封;气体污染物通过吸气泵进入橡胶导管从而进入吸收管,与滤料或吸收液进行反应及保存,便于后续检测化验。
2.根据权利要求1所述的一种基于多旋翼无人机的大气污染气体采集监测装置,其特征在于:无人机搭载传感器和采集装置可以对污染物进行实时监测及采样;并且可通过无线电传输模块将监测浓度数据实时传输回地面站。
3.根据权利要求1所述的一种基于多旋翼无人机的大气污染气体采集监测装置,其特征在于:地面站可通过无线数据传输模块给无人机传输指定地理坐标位置信息,使无人机可以在不同纬度,不同高度的立体空间范围内进行大气污染气体的监测及采集。
4.根据权利要求1所述的一种基于多旋翼无人机的大气污染气体采集监测装置,其特征在于:吸气泵采用单通道独立医用级隔膜气泵,该通道独立充气,杜绝污染与干扰;本气泵采用智能控制系统,由无人机与地面端通信控制作业,每个航次中吸气管采样由手动复位,防止误触充气。
5.根据权利要求1所述的一种基于多旋翼无人机的大气污染气体采集监测装置,其特征在于:采集装置出气口安装单向通气帽隔离内外,防止漏气或其他干扰。
6.根据权利要求1所述的一种基于多旋翼无人机的大气污染气体采集监测装置,其特征在于:本采集装置可根据需采集污染物种类安装相对应吸收液或固体填充物的吸收管。
7.根据权利要求1所述的一种基于多旋翼无人机的大气污染气体采集监测装置,其特征在于:本采集装置安装于无人机上方一定距离处,可有效减轻或避免无人机螺旋桨对空气中污染物浓度的影响,使得采集的数据更加真实准确。
8.根据权利要求1所述的一种基于多旋翼无人机的大气污染气体采集监测装置,其特征在于:本采集装置使用两个多孔波板吸收管串连,可有效排除干扰物质或针对两种污染气体的分类采集。
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