CN108686836A - 无人机群喷雾高压静电除雾霾方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种无人机群喷雾高压静电除雾霾方法。采用如下技术方案：无人机群喷雾高压静电除雾霾方法，它由旋翼无人机喷雾机组和旋翼无人机高压放电机组组成，喷雾机组上升到雾霾层上方并排编队，喷雾向前飞行。间隔一定时间后，无人机高压放电机组在同一位置上升到雾霾层上方，并排编队沿着喷雾机组的路线，向前飞行同时进行高压放电作业。无人机群喷雾然后再用高压静电除雾霾这种方法，加快了颗粒物沉降速度，起到快速消除雾霾的作用。

Description

无人机群喷雾高压静电除雾霾方法

技术领域

本发明属于环境治理，尤其是涉及一种无人机群喷雾高压静电除雾霾方法。

背景技术

PM2.5指环境空气中直径小于等于2.5微米的颗粒物，它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质(例如，重金属、微生物等)，且在大气中的停留时间长、输送距离远。研究表明，颗粒越小对人体健康的危害越大，细颗粒物能飘到较远的地方，因此影响范围较大。细颗粒物对人体健康的危害要更大，因为直径越小，进入呼吸道的部位越深。10μm直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道，2μm以下的可深入到细支气管和肺泡。细颗粒物进入人体到肺泡后，直接影响肺的通气功能，使机体容易处在缺氧状态，雾霾含有各种对人体有害的细颗粒、有毒物质达20多种，包括了酸、碱、盐、胺、酚等，以及尘埃、花粉、螨虫、流感病毒、结核杆菌、肺炎球菌等，其含量是普通大气水滴的几十倍，全球每年约210万人死于PM2.5等颗粒物浓度上升的影响。雾霾严重时为保护少年儿童的身体健康，幼儿园、中小学校不得已采取了放假措施。雾霾同时还影响交通安全，雾霾天气时，由于空气质量差，能见度低，容易引起交通阻塞，使交通事故频发，严重时影响飞机的起降，使乘客大量滞留机场，给人们的生活、学习、工作都带来了严重影响。

雾霾是雾和霾的组合，空气中的灰尘、硫酸、硝酸等颗粒物组成的气溶胶系统造成视觉障碍的叫霾。细颗粒物(PM2.5)是霾的重要组成部分，是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。高密度人口的经济及社会活动必然会排放大量细颗粒物(PM2.5)，一旦排放超过大气循环能力和承载度，细颗粒物浓度将持续积聚，此时如果受静稳天气等影响，极易出现大范围的雾霾。尤其是近年来，雾霾天气有逐步加重趋势，2013年，这一年的1月，4次雾霾过程笼罩30个省(区、市)，在北京，仅有5天不是雾霾天。有报告显示，中国最大的500个城市中，只有不到1％的城市达到世界卫生组织推荐的空气质量标准，与此同时，世界上污染最严重的10个城市有7个在中国。2014年2月20-26日，持续7天的重度雾霾天气更是北京市数年来持续时间最长、空气质量最严重的一次。部分站点PM2.5小时浓度超过每立方米550微克，达到空气质量指数AQI评价的浓度上限，即所谓的“爆表”。习近平在北京考察时指出：应对雾霾污染、改善空气质量的首要任务是控制PM2.5，要从压减燃煤、严格控车、调整产业、强化管理、联防联控、依法治理等方面采取重大举措，聚焦重点领域，严格指标考核，加强环境执法监管，认真进行责任追究。2016年12月，入冬后多个城市已达严重污染，空气质量指数爆表现象屡有发生。2017年李克强总理亲自将“坚决打好蓝天保卫战”写入政府工作报告，足以证明我国的空气质量已经到了非治理不可的时候了。

为了治理雾霾，中航工业下属航宇宏伟航空器公司，在2015年利用柔翼无人机通过向雾层喷洒消雾剂，促使雾中颗粒凝结，并形成人工降雨回到地面，从而减少雾。通过向雾层喷洒消雾剂，盐、尿素等吸湿质粒，促使雾中颗粒凝结，形成人工降雨回到地面，从而降低雾的浓度，该方法对消雾有一定的效果。但是，当霾出现时，气溶胶会增多，霾粒子本身形成的凝结核就很多，很难通过人工消雾的办法消除霾，同时消雾剂对地下水源会造成二次污染。

空气负离子也叫负氧离子，是指获得多余电子而带负电荷的氧气离子，它是氧分子结合了自由电子而形成的。负离子附着在空气分子以及空气中的不清洁颗粒上，使其带负电荷。携带负电荷的粒子因极性相同而相互排斥，并被最近的携带正电荷表面吸引，形成大的颗粒物并沉降。负离子既可以净化空气，又可以抑菌消毒，还具有广谱高效的医疗保健作用，对呼吸系统、神经系统、心脑血管系统等多个系统具有养护作用，因此在医学界享有“空气维生素”、“长寿素”等名称。负离子能使空气中微米级肉眼看不见的漂尘，通过正负离子吸引、碰撞形成分子团下沉落地，且负离子能使细菌蛋白质两级性颠倒，而使细菌生存能力下降或致死，从而避免其进入呼吸系统，有利于人民群众的身体健康。因此，这种小型的室内空气负离子发生器即负离子空气净化器得到了迅速的普及，然而在室外这种小型空气净化器就无能为力了。事实证明负离子可以促使颗粒物下沉落地，如何利用大功率负离子发生器治理室外雾霾，就摆在了我们面前。

发明内容

为了消除雾霾，使用大功率负离子发生器达到治理雾霾的目的，本发明公开了一种无人机群喷雾高压静电除雾霾方法，本发明采用如下技术方案：无人机群喷雾高压静电除雾霾方法，它由旋翼无人机喷雾机组和旋翼无人机高压放电机组组成，无人机喷雾机组上升到雾霾层上方并排编队，喷雾向前飞行。间隔一定时间后，无人机高压放电机组在同一位置上升到雾霾层上方，并排编队沿着喷雾机组的路线，向前飞行同时进行高压放电作业。

所述的旋翼无人机喷雾机组是有多架旋翼无人喷雾飞机组成。

所述的旋翼无人机高压放电机组是有多架旋翼无人高压放电飞机组成。

所述的旋翼无人喷雾飞机的下体装有储水箱，储水箱的下面连接有喷雾管，储水箱与喷雾管连通的地方装有高压泵，储水箱内底部与顶部分别装有水压传感器，储水箱的进水口装有单向阀。

所述的旋翼无人高压放电飞机，机身的下体连接动力盒，动力盒的下面通过高压绝缘棒连接发射盘，发射盘的下面固定有多个不锈钢尖椎体。

所述的发射盘为金属材质制成，发射盘中间位置连接有高压线，高压线的另一端连接在高压发生器的输出端。

为了获得高压负氧离子而不是高压正离子，高压发生器内高压硅堆的负极连接高压变压器的输出端，高压硅堆的正极串接一个电阻后成为输出端。

所述的动力盒里面装有锂电池组、发射接收电路、控制电路、振荡电路、功率输出电路及高压发生器。

为了飞行稳定，减少阻力，并且不受高压放电的影响，以上两种无人机在起飞后支架自动缩到机身内部，降落时自动伸出。

本发明的有益效果是：无人机群喷雾然后再用高压静电除雾霾这种方法，加快了负离子附着在不清洁颗粒上的速度与面积。携带负电荷的粒子因极性相同而相互排斥，并被最近的携带正电荷表面吸引，形成大的颗粒物并加速沉降，起到快速消除雾霾的作用。由于，负氧离子活性高在空气中做z字形不规则的布朗运动，使其效果显著，不留死角，同时负氧离子具有消除烟雾分解甲醛等有害气体的作用。使用无人机群喷雾然后再用高压静电除雾霾这种方法，具有操作简单成本低，消除雾霾速度快，面积大，不留死角，没有二次污染等优点。

附图说明：

以下通过附图和实施例进一步说明本新型：

图1无人机群喷雾高压静电除雾霾方法飞行布局示意图；

图2旋翼无人喷雾飞机的结构示意图；

图3喷雾结构示意图；

图4旋翼无人高压放电飞机结构示意图；

图5高压放电飞机电路原理方框图；

图中：1、不锈钢尖椎体；2、高压线；3、旋翼无人机；4、动力盒；5、伸缩支架；6、高压绝缘棒；7、发射盘；8、高压变压器；9、高压硅堆；10、旋翼无人机；11、伸缩支架；12、喷雾管；13、储水箱；14、水压传感器；15、水压传感器；16、单向阀；17、水；18、高压泵；19、喷雾孔；20、进气口；C1、锂电池组；C2、发射接收电路；C3、控制电路；C4、振荡电路；C5、功率输出电路；C6、高压发生器；A、喷雾无人机组；B、高压放电机无人机组。

具体实施方式

实施例：如图1所示，该方法由旋翼无人机喷雾机组A，和旋翼无人机高压放电机组B共同完成，无人机喷雾机组A上升到雾霾层上方并排喷雾向前飞行，如图中箭头所示，旋翼无人机喷雾机组A是有多架单个旋翼无人喷雾飞机组成。间隔一定时间后，无人机高压放电机组B升空，上升到雾霾层上方，喷雾机组A的同一位置，并排列并向前飞行，如图中箭头所示，同时进行高压放电作业，旋翼无人机高压放电机组B是有多架单个旋翼无人高压放电飞机组成。

旋翼无人喷雾飞机的结构如图2、图3所示，旋翼无人机10的下体装有储水箱13，储水箱13的下面连接有喷雾管12，储水箱13与喷雾管12连通的地方装有高压泵18，储水箱13内底部与顶部分别装有水压传感器15和14，储水箱13的进水口装有单向阀16，单向阀16的作用是防止飞行时水外出，喷洒时储水箱13的水位下降，空气通过进气口20进入。

旋翼无人高压放电飞机的结构如图4所示，图5是它的电路原理方框图，旋翼无人机3的下体连接动力盒4，动力盒4的下面通过高压绝缘棒6连接发射盘7，发射盘7的下面固定有多个不锈钢尖椎体1。发射盘7为金属材质制成，发射盘7中间位置连接有高压线2，高压线2的另一端连接在高压发生器C6的输出端j。为了获得高压负氧离子而不是高压正离子，高压发生器C6内高压硅堆9的负极连接高压变压器8的输出端，高压硅堆9的正极串接一个电阻R1后成为输出端j。动力盒4里面装有锂电池组C1、发射接收电路C2，控制电路C3、振荡电路C4、功率输出电路C5及高压发生器C6。为了飞行稳定，减少阻力，并且不受高压放电的影响，以上两种无人机在起飞后支架自动缩到机身内部，降落时自动伸出。

由于单个无人机除雾霾的面积有限，使用时，可用多架无人机并排在城市上空自上而下反复工作，由指挥中心统一操控。两架喷雾飞机的间隔距离视喷雾量大小可以随时调整，一般间隔控制在200-500米，两架无人机的间隔距离视放电量大小，同时观测颗粒物下降的速度可以随时调整。由于单机的结构简单，制造容易，成本低，可以大批量多架次分区域的同时使用，以加快城市上空整体颗粒物的降落。

以北京主城区400平方公里计算，可以将400平方公里分为10个区域，每个区域40平方公里，每个区域使用30架旋翼无人喷雾飞机和30架旋翼无人高压放电飞机，10个区域共用600架。旋翼机工作时的速度按100km/h计算，每10分钟就可将北京主城区覆盖性的除雾霾一次，如雾层较厚，可多次重复性的工作，直至空气质量达标为止。1架旋翼无人飞机成本20万元左右，600架一次性投入1.2亿元，虽然投入较大，但是使用成本极低。旋翼无人飞机可以使用4旋翼、单旋翼和多旋翼，如果不计成本还可以使用直升机，只是大批量直升机同时飞行产生的噪音较大，在消除雾霾的同时还要承受噪音的干扰。

以上两种机型的具体电路属公知技术，这里不再赘述。

无人机已得到大量实际应用，如深林灭火、喷洒农药、肥料等，所添加的喷雾装置和高压负氧离子装置也都是成熟的技术，不存在理论性的研究，因此，可行性确切。为我国中、北部地区尤其是京津冀地区的大中城市，消除雾霾提供了一条新的途径，可以改善人们的生活环境，让人们走出雾霾的阴影，重见蓝天，不但会给企业带来一定的经济效益，更会带来巨大的社会效益，一定会受到广大群众的欢迎和支持。

Claims (4)

1.无人机群喷雾高压静电除雾霾方法；它由旋翼无人机喷雾机组和旋翼无人机高压放电机组组成，其特征在于：无人机喷雾机组上升到雾霾层上方并排编队，喷雾向前飞行，间隔一定时间后，无人机高压放电机组在同一位置上升到雾霾层上方，并排编队沿着喷雾机组的路线，向前飞行同时进行高压放电作业。

2.如权利要求1所述的无人机群喷雾高压静电除雾霾方法，其特征在于：旋翼无人机喷雾机组是有多架旋翼无人喷雾飞机组成，旋翼无人机高压放电机组是有多架旋翼无人高压放电飞机组成。

3.如权利要求1或2所述的无人机群喷雾高压静电除雾霾方法，其特征在于：所述的旋翼无人喷雾飞机的下体装有储水箱，储水箱的下面连接有喷雾管，储水箱与喷雾管连通的地方装有高压泵，储水箱内底部与顶部分别装有水压传感器，储水箱的进水口装有单向阀，旋翼无人高压放电飞机，机身的下体连接动力盒，动力盒的下面通过高压绝缘棒连接发射盘，发射盘的下面固定有多个不锈钢尖椎体。

4.如权利要求1或2所述的无人机群喷雾高压静电除雾霾方法，其特征在于：动力盒里面装有锂电池组、发射接收电路、控制电路、振荡电路、功率输出电路及高压发生器。