CN109941434A - 基于卡门涡街的空气检测无人机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于卡门涡街的空气检测无人机，包括机身本体、收容于所述机身本体内的可充电电源、设置于所述机身本体底部的云台、分别竖立固设于所述机身本体顶部并呈等边三角形设置的三根伸缩杆、固设于三根所述伸缩杆之间的连接板以及固设于所述连接板上的卡门涡街发电装置，所述卡门涡街发电装置包括振动采集单元、振动杆、发电单元、上固定座以及下固定座。本发明的有益效果如下：通过将卡门涡街发电装置设置于空气检测无人机上，利用卡门涡街现象对振动采集单元产生的振动来发电，使得空气检测无人机的可充电电源得到电力补充，从而显著提高了空气检测无人机的滞空时间；通过设置三根伸缩杆，可有效保证空气检测无人机飞行时的平稳性。

Description

基于卡门涡街的空气检测无人机

【技术领域】

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及基于卡门涡街的空气检测无人机。

【背景技术】

随着我国近些年来大气污染状况越来越严重，特别是细颗粒物(PM2.5)在污染物中所占比例越来越高，污染检测和防控的任务越来越重。为此，大多数城市都布设或完善了空气质量的检测设备。然而依据地面检测数据所作出的数据预测与实际环境污染状况的发展一般还存在较大的差异；此外，依据地面检测数据所实施的治理手段，如地面洒水、建筑工地遮盖、交通限行、工业限产等方案，效果不尽人意。

利用无人机进行高空大气采样已经成为当前大气环境监测的一个发展方向。在相关技术中，往往通过民用小型无人机加载大气监测设备进行高空大气采样或大气环境监测。民用小型无人机由于体积的限制，只能携带电源，靠电力驱动滞空，但是，由于电源本身又具有一定重量，无法携带大容量电源，从而造成无人机的滞空时间太短，无法长时间滞空，影响控制质量检测效率。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种基于卡门涡街的空气检测无人机，其利用卡门涡街现象产生的振动来发电，只需携带小容量可充电电源，即可显著提升了无人机的滞空时间，从而实现较长时间的大气采样。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于卡门涡街的空气检测无人机，包括机身本体、收容于所述机身本体内的可充电电源、设置于所述机身本体底部的云台、分别竖立固设于所述机身本体顶部并呈等边三角形设置的三根相互连接的伸缩杆、固设于三根所述伸缩杆之间的连接板以及固设于所述连接板上的卡门涡街发电装置，所述伸缩杆包括从上至下依次设置的第一杆至第N杆，N为大于1的自然数，所述云台上设有空气检测装置和高清摄像头，所述空气检测装置、所述高清摄像头以及所述发电杆组分别与所述可充电电源连接，所述卡门涡街发电装置包括振动采集单元、振动杆、发电单元、上固定座以及下固定座；

所述振动采集单元包括迎风筒身和盖板，所述盖板固定在所述迎风筒身的下端口；

所述振动杆上端与所述盖板固定连接，所述振动杆的下端从所述发电单元中间穿过，并固定在所述下固定座；

所述发电单元包括所述永磁单元、线圈感应单元和连接件，所述永磁单元和所述线圈感应单元都具有中心孔；

两组所述永磁单元上下平行设置，且二者之间通过所述连接件连接，上方的所述永磁单元通过其上表面圆周方向设置的所述连接件固定在所述上固定座，下方的所述永磁单元通过其下表面圆周方向设置的所述连接件固定在所述下固定座，所述永磁单元的中心孔与所述振动杆之间存在工作间隙；

所述线圈感应单元悬空设置在两组所述永磁单元之间，所述线圈感应单元通过其中心孔固定在所述振动杆上；

所述振动采集单元采集风能，并由所述振动杆将振动传递出去，所述振动杆带动所述线圈感应单元往复运动，使所述线圈感应单元与所述永磁单元产生相对位移，产生电能。

优选的，空气检测无人机还包括设置于所述机身本体内的机载通信模块和定位模块。

优选的，所述空气检测装置选自PM2.5传感器、温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、二氧化硫传感器、二氧化氮传感器中的至少一种。

优选的，所述机身本体的周侧设有多个动力装置。

优选的，所述永磁单元包括壳体和嵌设于所述壳体内的永磁体，两组所述永磁单元的两个所述永磁体的磁极异极相对设置。

优选的，所述线圈感应单元包括固定于所述振动杆上的支架和贴设固定于所述支架表面的扁平线圈。

优选的，三根所述第一杆之间至三根所述第N杆之间各固设一所述连接板，所述卡门涡街发电装置固设于相邻的两个所述连接板之间，且所述卡门涡街发电装置的所述上固定座固定于上方的所述连接板，所述下固定座固定于下方的所述连接板。

优选的，所述连接板固设于三根所述第一杆之间。

本发明的有益效果如下：通过将卡门涡街发电装置设置于空气检测无人机上，利用卡门涡街现象对振动采集单元产生的振动来发电，使得空气检测无人机的可充电电源得到电力补充，从而显著提高了空气检测无人机的滞空时间；通过呈等边三角形设置三根相互连接的伸缩杆，利用等边三角形的稳定性，可有效保证伸缩杆在振动时空气检测无人机飞行时的平稳性。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本发明基于卡门涡街的空气检测无人机的结构示意图；

图2为本发明伸缩杆、连接板以及卡门涡街发电装置的装配结构示意图；

图3为本发明卡门涡街发电装置的结构示意图；

图4为本发明永磁单元的结构示意图；

图5为本发明线圈感应单元的结构示意图。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和2所示，本发明提供一种基于卡门涡街的空气检测无人机100，包括机身本体1、收容于所述机身本体1内的可充电电源2、设置于所述机身本体底部的云台3、分别竖立固设于所述机身本体1顶部并呈等边三角形设置的三根伸缩杆4、固设于三根所述伸缩杆4之间的连接板5以及固设于所述连接板5上的卡门涡街发电装置6，所述云台3上设有空气检测装置7和高清摄像头8，所述空气检测装置7、所述高清摄像头8以及所述卡门涡街发电装置6分别与所述可充电电源2连接。

所述空气检测无人机100还包括设置于所述机身本体1周侧的多个动力装置9以及设置于所述机身本体1内的机载通信模块(未图示)和定位模块(未图示)。所述动力装置9包括马达、螺旋桨等器件，在此不一一标示。所述动力装置9与所述可充电电源2连接获得电力，从而驱动所述空气检测无人机100悬空飞行。为减轻所述空气检测无人机100的自重，所述机身本体1由碳纤维玻璃钢材料制成。

所述机载通信模块可以为4G通信模块或5G通信模块，当然也不排除其它可行的通信模块。所述定位模块可以为GPS卫星定位模块、北斗卫星定位模块、伽利略卫星定位模块以及格洛纳斯卫星定位模块一种的任意一种或多种的组合。

再结合图3所示，所述卡门涡街发电装置6包括振动采集单元61、振动杆62、发电单元63、上固定座64以及下固定座65。

所述振动采集单元61包括迎风筒身611和盖板612，所述盖板612固定在所述迎风筒身611的下端口。所述迎风筒身611内部呈空心状，而外壁采用玻璃纤维材料覆盖，具有一定的刚度，使其在风力作用下不发生变形。振动采集单元1采用圆筒状结构，可以充分利用来自不同方向的风力。

所述振动杆62上端与所述盖板612固定连接，所述振动杆62的下端从所述发电单元63中间穿过，并固定在所述下固定座65上。所述振动杆62优选的由碳纤维材料制成。

所述发电单元63包括两组永磁单元631、线圈感应单元632和连接件633，所述永磁单元631和所述线圈感应单元632都具有中心孔。

再结合图4所示，两组所述永磁单元631上下平行设置，且二者之间通过所述连接件633连接，上方的所述永磁单元631通过其上表面圆周方向设置的所述连接件633固定在所述上固定座64，下方的永磁单元631通过其下表面圆周方向设置的所述连接件633固定在所述下固定座65上，所述永磁单元631的中心孔与所述振动杆62之间存在工作间隙。所述永磁单元631包括壳体6311和嵌设固定于所述壳体6311内的永磁体6312，两组所述永磁单元631的两个所述壳体6311通过所述连接件633连接固定，两组所述永磁单元631的两个所述永磁体6312的磁极异极相对设置，保证两所述永磁单元631具有恒定的磁场。

再结合图5所示，所述线圈感应单元632悬空设置在两组所述永磁单元631之间，所述线圈感应单元632通过其中心孔固定在所述振动杆312上。所述线圈感应单元632包括固定于所述振动杆62上的支架6321和贴设固定于所述支架633表面的扁平线圈6322。

所述振动采集单元61采集风能，与空中的风产生卡门涡街现象，增强震感，并由所述振动杆62将振动传递出去，所述振动杆62带动所述线圈感应单元632往复运动，使线圈感应单元632与永磁单元631产生相对位移，产生电能，电能存储于所述可充电电源2中，使得所述空气检测无人机100的所述可充电电源2得到电力补充，从而显著提高了所述空气检测无人机100的滞空时间。

所述伸缩杆4包括从上至下依次设置的第一杆41至第N杆42，N为大于1的自然数，在本发明的具体实施方式中，三根所述第一杆41之间至三根所述第N杆42之间各固设一所述连接板5，所述卡门涡街发电装置6固设于相邻的两个所述连接板5之间，且所述卡门涡街发电装置6的所述上固定座64固定于上方的所述连接板5，所述下固定座65固定于下方的所述连接板5，这种结构，通过设置三根所述伸缩杆4，可有效保证空气检测无人机100飞行时的平稳性，且可以保证所述卡门涡街发电装置6固定牢靠。当然，本发明并不局限于所述卡门涡街发电装置6的两端均需要固定于所述连接板5上面，根据实际需要，所述卡门涡街发电装置6的所述下固定座65固定于下方的所述连接板5上面也是可行的，但这理应都属于本发明的保护范围以内。

所述空气检测装置7选自PM2.5传感器、温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、二氧化硫传感器、二氧化氮传感器中的至少一种。当然，根据实际需求，还可以选择其它传传感器，但这理应都属于本发明的保护范围之内。

本发明的有益效果如下：通过将卡门涡街发电装置设置于空气检测无人机上，利用卡门涡街现象对振动采集单元产生的振动来发电，使得空气检测无人机的可充电电源得到电力补充，从而显著提高了空气检测无人机的滞空时间；通过呈等边三角形方式设置三根相互连接的伸缩杆，利用等边三角形的稳定性，可有效保证伸缩杆在振动时空气检测无人机飞行时的平稳性。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种基于卡门涡街的空气检测无人机，其特征在于，包括机身本体、收容于所述机身本体内的可充电电源、设置于所述机身本体底部的云台、分别竖立固设于所述机身本体顶部并呈等边三角形设置的三根伸缩杆、固设于三根所述伸缩杆之间的连接板以及固设于所述连接板上的卡门涡街发电装置，所述伸缩杆包括从上至下依次设置的第一杆至第N杆，N为大于1的自然数，所述云台上设有空气检测装置和高清摄像头，所述空气检测装置、所述高清摄像头以及所述发电杆组分别与所述可充电电源连接，所述卡门涡街发电装置包括振动采集单元、振动杆、发电单元、上固定座以及下固定座；

所述振动采集单元包括迎风筒身和盖板，所述盖板固定在所述迎风筒身的下端口；

所述振动杆上端与所述盖板固定连接，所述振动杆的下端从所述发电单元中间穿过，并固定在所述下固定座；

所述发电单元包括所述永磁单元、线圈感应单元和连接件，所述永磁单元和所述线圈感应单元都具有中心孔；

两组所述永磁单元上下平行设置，且二者之间通过所述连接件连接，上方的所述永磁单元通过其上表面圆周方向设置的所述连接件固定在所述上固定座，下方的所述永磁单元通过其下表面圆周方向设置的所述连接件固定在所述下固定座，所述永磁单元的中心孔与所述振动杆之间存在工作间隙；

所述线圈感应单元悬空设置在两组所述永磁单元之间，所述线圈感应单元通过其中心孔固定在所述振动杆上；

所述振动采集单元采集风能，并由所述振动杆将振动传递出去，所述振动杆带动所述线圈感应单元往复运动，使所述线圈感应单元与所述永磁单元产生相对位移，产生电能。

2.如权利要求1所述的基于卡门涡街的空气检测无人机，其特征在于，空气检测无人机还包括设置于所述机身本体内的机载通信模块和定位模块。

3.如权利要求1或2所述的基于卡门涡街的空气检测无人机，其特征在于，所述空气检测装置选自PM2.5传感器、温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器、二氧化硫传感器、二氧化氮传感器中的至少一种。

4.如权利要求3所述的基于卡门涡街的空气检测无人机，其特征在于，所述机身本体的周侧设有多个动力装置。

5.如权利要求1所述的基于卡门涡街的空气检测无人机，其特征在于，所述永磁单元包括壳体和嵌设于所述壳体内的永磁体，两组所述永磁单元的两个所述永磁体的磁极异极相对设置。

6.如权利要求1或5所述的基于卡门涡街的空气检测无人机，其特征在于，所述线圈感应单元包括固定于所述振动杆上的支架和贴设固定于所述支架表面的扁平线圈。

7.如权利要求1所述的基于卡门涡街的空气检测无人机，其特征在于，三根所述第一杆之间至三根所述第N杆之间各固设一所述连接板，所述卡门涡街发电装置固设于相邻的两个所述连接板之间，且所述卡门涡街发电装置的所述上固定座固定于上方的所述连接板，所述下固定座固定于下方的所述连接板。

8.如权利要求1所述的基于卡门涡街的空气检测无人机，其特征在于，所述连接板固设于三根所述第一杆之间。