CN110525649A - 一种排气组件及其空气自动采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种排气组件及其空气自动采集系统，其排气组件包括排气气囊、排气阀板，排气气囊、排气阀板分别安装在排气滑槽内，且排气气囊顶部安装有排气驱动板，排气驱动板与排气阀板底面接触压紧，排气阀板靠近排气驱动板一端上设置有连通气槽，且排气阀板顶部与弧形弹簧片一端装配固定，弧形弹簧片弧顶部分与排气滑槽内侧顶部贴紧；排气气囊具有弹性且其内部分别与泄压排气咀的进气端、微型单向阀的出气端连通，微型单向阀的进气端与侧气管一端连通，侧气管与总气道连通，泄压排气咀另一端穿出分气板。本发明的采样模块通过分气机构实现总气道对各个支气管的逐个并联，在某一路支气管出问题时还能够及时切断，切换采用其他支气管继续使用。

Description

一种排气组件及其空气自动采集系统

技术领域

本发明涉及空气采样技术，特别是涉及一种排气组件及其空气自动采集系统。

背景技术

随着环保理念的日益深入及环保法规的日益严苛，对于空气质量的监测已经是十分必要的手段。特别是一些重工业聚聚的区域，大多需要进行定期空气采样，然后进行分析，以获得空气监测数据，从而辅助政府进行监管、调整。

目前的空气采样方式主要是采用全人工或半人工的方式进行，全人工的方式主要是去监测区域利用空气采集设备进行空气采样，这种方式十分麻烦，而且非常耗时耗力，采样高度受到地面高度影响，因此，空气采样不全面，不能反映真实的空气质量。半人工主要是采用无人机搭载空气采样设备，人工控制其采样，然后人工收集采样的空气后进行分析。这种方式能够获得不同高度的空气样品，另外对人力参与的要求度相对偏低，能够大大降低人工成本，是目前常用的采样方式。

但是，通过无人机采样却必须要求人工全程控制，而且无人机续航时间较短，目前一般的续航时间在30-200分钟，这就使得在一些无法及时充电的区域无人机反倒成了鸡肋。而且目前的空气监测分为定期或不定期监测，都没有连续监测，这种方式使得管理者无法真实获得空气质量的连续变化，也就导致后续产生无法责任到人的问题。但是一旦采用连续监测的方式势必造成高昂的人力投入，不符合目前的基本国情。

另外就是目前的无人机采样一般只能进行单点采样，也就是只携带一个采样气囊，起飞至指定位置后进行采样，然后飞回采作者所在位置。这种方式就使得目前的无人机采样还无法实现远程控制，因为一般需要多点采样，这就需要采作者，不断拆装采样气囊。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种排气组件及其空气自动采集系统，其空气自动采集系统可实现多点、多处采样。

为实现上述目的，本发明提供了一种排气组件，其安装在排气滑槽内，排气滑槽设置在分气板上，包括排气气囊、排气阀板，所述排气气囊、排气阀板分别安装在排气滑槽内，且排气气囊顶部安装有排气驱动板，所述排气驱动板与排气阀板底面接触压紧，排气阀板靠近排气驱动板一端上设置有连通气槽，且排气阀板顶部与弧形弹簧片一端装配固定，弧形弹簧片弧顶部分与排气滑槽内侧顶部贴紧；

所述排气气囊具有弹性且其内部分别与泄压排气咀的进气端、微型单向阀的出气端连通，微型单向阀的进气端与侧气管一端连通，侧气管与总气道连通，泄压排气咀另一端穿出分气板。

本发明还公开了一种空气自动采集系统，其应用有上述排气组件。

优选地，还包括无人机、采样模块，所述充电模块用于对无人机进行无线充电，所述采样模块用于采集空气样本，采样模块通过卡锁组件安装在无人机的机体上。

优选地，所述卡锁组件包括第一固定侧板、固定顶板、第二固定侧板，所述固定侧板、第二固定侧板固定在固定顶板上，固定顶板固定在安装座上，且固定侧板、第二固定侧板各有两块且分别首尾相连，从而形成卡接框；

所述第二固定侧板上设置有卡锁安装槽，所述卡锁安装槽与内安装有锁筒，锁筒内部为中空的滑动内筒且锁筒一端与滑块环装配固定，滑块环与锁块一端装配固定，锁块上设置有锁块斜面，且锁块装入锁槽内，锁槽设置在固定卡板上；

所述滑动内筒与滑柱部分可轴向滑动装配，滑柱部分与驱动杆一端装配固定，驱动杆另一端穿过卡锁安装槽后与驱动销装配固定，所述驱动杆轴向滑动，且卡锁安装槽内侧端面与滑块环之间安装有卡锁压簧，所述卡锁压簧用于对滑块环产生向锁槽移动的弹力。

优选地，所述采样模块包括储气架、分气板、支气管以及安装在支气管上的换向阀组，所述储气架上分别固定有固定卡板、下支板、数个储气盒；每个储气盒对应一个换向阀组，且每个支气管上安装有数个换向阀组，支气管一端与远离分气板的下支板装配固定、另一端穿过靠近分气板的下支板后与换向槽连通；每个储气盒上还分别安装有储气盒排气咀；分气板固定在储气架上，且所述换向槽设置在分气板内；

所述分气板内部还设置有总气道、排气滑槽、切换安装槽、贯穿导向槽；每个换向槽对应一根支气管，且换向槽与总气道连通，总气道一端封闭、另一端与总气管一端连通，总气管另一端与增压泵的出口连通，增压泵的进口与气泵的出口连通，气泵的进口与吸气管一端连通，吸气管另一端与大气连通；

所述排气滑槽设置在两个换向槽之间且与总气道连通，所述换向槽内安装有换向阀块，换向阀块上分别设置有换向缺槽、连通气孔；所述换向阀块顶部与阀杆一端装配固定，阀杆另一端装入切换安装槽内且此端上固定有保持滑板，所述阀杆可轴向滑动且阀杆位于保持滑板与切换安装槽内侧底面之间的部分上套装有阀杆压簧；保持滑板通过连接滑板与限位板连接固定，连接滑板与贯穿导向槽卡合、可滑动装配；

所述限位板上设置有限位导向槽，所述限位导向槽由斜上槽部分、顶端弧槽部分、斜下槽部分构成，且顶端弧槽部分分别将斜上槽部分、斜下槽部分连通，斜上槽部分、斜下槽部分由于顶端弧槽部分连通处开始分别向下倾斜设置，且斜上槽部分的最低端低于斜下槽部分的最低端；初始状态时，斜上槽部分的最低端与第二限位销卡合、可滑动装配；所述第二限位销固定在限位连接板一端，限位连接板另一端通过第一限位销与分气板铰接。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过充电模块能够实现对无人机的无线充电，从而保证无人机的续航，也就可以实现远程无人操控，长时间自动采样。

2、本发明通过图像及LORA定位技术，能够实现无人机相对准确地停止在旋转盘上，从而为无人机的无线充电提供保障。

3、本发明的采样模块通过分气机构实现总气道对各个支气管的逐个并联，从而使得各个储气盒能够分别通过各个支气管供气，且在某一路支气管出问题时还能够及时切断，采用其他支气管继续使用，从而提高本发明的抗故障性、容错性。

4、本发明通过换向阀组能够实现各个储气盒逐个通气、切断，从而实现各个储气盒逐个进气，也就是个每个储气盒单独采样，这就实现了多点、多次采样。特别适合需要连续监测的区域。

5、本发明通过图像、无线信号定位，能够获得较高的定位精度，从而确保无人机降落时位置的准确性以及充电端板与充电平板之间的定位满足基本无线充电的需求。

附图说明

图1-2是本发明的结构示意图。

图3-5是本发明的充电模块结构示意图。

图6是本发明的接触组件结构示意图。

图7-图9是本发明的充电底座结构示意图。

图10-图11是本发明的无人机结构示意图。

图12-图18是本发明的采样模块结构示意图。其中图15是图14中F1处放大图，图16是卡锁组件处结构示意图。

图19-图20是本发明的分气机构结构示意图。其中图20是图19中F2处放大图。

图21是本发明的限位板处结构示意图。

图22是本发明的分气机构结构示意图。

图23是本发明的排气组件结构示意图。

图24是本发明的储气盒处结构示意图。

图25是本发明的泄压排气咀结构示意图。

图26是本发明的换向阀组结构示意图。

图27是本发明的开关阀结构示意图。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参见图1-图27，本实施例的空气自动采集系统，包括充电模块、无人机A、采样模块，所述充电模块用于对无人机A进行无线充电，所述采样模块用于采集空气样本；

参见图1-图9，所述充电模块包括充电底座110、电机箱140、充电箱150，所述充电底座110顶部通过充电底板120封闭，且充电底板120上安装有支撑筒130，所述支撑筒130内部中空；

所述充电底座110内部安装有扭转电机550，扭转电机550的扭转输出轴551与第三齿轮533装配固定，扭转电机550通电后驱动扭转输出轴551圆周正反转；所述第三齿轮533与第二齿轮532啮合传动，第二齿轮532与第一齿轮531啮合传动，第二齿轮532安装在中间轴260上，中间轴260与充电底座110可圆周转动装配；

第一齿轮531固定在扭转轴210上，扭转轴210一端与第一编码器540的输入轴通过联轴器连接、另一端穿出充电底座110后与电机箱140装配固定；电机箱140内安装有伸缩电机520，伸缩电机520的伸缩输出轴521上固定有第二斜齿轮512，第二斜齿轮512与第一斜齿轮511啮合传动，第一斜齿轮511固定在驱动螺杆230一端，驱动螺杆230另一端装入螺套240内且与之通过螺纹旋合装配，螺套240固定在充电箱150上；第一编码器540用于检测扭转轴210转动角度。

且电机箱140还与导向轴220一端装配固定，导向轴220另一端穿过导向孔1511且与之可轴向滑动装配，导向孔1511设置在导向块151上，导向块151固定在充电箱150上。使用时，伸缩电机520驱动伸缩驱动轴521圆周转动，伸缩驱动轴521通过第一斜齿轮、第二斜齿轮驱动驱动螺杆230圆周转动，驱动螺杆230通过螺纹驱动螺套240在其轴向上移动，从而实现充电箱150在导向轴轴向上移动，也就能够调整充电箱在导向轴轴向上的位置。

所述充电箱150与电机箱140之间、导向轴230外部安装有伸缩保护套160，所述伸缩保护套160具有弹性其两端分别与充电箱150、电机箱140装配固定，从而防止异物进入其内部以保护驱动螺杆、螺套、导向轴。

所述电机箱150内安装有推杆电机330，推杆电机330的伸缩轴331穿过充电箱150后与充电固定板340装配固定，充电固定板340固定在充电端板310上，且充电端板310与导向杆250一端装配固定，导向杆250另一端装入电机箱150内且与之可轴向滑动装配。使用时，推杆电机330可以驱动器伸缩轴331轴向移动从而驱动充电端板310同步移动，而导向杆的作用就是防止充电端板310发生滑动且保证其移动方向在导向杆轴向上。

所述充电端板310内置有无线充电的发射器，其用于发出无线充电信号，从而使得无人机A上的无线充电接收器接收以进行无线充电。且充电端板310上还安装有摄像头320，摄像头320用于获取位于其下方的图像；另外充电端板310上还设置有接触安装孔311，所述接触安装孔311内安装有接触组件；

接触组件包括接触微动开关350、接触杆370，所述接触杆370两端分别安装有第一触发环361、第二触发环362，所述第一触发环361与接触微动开关350的触发端正对，从而使得第一触发环361可以触发接触微动开关350；所述接触杆370安装有第二触发环362一端装入接触安装孔311，且接触杆370可轴向滑动安装；所述接触杆370位于第二触发环362与接触安装孔311内端面之间的部分上套装有接触压簧380。所述接触压簧380用于对第二触发环362施力，使得初始状态时，第二触发环362底面伸出充电端板310底面，这种设计使得充电端板310向无人机A的充电平板A112压紧时，第二触发环362首先被充电平板A112推动以克服接触压簧380弹力向接触微动开关350移动，直到第二触发环362完全缩进接触安装孔311内，此时第一触发环361触发接触微动开关350，接触微动开关350向安装在充电底座110内的PLC发出信号，PLC判断为充电端板310与充电平板A112接触压紧，可以进行充电。

所述支撑筒130内部安装有旋转盘440，且支撑筒130上还安装有与旋转盘440同心的定位灯带420，定位灯带420内置有光源，光源通电发光，本实施例的光源为LED灯珠。使用时，通过定位灯带420发出的光，可以作为无人机降落定位的基准。

所述旋转盘440、支撑筒130表面还安装有定位条430，定位条430有多个且均匀分布在旋转盘440圆周方向上，本实施例中，定位条430外表面为灰色，其用于便于安装在无人机上的灰色摄像头获取图像，从而进行辅助定位。

所述支撑筒130顶面上、支撑筒130圆周方向上还均匀安装有至少三个信号天线410，信号天线410用于发出一定频率的无线信号，从而便于无人机上的信号接收器接收，以辅助无人机定位。信号天线410分别与LORA信号发射器的信号输出端通讯连接，从而发射无线信号。

所述旋转盘440内侧还同心安装有六面轴441，所述六面轴441装入六面孔5611内且与之可轴向滑动装配，六面孔5611设置在第一旋转输出轴561一端，第一旋转输出轴561另一端穿过防水隔板460后与双轴电机560（或空心轴电机）装配，双轴电机560上还安装有第二旋转输出轴562，本实施例中，第一旋转输出轴561、第二旋转输出轴562同步转动，且可以是同一轴体；所述第二旋转输出轴562与第二编码器570的输入轴通过联轴器连接，从而使得第二编码器可以检测第二旋转输出轴562的转动角度。

所述第一旋转输出轴561位于旋转盘440与防水隔板460之间的部分上套装有转盘压簧450，转盘压簧450用于产生阻碍旋转盘440下移的弹力，且所述防水隔板460与旋转盘440对应处还安装有至少三个转盘微动开关580，多个转盘微动开关580均匀分布在旋转盘440圆周方向上且其触发端分别正对旋转盘440。当无人机停在旋转盘440上时，旋转盘440重力增加，从而克服转盘压簧450弹力下移，直到旋转盘440按压转盘微动开关580的触发端，使得转盘微动开关580向PLC输入信号，以使PLC判断无人机已经停在旋转盘440上。

参见图10-图12，所述无人机A包括机体A110，机体A110上分别安装有多个旋翼板A120，每个旋翼板A120上均安装有旋翼A210，所述机体A110上还固定有安装座A150，所述安装座A150与多个支撑杆A130一端装配固定，支撑杆A130另一端与底板A140装配固定，底板A140用于和旋转盘440接触以支撑无人机A；旋翼板A120上还设置有定位图像A310，本实施例中，定位图像可以是二维码。使用时，通过摄像头获取定位图像，然后识别定位图像，并根据定位图像与摄像头的倾斜角判断无人机与旋转盘是否发生倾斜。

所述安装座A150上还安装有卡锁组件、三轴云台A320，所述三轴云台A320上安装有摄像机A330及灰度摄像头，所述摄像机A330用于采集彩色图像，所述三轴云台A320具有三个自由度，从而调节摄像机A330及灰度摄像头的角度、位置。本实施例中的三轴云台A320直接采购现有的三轴翻转云台即可。

所述卡锁组件与采样模块装配，从而实现将采样模块固定在安装座A150上；所述机体A110内部还安装有无线充电接收器，所述无线充电接收器安装在充电平板A112内侧，用于接收无线充电发射器发送来的无线充电信号，并将此信号转换为电能后输入无人机的电池内存储。

所述无人机内还安装有：

CPU，用于收发、解析控制指令，并进行参数计算；

存储器，用于存储数据，本实施例选用固态硬盘；

5G模块，用于与外部设备无线通讯；

定位标签，用于辅助定位；本实施例中的定位标签为LORA信号接收器；

气泵，用于通过吸气管B112将外部大气抽送至增压泵；

气压计，用于通过气压换算飞行高度；

定位芯片，用于通过GPS或北斗进行定位；

数模转换器，用于将模拟信号与数字信号互转；

电池，用于为所有机载用电设备供电；

增压泵，用于将气流加压收输送至总气管B111，以存储至储气盒B220内。

所述存储器、5G模块、定位标签、气压计、定位芯片、数模转换器的信号端分别与CPU的信号端通讯连接，所述数模转换器的模拟信号端分别与增压泵、气泵的控制端通讯连接，从而可以通过CPU控制增压泵、气泵的运行状态。本实施例中，分别在增压泵、气泵的进电端上串联一个接触器，数模转换器的模拟信号端与接触器的控制端电连接，从而通过控制增压泵、气泵的电流通断来控制增压泵、气泵的启停。

本实施例中，无人机降落在旋转盘上的定位过程如下：

S110、无人机为起飞状态，首先根据定位芯片检测的定位信号以及预设的返回航线返回充电模块上方，这个过程中主要是通过摄像机采集定位灯带的图像，并解析图像后判断是否位于定位灯带上方；

S120、然后灰度摄像头启动，采集包含定位条的图像，并调整机体A110，使得灰度摄像头与某一条定位条正对；同时，识别摄像机采集的灯带图像，通过采集图像的角度判断机体是否位于灯带以内，如果位于灯带外，则调整机体A110，使其位于灯带内。当然这一过程可以手动操作。

S130、无人机开始垂直下降，且打开定位标签，同时LORA信号发射器分别向每个信号天线410发送不同频率信号，使得机体上的LORA信号接收器能够逐个接收此信号；每一路信号天线410发射的脉冲信号中，均包含发送时间；LORA信号接收器能够接收到信号时无人机悬停；一般此时距离旋转盘5-10米；

S140，无人机将接收到各路信号天线410发出的脉冲信号分别加上接收时间标签，然后传输至CPU，CPU通过光速乘以信号传输时间换算出各路信号天线410距离LORA信号接收器的距离，从而对LORA信号接收器进行定位，并将定位点与旋转盘做垂线，然后判断此垂线是否与预先设置的降落线在误差范围内重合，如果没有，则调整机体位置，直到LORA信号接收器位于预设的降落线上；

S150，无人机开始垂直下降，直到停在旋转盘上，此时旋转盘克服旋转压簧弹力下移，从而触发转盘微动开关；此时PLC判断有几个转盘微动开关输出信号，一般要求至少三个转盘微动开关输出信号才能判断为无人机已经停好；如果判断为无人机没有停好，则控制无人机起飞，进行再次定位，或者通过操作者远程操作无人机降落；具体为5G模块与服务器无线通讯，操作者通过无线手柄向服务器输入控制信号，从而控制无人机做出相应动作以调整姿态、位置。

S160、充电箱150初始状态为图3状态，在无人机降落在旋转盘上后，扭转电机启动，从而驱动扭转轴210转动以带动充电箱转动至旋转盘上方；

S170、摄像头320采集设置在机体A110上的定位涂条A111图像，并根据采集到的所有定位涂条A111图像判断摄像头320是否位于预设位置上，以各个定位涂条A111在图像中的位置、状态推断摄像头320位置。本实施例直接在摄像头320位于预设位置时采集一张标准图作为基准，后期采集的图纸只需要与基准进行比对即可，这种方式是为了定位摄像头与无人机位置，便于下一步定位；

S180、摄像头320采集定位图像的电子图片，并输送至PLC进行识别，如果没有采集到定位图像，则控制双轴电机560转动一圈，并不断获取电子图像，一旦发现定位图像后，开始计算定位图像的倾斜角度（与摄像头的连线与旋转盘产生的夹角），以图1为准，如果倾斜角度在旋转盘圆周方向上发生偏转，则控制双轴电机反转这一角度，从而使得定位图像位于预设位置范围内；如果倾斜角度在导向轴轴向上偏转，则控制伸缩电机启动，调节摄像头在导向轴轴向上位置以进行定位。

如果判断还是没有获得定位图像，则控制伸缩电机启动，驱动充电箱在导向轴轴向上反复缓慢移动以获取图像，如果发现了定位图像，则停止伸缩电机，开始进行图像定位；如果还是没发现定位图像，则判断为定位失败，此时重新起飞无人机进行定位或通过操作者远程操作无人机定位。

S190、将充电箱与无人机定位后，充电端板与充电平板正对，然后启动推杆电机将充电端板下移，直到接触微动开关350向PLC反馈信号，然后停止推杆电机，判断为充电端板与充电平板贴紧；

由于触微动开关350有多个，本实施例中，至少三个接触微动开关350向PLC反馈信号才判断为充电端板与充电平板完全贴合，然后PLC启动无线充电发射器进行无线充电；否则判断为定位失败，重新定位。

通过以上方式，经过申请人实测，定位精度在3cm以内，定位的成功率在90%以上，可以满足无人机的自动定位要求以及充电续航要求。实际使用时，首先在无人机内置采样点坐标、高度，然后无人机可以根据预设程序自动起飞至采样点进行采样，然后自动返回旋转盘。以目前无人机飞行高度80-100米、飞行速度50千米每小时、续航时间40分钟计算，一台无人机可以负责附近15-20千米左右范围的采样工作，从而大大提高采样范围，且全自动化，能够降低人工参与度。工作人员只需要在储气盒全部使用完后取下储气架抽取采样的气体即可，十分方便，而且可以实现24小时随时采样。

参见图12-图16，所述卡锁组件包括第一固定侧板A410、固定顶板A420、第二固定侧板A430，所述固定侧板A410、第二固定侧板A430固定在固定顶板A420上，固定顶板A420固定在安装座A150上，且固定侧板A410、第二固定侧板A430各有两块且分别首尾相连，从而形成卡接框；

所述第二固定侧板A430上设置有卡锁安装槽A431，所述卡锁安装槽A431与内安装有锁筒A540，锁筒A540内部为中空的滑动内筒A541且锁筒A540一端与滑块环A550装配固定，滑块环A550与锁块A560一端装配固定，锁块A560上设置有锁块斜面A561，且锁块A560装入锁槽B211内，锁槽B211设置在固定卡板B210上；

所述滑动内筒A541与滑柱部分A521可轴向滑动装配，滑柱部分A521与驱动杆A520一端装配固定，驱动杆A520另一端穿过卡锁安装槽A431后与驱动销A510装配固定，所述驱动杆A520轴向滑动，且卡锁安装槽A431内侧端面与滑块环A550之间安装有卡锁压簧A530，所述卡锁压簧A530用于对滑块环A550产生向锁槽B211移动的弹力，从而保持锁块A560始终装入锁槽B211内；

所述驱动销A510装入驱动槽A452内且与之可滑动装配，所述驱动槽A452设置在开关板A450上，开关板A450上还固定有开关凸板A470，开关凸板A470上安装有滚轮A471，滚轮A471可圆周转动安装；

所述滚轮A471与驱动斜面A461压紧接触，所述驱动斜面A461设置在驱动凸板A460上，驱动凸板A460固定在第二固定侧板A430上，且所述开关板A450可滑动且安装在开关滑槽A442内，开关滑槽A442有两块分别分布在开关板A450两侧的夹板A441构成，夹板A441一端与第二固定侧板A430装配固定，另一端与侧封板A440装配固定，侧封板A440用于封闭开关滑槽A442侧面。

所述开关板A450穿出开关滑槽A442的端部上还固定有着力板A451。使用时，通过着力板A451驱动开关板A450在开关滑槽A442内滑动。

需要取下采样模块时，只需要将开关板A450向驱动凸板A460推动，使得滚轮A471通过与驱动斜面A461配合而将开关板A450向夹板A441推动，也就给驱动杆A520提供了轴向向开关板A450的位移，驱动杆A520带动锁筒A540、滑块环A550、锁块A560锁紧卡锁安装槽A431内，使得锁块A560与锁槽B211分离，即可取下采样模块，然后将开关板恢复初始状态。

而需要安装采样模块时（开关板A450位于图14状态），直接将在固定卡板B210装入卡接框内且固定卡板B210与第二固定侧板A430贴紧，然后不断将采样模块向固定顶板A420推动，使得固定卡板B210与锁块斜面A561配合从将锁块克服卡锁弹簧A530的弹力挤压进卡锁安装槽A431内，直到锁槽B211与所苦熬A560正对，此时锁块A560在卡锁弹簧A530作用下将锁块A560推入锁槽B211内，使得锁块对锁槽B211上锁即可。整个过程无需再次操作开关板，十分方便快捷。

参见图12-图27，所述采样模块包括储气架B200、分气板B100、支气管B240以及安装在支气管B240上的换向阀组B300，所述储气架B200上分别固定有固定卡板B210、下支板B230、数个储气盒B220；每个储气盒B220对应一个换向阀组B300，且每个支气管B240上安装有数个换向阀组B300，支气管B240一端与远离分气板B100的下支板B230装配固定、另一端穿过靠近分气板B100的下支板B230后与换向槽B101连通；每个储气盒B220上还分别安装有储气盒排气咀B221，使用时，通过储气盒排气咀B221将储气盒内采样的空气抽出，所述储气盒排气咀B221可以参考或直接采用现有汽车轮胎的气门嘴；

分气板B100固定在储气架B200上，且所述换向槽B101设置在分气板B100内，所述分气板B100内部还设置有总气道B102、排气滑槽B103、切换安装槽B104、贯穿导向槽B105；每个换向槽B101对应一根支气管，且换向槽B101与总气道B102连通，总气道102一端封闭、另一端与总气管B111一端连通，总气管B111另一端与增压泵的出口连通，增压泵的进口与气泵的出口连通，气泵的进口与吸气管B112一端连通，吸气管B112另一端与大气连通；

所述排气滑槽B103设置在两个换向槽B101之间且与总气道B101连通，所述换向槽B101内安装有换向阀块B460，换向阀块B460上分别设置有换向缺槽B461、连通气孔B462。初始状态时，换向阀块B460位于换向槽B101最顶部，且支气管通过换向缺槽B461与总气道B102连通，但换向阀块B460上的连通气孔B462将装入换向槽B101顶部从而两端被换向槽B101内壁密封，而总气道至下一换向槽B101的总气道被换向阀块B460断开，从而将总气道分割为数段分别与与之对应的支气管B240连通的部分。

所述换向阀块B460顶部与阀杆B540一端装配固定，阀杆B560另一端装入切换安装槽B104内且此端上固定有保持滑板B541，所述阀杆B540可轴向滑动且阀杆B540位于保持滑板B541与切换安装槽B104内侧底面之间的部分上套装有阀杆压簧B550，阀杆压簧B550用于对保持滑板B541产生远离切换阀块B460的弹力，从而使得切换阀块B460在初始状态时始终位于换向槽B101顶部。

所述阀杆B540顶部安装有滚珠B560，滚珠B560可相对于阀杆B540球形滚动，保持滑板B541通过连接滑板B522与限位板B520连接固定，连接滑板B522与贯穿导向槽B105卡合、可滑动装配；

所述限位板B520上设置有限位导向槽B521，所述限位导向槽B521由斜上槽部分B5211、顶端弧槽部分B5212、斜下槽部分B5213构成，且顶端弧槽部分B5212分别将斜上槽部分B5211、斜下槽部分B5213连通，斜上槽部分B5211、斜下槽部分B5213由于顶端弧槽部分B5212连通处开始分别向下倾斜设置，且斜上槽部分B5211的最低端低于斜下槽部分B5213的最低端。初始状态时，斜上槽部分B5211的最低端与第二限位销B532卡合、可滑动装配；所述第二限位销B532固定在限位连接板B510一端，限位连接板B510另一端通过第一限位销B531与分气板B100铰接。

所述滚珠B560初始状态时与下压斜面B613最顶部接触，下压斜面B613设置在切换驱动块B610上，下压斜面B613由下至上倾斜设置；切换驱动块B610与切换螺杆B411通过螺纹旋合装配，切换螺杆一端与切换安装槽B104一侧的分气板B100可圆周转动装配、另一端穿出分气板B100后与切换电机B410的，从而使得切换电机B410能够驱动切换螺杆B411圆周方向上正反转；所述切换驱动块B610与切换安装槽B104卡合且可在切换螺杆轴向方向上滑动装配。

优选地，切换驱动块B610上还分别设置有解除斜面B611、保持平面B612、两个导向检测斜面B614，所述保持平面B612为水平状态且其两端分别与解除斜面B611、下压斜面B613最低端连接；所述解除斜面B611由下至上倾斜设置，所述导向检测斜面B614分别设置在切换驱动块B610顶部两侧，且由下至上倾斜设置。

所述切换驱动块B610的顶面还与测位杆B620底部贴紧，测位杆B620顶部穿过顶封板B120、支撑壳B110后与测位微动开关B430的触发端正对，每一个阀杆B540对应一个测位微动开关B430；所述顶封板B120将切换安装槽B104顶部封闭，所述支撑壳B110固定在分气板B100上；

所述测位杆B620位于支撑壳B110与顶封板B120之间的部分上设置有受力环B621，测位杆B620位于受力环B621与支撑壳B120之间的部分上套装有测位压簧B630，测位压簧B630用于对测位杆B620施加向切换驱动块B610的弹力。

需要换向阀块B460的状态时，切换电机B410启动，驱动切换螺杆圆周转动，切换螺杆B411通过螺纹驱动切换驱动块B610在其轴向上移动，使得切换驱动块B610通过下压斜面B613对阀杆B540施加下压的位移，阀杆B540克服阀杆压簧B550的弹力下压，从而驱动保持滑板B541、换向阀块B460同步下移，直到换向缺槽B461全部进入换向槽B101内、连通气孔B462将两侧的总气道B102连通。此时换向阀块B460将与之对应的支气管B240和总气管B102之间密封隔断，而总气管B102与下一换向阀块B460的换向缺槽B461连通。

而且在保持滑板B541下移时，会通过连接滑板B522带动限位板B520同步下移，这就使得第二限位销B532沿着斜上槽部分B5211达到顶端弧槽部分B5212，且进入斜下槽部分B5213顶部。在切换驱动块B610与滚珠脱离后，由于阀杆弹簧B550对阀杆B540的作用，阀杆上移，从而带动限位板上移，此时第二限位销B532沿着斜下槽部分B5213滑动直到达到斜下槽部分B5213最底部，从而实现对限位板B520的固定、限位，此时，换向阀块B460将换向缺槽B461与总气道B102密封隔断、连通气孔B462将两侧的总气道B102连通，阀杆弹簧B550存储弹力。

在需要恢复此换向阀块状态时，切换电机B410翻转，驱动切换驱动块B610回退，使得解除斜面B611与滚珠B560接触，且将阀杆B540再次下压，使得第二限位销B532沿着斜下槽部分B5213上移至顶端弧槽部分B5212、斜上槽部分B5211顶部。切换驱动块B610与滚珠脱离后，阀杆在阀杆弹簧作用下上移，从而带动限位板B520、换向阀块B460同步上移，使得第二限位销B532沿着斜上槽部分B5211恢复至初始状态即可。

这种方式能够实现对每一路支气管B240与总气道之间的连通进行单独切换，从而在某一路支气管B240出现故障时可以直接启动下一路支气管B240，从而增加对故障的容忍度。测位微动开关的设计可以检测切换驱动块B610的位置，从而使得切换驱动块B610完成相应工作后还通过测位微动开关向CPU发送信号以使CPU知晓切换驱动块B610位置。

优选地，由于在使用时，总气道内总是会存有上一次采样的空气，如果直接输送至下一支气管，势必导致采样出错，也就导致采样结果不准确，对此申请人设计了排气组件，所述排气组件包括排气气囊B480、排气阀板B440，所述排气气囊B480、排气阀板B440分别安装在排气滑槽B103内，且排气气囊B480顶部安装有排气驱动板B481，所述排气驱动板B481与排气阀板B440底面接触压紧，排气阀板B440靠近排气驱动板B481一端上设置有连通气槽B441，且排气阀板B440顶部与弧形弹簧片B450一端装配固定，弧形弹簧片B450弧顶部分与排气滑槽B103内侧顶部贴紧。弧形弹簧片具有弹性，且其另一端为开放端。

所述排气气囊B480具有弹性且其内部分别与泄压排气咀B420的进气端、微型单向阀B472的出气端连通，微型单向阀B472的进气端与侧气管B471一端连通，侧气管B471与总气道B102连通，泄压排气咀B420另一端穿出分气板B100。泄压排气咀B420可以参考或直接采用现有汽车轮胎的气门嘴；

初始状态时，排气阀板B440将总气道密封分割。在气流进入排气阀板B440下一换向阀块前（上一次采样后、本次采样开始），气流首先通过侧气管B471进入排气气囊B480内，使得排气气囊B480进气膨胀，以推动排气阀板B440克服弧形弹簧片B450的弹力上移，直到连通气槽B441将两侧的总气道B102连通即可；这种设计使得上一次采样的后残留的空气几乎全部被推送至排气气囊B480内，从而避免对上一次采样的空气影响本次采样。而需要将排气阀板B440复位时，直接打开泄压排气咀B420，使得排气气囊B480内的气流通过泄压排气咀B420排出，再加上弧形弹簧片的弹力使得排气气囊B480、排气阀板B440复位。

参见图25，所述泄压排气咀B420包括排气壳B424，所述排气壳B424内部分别设置有第一气道B421、第二气道B422，所述第一气道B421一端与排气气囊B480内部连通、另一端与密封杆B810一端密封装配，所述密封杆B810另一端穿出排气壳B424后与拉钮B830装配固定，所述密封杆B810位于第二气道B422内的部分上设置有弹簧环B820，所述密封杆B810位于弹簧环B820与第二气道B422靠近拉钮B830一端的内端面之间的部分上套装有排气压簧B840，排气压簧B840用于对密封杆B810产生向第一气道B421移动的推力，所述第二气道B422侧壁上设置有贯穿的排气通孔B423，排气通孔B423用于将第二气道B422内部气流排出。

使用时，一旦第一气道B421内的气压能够驱动密封杆B810克服排气压簧B840弹力向第二气道B422移动，从而使得第一气道B421与排气通孔B423连通以将总气道内多余气流排出。当然也可以通过手拉拉钮将密封杆B810拉动，从而使得第一气道B421与排气通孔B423连通，从而将排气气囊B480内的气体排出。

参见图24，所述储气盒B220内安装有储气囊B270，储气囊B270具有弹性且初始状态时为收缩状态，储气囊B270内部为中空的存储腔B271，使用时，采样的空气存储在存储腔B271内；存储腔B271分别与储气盒排气咀B221、储气盒进气管B222一端连通；

所述储气盒B220内还安装有储气微动开关B260、弹性件B250，所述弹性件B250包括固定部分B251、弹性部分B252，所述弹性部分B252具有弹性且其开放端与储气微动开关B260的触发端正对。在储气囊B270完全膨胀后会驱动弹性部分B252克服自身弹力向储气微动开关B260转动，直到触发储气微动开关B260，此时判断为储气囊B270存储的样品达到最大值，然后停止气泵、增压泵，以停止采样。

本实施例中，所有用电设备均由无人机的电池提供，而侧位微动开关的信号端、储气微动开关的信号端、步进电机驱动器的控制端分别与无人机的控制器（CPU）的信号端通讯连接，步进电机驱动器用于驱动切换电机的运行，切换电机为步进电机。

参见图26-图27，所述换向阀组B300包括阀体B310、开关阀B700，所述阀体B320内部为中空的阀腔B321，阀腔B321内密封、可轴向滑动地安装有活塞B350，且阀腔B321内壁上设置有第一连通槽B322、第二连通槽B323，所述第一连通槽B322、第二连通槽B323之间设置有密封台B324，密封台B324与活塞B350密封装配；

所述活塞面向第一连通槽B322一侧上设置有活塞缺槽B352，使用时，活塞缺槽B352用于将第一连通槽B322、第二连通槽B323连通。所述活塞B350一端上固定有导向阀杆B351，导向阀杆B351装入导向阀筒B330的内阀筒B331内且与之可滑动装配；所述导向阀筒B330与导向阀杆B351外套装有阻力压簧B340，阻力压簧B340用于对活塞产生向限位筒B360的弹力；

所述限位筒B360内侧安装有开关气囊B370，开关气囊B370分别与开关气嘴B380、开关气管B362一端连通，所述开关气嘴B380另一端穿出阀体B320，所述开关气管B362另一端穿出阀体后与开关阀B700的排气管头B772连通；开关气嘴B380可以直接采用现有轮胎的打气嘴。

所述阀腔B321还分别与换向进气管头B313、过气管头B312、排气管头B325一端连通，所述换向进气管头B313、过气管头B312分别串联在支气管B240上，排气管头B325与储气单向阀B311的进口连通，储气单向阀的出口与储气盒进气管B222连通，从而向储气盒内供气；

所述换向进气管头B313还通过桥接管B314与开关阀B700的开关进气管B773连通；所述开关阀B700的驱动进气管B771与储气囊B270内部连通；所述排气管头B325与阀腔B321连通处靠近活塞B350端面，所述阻力弹簧B340向活塞施加与开关气囊B370压紧的推力。

所述开关阀B700包括开关阀体B710，开关阀体B710内部为中空的开关阀腔B711，开关阀腔B711内壁上设置有开关导气槽B712，所述开关阀腔B711未设置有开关导气槽B712的部分与开关阀塞B720密封、可轴向滑动装配，所述开关阀塞B720内部设置有阀塞导气孔B721，阀塞导气孔贯穿开关阀塞B720；

所述开关阀腔B711分别与驱动进气管B771、开关进气管B773、排气管头B772一端连通，且开关阀腔B711靠近驱动进气管B771一端内固定有第一限位筒B760，第一限位筒B760用于限制开关阀塞B720向驱动进气管B771移动的最大位移；

所述开关阀塞B720远离驱动进气管B771的端面与保压压簧B740一端压紧，保压压簧B740另一端套装在第二限位筒B730上，第二限位筒B730固定在开关阀腔B711内，且其端面用于限制开关阀塞B720向其移动的最大位移。在第二限位筒B730端面与开关阀塞B720的端面贴紧时，阀塞导气孔B721将开关进气管B773与排气管头B772连通，从而使得开关进气管B773内的气流能够进入排气管头B772，从而进入开关气囊B370内。

所述排气管头B772与开关单向阀B750的出口连通，开关单向阀B750的进口与开关阀腔B711连通。开关单向阀B750用于防止排气管头B772内的气流倒流至开关阀腔内。

使用时，支气管B240送来的气流分别进入换向进气管头B313、桥接管B314内，此时，由于开关阀B700处于图27状态，因此桥接管B314气流无法导通，气流进入阀腔B321内，然后通过排气管头B325进入储气盒B220内进行存储，直到储气盒B220气压达到一定值后，这个气压能够推动开关阀塞B720克服保压弹簧B740下移至最大位置，使得开关进气管B773的内气流通过阀塞导气孔B721进入开关气囊B370内，开关气囊B370逐渐膨胀，从而驱动活塞向排气管头B325移动，直到活塞将排气管头B325与阀腔连通处密封，此时气流完全进入开关气囊内，而储气囊膨胀至最大，储气微动开关被触发输出信号。然后气泵、增压泵停止运行。

下一次采样时，气泵、增压泵将气流加压输送至此开关气囊内，使得开关气囊B370膨胀，直到活塞缺槽B352将第一连通槽B322、第二连通槽B323连通，从而使得气流能够穿过阀腔从过气管头B312输出至下一部分的支气管内、进入下一阀腔、桥接管B314。这种设计一方面通过储气囊的气压接通开关阀，从而在气囊内产生泄压时及时将后续的支气管封闭，防止后期采样气体受到污染；另一方面使得下一次采样时，之前残留在管道内的气流能够推入开关气囊B370内，从而防止影响采样质量。

本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种排气组件，其安装在排气滑槽内，排气滑槽设置在分气板上，其特征在于，包括排气气囊、排气阀板，所述排气气囊、排气阀板分别安装在排气滑槽内，且排气气囊顶部安装有排气驱动板，所述排气驱动板与排气阀板底面接触压紧，排气阀板靠近排气驱动板一端上设置有连通气槽，且排气阀板顶部与弧形弹簧片一端装配固定，弧形弹簧片弧顶部分与排气滑槽内侧顶部贴紧；

所述排气气囊具有弹性且其内部分别与泄压排气咀的进气端、微型单向阀的出气端连通，微型单向阀的进气端与侧气管一端连通，侧气管与总气道连通，泄压排气咀另一端穿出分气板。

2.如权利要求1所述的排气组件，其特征在于，弧形弹簧片具有弹性，且其另一端为开放端。

3.如权利要求1所述的排气组件，其特征在于，初始状态时，排气阀板将总气道密封分割，总气道设置在分气板上。

4.如权利要求1所述的排气组件，其特征在于，所述泄压排气咀包括排气壳，所述排气壳内部分别设置有第一气道、第二气道，所述第一气道一端与排气气囊内部连通、另一端与密封杆一端密封装配，所述密封杆另一端穿出排气壳后与拉钮装配固定，所述密封杆位于第二气道内的部分上设置有弹簧环，所述密封杆位于弹簧环与第二气道靠近拉钮一端的内端面之间的部分上套装有排气压簧，排气压簧用于对密封杆产生向第一气道移动的推力，所述第二气道侧壁上设置有贯穿的排气通孔，排气通孔用于将第二气道内部气流排出。

5.一种空气自动采集系统，其特征在于，应用有权利要求1-4任一所述的排气组件。

6.如权利要求5所述的空气自动采集系统，其特征在于，还包括无人机、采样模块，所述充电模块用于对无人机进行无线充电，所述采样模块用于采集空气样本，采样模块通过卡锁组件安装在无人机的机体上。

7.如权利要求6所述的空气自动采集系统，其特征在于，所述卡锁组件包括第一固定侧板、固定顶板、第二固定侧板，所述固定侧板、第二固定侧板固定在固定顶板上，固定顶板固定在安装座上，且固定侧板、第二固定侧板各有两块且分别首尾相连，从而形成卡接框；

所述第二固定侧板上设置有卡锁安装槽，所述卡锁安装槽与内安装有锁筒，锁筒内部为中空的滑动内筒且锁筒一端与滑块环装配固定，滑块环与锁块一端装配固定，锁块上设置有锁块斜面，且锁块装入锁槽内，锁槽设置在固定卡板上；

所述滑动内筒与滑柱部分可轴向滑动装配，滑柱部分与驱动杆一端装配固定，驱动杆另一端穿过卡锁安装槽后与驱动销装配固定，所述驱动杆轴向滑动，且卡锁安装槽内侧端面与滑块环之间安装有卡锁压簧，所述卡锁压簧用于对滑块环产生向锁槽移动的弹力。

8.如权利要求6所述的空气自动采集系统，其特征在于，所述采样模块包括储气架、分气板、支气管以及安装在支气管上的换向阀组，所述储气架上分别固定有固定卡板、下支板、数个储气盒；每个储气盒对应一个换向阀组，且每个支气管上安装有数个换向阀组，支气管一端与远离分气板的下支板装配固定、另一端穿过靠近分气板的下支板后与换向槽连通；每个储气盒上还分别安装有储气盒排气咀；分气板固定在储气架上，且所述换向槽设置在分气板内；

所述分气板内部还设置有总气道、排气滑槽、切换安装槽、贯穿导向槽；每个换向槽对应一根支气管，且换向槽与总气道连通，总气道一端封闭、另一端与总气管一端连通，总气管另一端与增压泵的出口连通，增压泵的进口与气泵的出口连通，气泵的进口与吸气管一端连通，吸气管另一端与大气连通；

所述排气滑槽设置在两个换向槽之间且与总气道连通，所述换向槽内安装有换向阀块，换向阀块上分别设置有换向缺槽、连通气孔；所述换向阀块顶部与阀杆一端装配固定，阀杆另一端装入切换安装槽内且此端上固定有保持滑板，所述阀杆可轴向滑动且阀杆位于保持滑板与切换安装槽内侧底面之间的部分上套装有阀杆压簧；保持滑板通过连接滑板与限位板连接固定，连接滑板与贯穿导向槽卡合、可滑动装配；

所述限位板上设置有限位导向槽，所述限位导向槽由斜上槽部分、顶端弧槽部分、斜下槽部分构成，且顶端弧槽部分分别将斜上槽部分、斜下槽部分连通，斜上槽部分、斜下槽部分由于顶端弧槽部分连通处开始分别向下倾斜设置，且斜上槽部分的最低端低于斜下槽部分的最低端；初始状态时，斜上槽部分的最低端与第二限位销卡合、可滑动装配；所述第二限位销固定在限位连接板一端，限位连接板另一端通过第一限位销与分气板铰接。

9.如权利要求8所述的空气自动采集系统，其特征在于，所述储气盒内安装有储气囊，储气囊具有弹性且初始状态时为收缩状态，储气囊内部为中空的存储腔，使用时采样的空气存储在存储腔内；存储腔分别与储气盒排气咀、储气盒进气管一端连通；

所述储气盒内还安装有储气微动开关、弹性件，所述弹性件包括固定部分、弹性部分，所述弹性部分具有弹性且其开放端与储气微动开关的触发端正对；在储气囊完全膨胀后会驱动弹性部分克服自身弹力向储气微动开关转动，直到触发储气微动开关，此时判断为储气囊存储的样品达到最大值。

10.如权利要求8所述的空气自动采集系统，其特征在于，所述换向阀组包括阀体、开关阀，所述阀体内部为中空的阀腔，阀腔内密封、可轴向滑动地安装有活塞，且阀腔内壁上设置有第一连通槽、第二连通槽，所述第一连通槽、第二连通槽之间设置有密封台，密封台与活塞密封装配；

所述活塞面向第一连通槽一侧上设置有活塞缺槽，使用时活塞缺槽用于将第一连通槽、第二连通槽连通；所述活塞一端上固定有导向阀杆，导向阀杆装入导向阀筒的内阀筒内且与之可滑动装配；所述导向阀筒与导向阀杆外套装有阻力压簧；

所述限位筒内侧安装有开关气囊，开关气囊分别与开关气嘴、开关气管一端连通，所述开关气嘴另一端穿出阀体，所述开关气管另一端穿出阀体后与开关阀的排气管头连通；

所述阀腔还分别与换向进气管头、过气管头、排气管头一端连通，所述换向进气管头、过气管头分别串联在支气管上，排气管头与储气单向阀的进口连通，储气单向阀的出口与储气盒进气管连通；

所述换向进气管头还通过桥接管与开关阀的开关进气管连通；所述开关阀的驱动进气管与储气囊内部连通；所述排气管头与阀腔连通处靠近活塞端面，所述阻力弹簧向活塞施加与开关气囊压紧的推力；

所述开关阀包括开关阀体，开关阀体内部为中空的开关阀腔，开关阀腔内壁上设置有开关导气槽，所述开关阀腔未设置有开关导气槽的部分与开关阀塞密封、可轴向滑动装配，所述开关阀塞内部设置有阀塞导气孔，阀塞导气孔贯穿开关阀塞；

所述开关阀腔分别与驱动进气管、开关进气管、排气管头一端连通，且开关阀腔靠近驱动进气管一端内固定有第一限位筒，第一限位筒用于限制开关阀塞向驱动进气管移动的最大位移；

所述开关阀塞远离驱动进气管的端面与保压压簧一端压紧，保压压簧另一端套装在第二限位筒上，第二限位筒固定在开关阀腔内，且其端面用于限制开关阀塞向其移动的最大位移。