CN111003175A - 一种大气环境监测无人机的进气处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种大气环境监测无人机的进气处理方法，本发明大气环境监测无人机的气路处理方法从无人机螺旋桨涡流外引气、气流通道和精确控制气源流量三个方面进行合理设计，从而解决了气源流场稳定性、流量流速以及测量过程的交叉污染等问题，明显提高了检测的准确性和精度。
Description
技术领域
本发明属于无人机大气检测技术、大气检测的处理技术领域，尤其与一种大气环境监测无人机的气路处理方法有关。
背景技术
无人机在大气质量检测方面应用越来越广泛，用于环保部门现场监测，采集大气污染物浓度数据和视频影像资料，发现、定位污染源，对污染水平进行定性和定量的评估等等，具有三维、动态、快速的特点，可有效提高执法效率。但是气体检测准确性、精度等性能受进入传感器的流量、流速以及气体流动的稳定性等影响。受检测无人机螺旋桨的影响，很难保证进入传感器的气流具有上述良好特性，因此针对大气检测无人机，如何对进入传感器流量、流速进行控制，以及稳定气体流动方面对提升测量气体成分的准确度和精度具有重要作用。
另外，在大气测量过程中，不同成分的测量需要不同的测量传感器，而且目前多数是通过化学反应进行测量，因此，在一部分传感器测量过程中可能会改变气源的成分组成。如何保持被测气源成分的“干净”状态对检测效果具有重要意义。。
发明内容
针对上述背景技术存在的问题，本发明旨在提供一种大气环境监测无人机的气路处理方法。
为此，本发明采用以下技术方案：一种大气环境监测无人机的气路处理方法，其特征是，所述的大气环境监测无人机的气路处理方法包括无人机螺旋桨涡流外引气、气流通道和精确控制气源流量三个方面；
所述无人机螺旋桨涡流外引气处理步骤是从无人机的正上方通过气流通道将低速气体引入到检测设备内；
所述气流通道包括通道管，通道管内形成气流缓冲腔体，通道管的顶部形成进气孔并设置防雨罩，通道管的底部设置与检测设备配合的气流分类通道并通过锁紧装置及其定位孔固定于检测设备上；
通常大气检测无人机内集成的传感器包括温湿压等基本参数测量传感器，PM2.5、PM10等颗粒物检测传感器，TVOC检测传感器，硫氧化物、氮氧化物等浓度检测传感器。不同的参数测量原理不一样，对气源的要求与预处理方式也不一样，因此，为了避免各参数的测量互相影响从而影响测量的准确性和精度，本发明提出了一种精确控制气源流量方法，包括以下步骤：
第一，检测设备内的检测过程均按封闭的气道内完成，气源不与设备内的气体流通，避免检测设备内挥发物质污染气源；
第二，气源从引气管进入设备时，通过所述的气流分类通道将气体分为两类，一类通道进行PM2.5和PM10等颗粒物测量以及温湿压等基本参数测量，另一类进行TVOC、氧化物等其他参数的测量。
第三，将单通道串行测量改为多通道并行测量的方式进行测量；
第四，通过电气泵、综合控制器、流速流量传感器构成气源流量的闭环精确控制。
作为对上述技术方案的补充和完善，本发明还包括以下技术特征。
所述无人机螺旋桨涡流外引气处理中无人机正上方引气的距离应大于无人机螺旋桨的2倍。
本发明可以达到以下有益效果：本发明大气环境监测无人机的气路处理方法从无人机螺旋桨涡流外引气、气流通道和精确控制气源流量三个方面进行合理设计，从而解决了气源流场稳定性、流量流速以及测量过程的交叉污染等问题，明显提高了检测的准确性和精度。
附图说明
图1为本发明气流通道的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。
如图1所示，本发明大气环境监测无人机的气路处理方法包括无人机螺旋桨涡流外引气、气流通道和精确控制气源流量三个方面；
所述无人机螺旋桨涡流外引气处理步骤是从无人机的正上方通过气流通道将低速气体引入到检测设备内；
无人机螺旋桨涡流外引气处理步骤是从无人机的正上方通过气道将低速气体引入到检测设备内，本专利申请人进行了大量的相关实践和研究，其具体依次如下：引气方法主要解决的问题有两方面，一方面是找到无人机螺旋桨涡流对测量影响的范围，从而确定引气的气源范围。通过计算仿真分析，如下图所示为螺旋桨产生的流场分布。本发明采用的引流方法是从无人机正上方通过气道将低速气体引入到检测设备内。无人机正上方的流场中气体流速小于0.5m/s区域大约在2倍无人机螺旋桨直径之外。第二方面是，引流的方法要确保无人机的飞行安全。从稳定性角度，从无人机下方将稳定气流引入检测设备也是可行的，但是从上述分析结果可以看出，需要的气道很长，将增加无人机的起飞重量，降低无人机的续航性能，同时过长的气道必将影响使用的便捷性。也可以从无人机的侧面设置引流气道，但是会影响无人机的重心平衡，前飞时的气动阻力平衡，也会加剧整机的振动水平，单独在某个侧面增加气道也影响美观。本发明提出具体实施方法是从无人机正上方设计气道，采用硬质管材的形式，管道安装在无人机的水平重心位置，既能保证从低速区域引流，又能不影响无人机的飞行安全、飞行性能。因此，优选地，无人机正上方引气的距离应大于无人机螺旋桨的2倍。
气流通道包括通道管3，通道管内形成气流缓冲腔体，通道管的顶部形成进气孔2并设置防雨罩1，通道管的底部设置与检测设备配合的气流分类通道6并通过锁紧装置4及其定位孔5固定于检测设备上；
精确控制气源流量包括以下步骤：
第一，检测设备内的检测过程均按封闭的气道内完成，气源不与设备内的气体流通，避免检测设备内挥发物质污染气源；
第二，气源从引气管进入设备时，通过所述的气流分类通道将气体分为两类，一类通道进行PM2.5和PM10等颗粒物测量以及温湿压等基本参数测量，另一类进行TVOC、氧化物等其他参数的测量。
第三，将单通道串行测量改为多通道并行测量的方式进行测量；
第四，通过电气泵、综合控制器、流速流量传感器构成气源流量的闭环精确控制。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (2)
1.一种大气环境监测无人机的气路处理方法，其特征在于：所述的大气环境监测无人机的气路处理方法包括无人机螺旋桨涡流外引气、气流通道和精确控制气源流量三个方面；
所述无人机螺旋桨涡流外引气处理步骤是从无人机的正上方通过气流通道将低速气体引入到检测设备内；
所述气流通道包括通道管，通道管内形成气流缓冲腔体，通道管的顶部形成进气孔并设置防雨罩，通道管的底部设置与检测设备配合的气流分类通道并通过锁紧装置及其定位孔固定于检测设备上；
所述的精确控制气源流量包括以下步骤：
第一，检测设备内的检测过程均按封闭的气道内完成，气源不与设备内的气体流通，避免检测设备内挥发物质污染气源；
第二，气源从引气管进入设备时，通过所述的气流分类通道将气体分为两类，一类通道进行PM2.5和PM10等颗粒物测量以及温湿压等基本参数测量，另一类进行TVOC、氧化物等其他参数的测量；
第三，将单通道串行测量改为多通道并行测量的方式进行测量；
第四，通过电气泵、综合控制器、流速流量传感器构成气源流量的闭环精确控制。
2.根据权利要求1所述的一种大气环境监测无人机的气路处理方法，其特征在于：所述无人机螺旋桨涡流外引气处理中无人机正上方引气的距离应大于无人机螺旋桨的2倍。
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