CN111781302A - 一种用于检测大气污染的吊舱及其监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于检测大气污染的吊舱及其监测方法，其吊舱包括上壳体、下壳体、卡箍机构，上壳体内部为中空的电气腔，下壳体内部为与电气腔连通的扩展电气腔，卡合凸缘装入上壳体内且与电气腔内壁卡紧装配，卡合台与上壳体端面贴紧；上壳体、下壳体上分别安装由于天线、进气管，天线与无线模块通讯；进气管一端与下壳体外部连通、另一端与空气滤芯的进气端连通，空气滤芯的排气端通过管道与气泵的吸气口连通；气泵的排气端通过管道与二氧化氮传感器的进气端连通，二氧化氮传感器的排气口通过管道与二氧化硫传感器的进气口连通，二氧化硫传感器的排气口与排气管一端连通，排气管另一端位于电气腔内或电气腔外。
Description
技术领域
本发明涉及环境监测系统，特别是涉及一种用于检测大气污染的吊舱及其监测方法。
背景技术
随着环境保护观念及政策法规的日益进步，目前，对大气的污染物监测已经是必须的。现有技术中主要通过两种方式进行大气监测，一种是设置固定监测站点，这种方式获取的数据比较精确，而且成本低，但是其数据只是很局部的，参考性并不大；另一种是流动监测，目前主要采用监测车进行流动监测，这种当时可以获得较大区域的监测数据，但是成本比较高，而且只能在地面上进行监测，其监测数据同样具有很大的局限性。
对于上述情况，申请人提出了通过无人机挂载吊舱进行监测的技术，其具有流动监测的优点，且能够探测不同高度的大气污染参数，从而使得整个监测数据更加全面，也就更加具有参考价值。
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用于检测大气污染的吊舱及其监测方法，其将监测系统内置在吊舱内，然后通过无人机挂载吊舱进行流动监测。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于检测大气污染的吊舱，其挂载在无人机上，包括上壳体、下壳体、卡箍机构，所述上壳体、下壳体上分别安装由于天线、进气管，所述天线与无线模块通讯；所述进气管一端与下壳体外部连通、另一端与空气滤芯的进气端连通，空气滤芯的排气端通过管道与气泵的吸气口连通；
所述气泵的排气端通过管道与二氧化氮传感器的进气端连通，二氧化氮传感器的排气口通过管道与二氧化硫传感器的进气口连通，二氧化硫传感器的排气口与排气管一端连通，排气管另一端位于电气腔内或电气腔外；
所述气泵通过电机驱动，电机通过气泵驱动板控制、驱动，所述气泵驱动板用于控制电机的运行状态；气泵驱动板的控制端与控制器的第一信号端通信连接；
所述气泵驱动板的接电端与接线排的接出端导电连接，接线排的接入端通过导线与外部电源导电连接。
优选地，所述上壳体内部为中空的电气腔，电气腔面向下壳体一端开口；
下壳体面向上壳体一端上设置有卡合凸缘，所述卡合凸缘与下壳体端面形成卡合台，且下壳体内部为与电气腔连通的扩展电气腔，所述卡合凸缘装入上壳体内且与电气腔内壁卡紧装配，所述卡合台与上壳体端面贴紧。
优选地，所述二氧化氮传感器的信号端与二氧化氮传感器控制板的信号接入端通讯连接，二氧化氮传感器控制板用于采集二氧化氮传感器获得的电信号、并经过放大、滤波等处理后转换为数字信号；所述二氧化氮传感器的信号输出端与控制器的第二信号端通信连接；二氧化氮传感器、二氧化氮传感器控制板的接电端与接线排的接出端导电连接；
所述二氧化硫传感器的信号端与二氧化硫传感器控制板的信号接入端通讯连接，二氧化硫传感器控制板用于采集二氧化硫传感器获得的电信号、并经过放大、滤波等处理后转换为数字信号；所述二氧化硫传感器的信号输出端与控制器的第三信号端通信连接；二氧化硫传感器、二氧化硫传感器控制板的接电端与接线排的接出端导电连接。
优选地，所述控制器、无线模块设置在主控板上，所述主控板上还设置有：
GPS模块，用于通过GPS进行定位；
内存，用于临时存储控制器需要的数据；
存储器，用于存储数据；
所述GPS模块的信号端、无线模块的信号端、内存的信号端、存储器的信号端分别与控制器的不同信号端通信连接。
优选地，所述卡箍机构，包括两个卡箍组件、以及连接两个卡箍组件的连接装置，所述卡箍组件包括压板、受力杆、卡箍支杆、卡箍连接板，所述压板一端面与上壳体的端面或下壳体的端面贴紧、另一端面上设置有压杆半轴套，所述压杆半轴套与卡紧半轴套装配；
所述卡箍支杆一端固定在卡箍连接板上、另一端上设置有支杆半轴套，卡紧半轴套与支杆半轴套装配；所述卡箍连接板上设置有至少两个卡箍连接孔。
优选地，连接装置为挂扣组件，所述挂扣组件包括上连杆、下连杆，所述上连杆一端与一个卡箍组件的卡箍连接板装配固定、另一端与第一连块装配固定；
下连杆与另一个卡箍组件的卡箍连接板装配固定、另一端与第二连块装配固定；
所述上连杆穿过第一连块，且所述第二连块上设置有与上连杆端部插接的盲槽，所述第一连块上还设置有挂扣，所述挂扣与第一连块之间形成挂扣槽；
所述第二连块固定有挂扣铰接板，所述挂扣铰接板通过第一销轴与挂扣连板一端铰接，所述挂扣连板另一端与挂扣拉手连接固定；
所述挂扣铰接板还通过第二销轴与铰接块铰接，铰接块固定在拉扣的一端，所述拉扣另一端上固定有挂扣条，所述挂扣条卡装入挂扣槽内且通过将挂扣拉手向下壳体转动以通过挂扣条将第一连块向第二连块拉紧。
优选地，还包括止退斜块，所述止退斜块呈三角体，其一侧面为驱动斜面，所述驱动斜面向外且与挂扣铰接板呈夹角设置；
所述挂扣铰接板上设置有能使止退斜块完全装入的让位槽、导向通孔，所述导向通孔一端与让位槽连通、另一端贯穿挂扣铰接板；
所述止退斜块与导向杆一端装配固定，导向杆另一端套装弹簧后、穿过导向通孔，最后与拉钮装配固定；初始状态时，所述止退斜块在弹簧作用下伸出让位槽。
本发明还公开一种吊舱的监测方法，包括如下步骤：
S1、吊舱内的监测系统通电，各个设备初始化；
S2、无线模块与地面服务器或控制主机建立网络连接；
S3、内置在控制器内部的软件与地面服务器或控制主机通过密钥配对验证，以获得指令收发权或数据交互权；
S4、控制器接收地面服务器或控制主机的控制指令，然后控制气泵、二氧化氮传感器、二氧化硫传感器开始工作；
S5、二氧化氮传感器、二氧化硫传感器采集气泵送来的气流中的二氧化氮、二氧化硫数据；
S6、二氧化氮传感器、二氧化硫传感器将采集的数据传送至二氧化氮传感器控制板、二氧化硫传感器控制板，数据经过二氧化氮传感器控制板、二氧化硫传感器控制板处理后转送至控制器，并通过控制器处理后通过无线模块回传至地面服务器或控制主机。
优选地，S3中，配对验证的过程如下：首先，通过地面设备在配对验证界面中输入监测吊舱的设备号，之后向该号码发送相应的验证信息，吊舱在接收并验证配对信息后将系统中装配的二氧化硫传感器、二氧化氮传感器采集的信息发送回控制器，并进入数据采集与发送就绪阶段。
优选地，在地面设备与吊舱进行配对验证后，地面设备即可对吊舱通过GSM短信方式进行相应操作，其中包括：
1)气体监测的开始与停止；
2)监测数据接收服务器地址的设定；
吊舱的启动与停止部分采用的方式为：首先，尾气监测吊舱启动后首先完成对各个模块的初始化，包括对气体传感模组进行一分钟的预热，然后搜索GPRS网络并连接；之后，等待地面设备发送开始采集的指令，吊舱在接收到指令后，开始采集数据并将数据发送至地面设备，同时判断采集的浓度数据是否超过燃烧试验标定值，若浓度信息超标，则向地面设备发送通知短信。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过将监测组件内置在吊舱内，然后通过无人机挂载吊舱的方式实现流动监测，其获取的数据范围广，而且参考价值高。
2、本发明通过设置卡箍机构可以实现上壳体、下壳体之间的卡紧装配，从而便于监测系统安装在电气腔内，且也便于上壳体、下壳体的拆装，从而方便维护监测系统。
3、本发明通过挂载机构能够实现方便地将吊舱固定在挂载板上，然后通过挂载板固定在无人机上即可实现吊舱的挂载。这种方式结构简单，可靠性高，而且便于拆装。
4、本发明基于吊舱的监测方法十分简单，可以做到灵活、实时控制，而且能够根据需要将传感器模组采集的数据回传至地面设备，从而便于数据采集。
附图说明
图1是实施例一的结构示意图。
图2是实施例一的结构示意图。
图3是实施例一的结构示意图。
图4是实施例一的结构示意图(未安装监测系统)
图5是实施例一的安装监测系统模块示意图。
图6是实施例二的结构示意图。
图7是实施例二的结构示意图。
图8是实施例二的挂扣组件结构示意图。
图9是实施例二的挂扣组件结构示意图。
图10是实施例二的挂扣组件结构示意图。
图11是实施例二的挂扣组件结构示意图。
图12是实施例二的挂扣组件局部剖面图。
图13是实施例二的结构示意图(未安装监测系统)。
图14是图13中F1处放大图。
图15是实施例二的结构示意图。
图16是实施例二的下箱体仰视图。
图17是实施例三的吊舱检测方法运行流程示意图。
图18是实施例三的配对流程示意图。
图19是实施例三的数据回传流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
实施例一
参见图1-5，本实施例的吊舱，其挂载在无人机上，包括上壳体110、下壳体120、卡箍机构，所述上壳体110内部为中空的电气腔111，电气腔111面向下壳体120一端开口；
下壳体120面向上壳体110一端上设置有卡合凸缘121，所述卡合凸缘121与下壳体120端面形成卡合台122，且下壳体120内部为与电气腔111连通的扩展电气腔126，所述卡合凸缘121装入上壳体110内且与电气腔111内壁卡紧装配，所述卡合台122与上壳体110端面贴紧，从而实现上壳体110与下壳体120之间的卡合装配、固定；
所述卡箍机构包括两个卡箍组件200、以及连接两个卡箍组件200的连接装置，所述卡箍组件200包括压板220、受力杆210、卡箍支杆240、卡箍连接板250，所述压板220一端面与上壳体110的端面或下壳体的端面贴紧、另一端面上设置有压杆半轴套231，所述压杆半轴套231与卡紧半轴套232装配，从而将受力杆210卡紧、固定在压板220上。优选地，轴套螺钉260穿过卡紧半轴套232后与压杆半轴套231装配固定，从而将卡紧半轴套232与压杆半轴套231装配固定。
所述卡箍支杆240一端固定在卡箍连接板250上、另一端上设置有支杆半轴套241，卡紧半轴套232与支杆半轴套241装配，从而将受力杆210卡紧、固定。优选地，轴套螺钉260穿过卡紧半轴套232后与支杆半轴套241装配固定，从而将卡紧半轴套232与支杆半轴套241装配固定。
所述卡箍连接板250上设置有至少两个卡箍连接孔251；所述连接装置为连接螺杆310，所述连接螺杆310分别穿过两个卡箍组件200的、同轴的卡箍连接孔251，且连接螺杆310穿过卡箍连接孔251的两端分别与连接螺母320通过螺纹旋合装配固定，从而使得两个卡箍连接板250之间通过连接螺杆310连接固定。
两个卡箍组件的压板220分别与上壳体110端面、下壳体120端面压紧，从而使得连接螺母320与卡箍连接板250压紧，以使两个卡箍组件200通过连接螺杆310拉紧，也就是上壳体、下壳体之间通过卡箍组件200相互拉紧，从而使得上壳体和下壳体卡紧、固定为一体。
所述上壳体、下壳体上分别安装由于天线410、进气管420，所述天线410与无线模块通讯，从而使得无线模块通过天线收发数据；
所述进气管420一端与下壳体120外部连通、另一端与空气滤芯460的进气端连通，空气滤芯460的排气端通过管道与气泵430的吸气口连通，所述空气滤芯460用于过滤气流中的大颗粒杂质和液滴；进气管420外接延长管421，所述延长管421用于吸入空气。
所述气泵430的排气端通过管道与二氧化氮传感器440的进气端连通，二氧化氮传感器440的排气口通过管道与二氧化硫传感器450的进气口连通，二氧化硫传感器450的排气口与排气管一端连通，排气管另一端位于电气腔111内或电气腔111外，从而将最后的气流排出。
所述气泵430通过电机驱动，电机通过气泵驱动板431控制、驱动，所述气泵驱动板431用于控制电机的运行状态，如启停、功率等，可以直接采用现有的电机驱动器或其类似功能部分作为气泵驱动板431；气泵驱动板431的控制端与控制器的第一信号端(针脚)通信连接，从而使得控制器可以对气泵驱动板431发送控制指令，以控制气泵的运行状态。本实施例中电机通过气泵驱动板431供电，气泵驱动板431通过调节对电机的供电功率、控制电流通断等控制气泵的运行状态。此处为现有技术，可以直接参考或采用现有电机驱动器驱动、控制电机的相关技术。
所述气泵驱动板431的接电端与接线排480的接出端导电连接，接线排480的接入端通过导线与外部电源导电连接，从而实现将外部电源的电流引导至接线排480的接出端。本实施例的外部电源可以是无人机的电池。
所述二氧化氮传感器440的信号端与二氧化氮传感器控制板441的信号接入端通讯连接，二氧化氮传感器控制板441用于采集二氧化氮传感器440获得的电信号、并经过放大、滤波等处理后转换为数字信号；所述二氧化氮传感器440的信号输出端与控制器的第二信号端通信连接，从而可以将二氧化氮传感器440采集的信号传输至控制器、并通过控制器进行处理；二氧化氮传感器、二氧化氮传感器控制板441的接电端与接线排480的接出端导电连接。
所述二氧化硫传感器450的信号端与二氧化硫传感器控制板451的信号接入端通讯连接，二氧化硫传感器控制板451用于采集二氧化硫传感器450获得的电信号、并经过放大、滤波等处理后转换为数字信号；所述二氧化硫传感器450的信号输出端与控制器的第三信号端通信连接，从而可以将二氧化硫传感器450采集的信号传输至控制器、并通过控制器进行处理；二氧化硫传感器450、二氧化硫传感器控制板451的接电端与接线排480的接出端导电连接。
所述二氧化氮传感器控制板441、二氧化硫传感器控制板451可以理解为将现有带数字信号输出的相应传感器的电路部分单独设置在二氧化氮传感器控制板441、二氧化硫传感器控制板451，而二氧化硫传感器450、二氧化氮传感器440只是其信号探测端(探头部分)。如美国SPEC Sensors SO2二氧化硫传感器-3SP-SO2-20，其就是采用这种控制板与探测端分离的设计方式。
所述控制器可以是MCU、CPU、单片机、PLC等，本实施例中，控制器的信号端需要根据实际情况而定，而第一信号端、第二信号端等只是为了说明是不同的信号端，并没有其他含义。本实施例中，控制器用于收发、解析控制指令，并进行相应参数计算。
所述控制器、无线模块设置在主控板470上，无线模块用于与外部设备无线通讯，可以是4G模块、WIFI模块、GPRS模块等，所述主控板470上还设置有：
GPS模块，用于通过GPS进行定位；
内存，用于临时存储控制器需要的数据；
存储器，用于存储数据，可以是SD卡、硬盘等。
所述GPS模块的信号端、无线模块的信号端、内存的信号端、存储器的信号端分别与控制器的不同信号端通信连接，从而使得控制器可以分别与GPS模块、无线模块、内存、存储器进行数据交互。本实施例中，主控板可以理解为一个没有外壳的手机，其通过插接SIM卡后与外界通过GPRS模块进行通讯，其数据通过控制器进行实时处理，且控制器、无线模块、GPS模块、无线模块、内存、存储器分别通过主控板供电，主控板与接线排480的接触端导电连接以接入电流。
使用时，首先将吊舱挂载在无人机上，然后驱动无人机至指定位置，然后外接设备通过无线模块对控制器收发控制指令，首先，打开气泵430，气泵将外部空气抽送至二氧化氮传感器440、二氧化硫传感器450，最后通过排气管排放，而二氧化氮传感器440、二氧化硫传感器450探测的数据经过二氧化氮传感器控制板441、二氧化硫传感器控制板451处理后输送至控制器，控制器通过内置程序设置的阈值进行比对，一旦超过阈值，控制器则通过无线模块对外部设备(服务器)发送警示信息以及监测到的参数、与参数对应的GPS位置等。
实施例二
参见图6-图16，本实施例与实施例一的区别在于增加了挂载机构，且本实施例的连接装置为挂扣组件500，所述挂扣组件500包括上连杆311、下连杆312，所述上连杆311一端与一个卡箍组件的卡箍连接板250装配固定、另一端与第一连块510装配固定；
下连杆312与另一个卡箍组件的卡箍连接板250装配固定、另一端与第二连块520装配固定；
所述上连杆311穿过第一连块510，且所述第二连块520上设置有与上连杆311端部插接的盲槽522，所述第一连块510上还设置有挂扣511，所述挂扣511与第一连块510之间形成挂扣槽512；
所述第二连块520固定有挂扣铰接板521，所述挂扣铰接板521通过第一销轴551与挂扣连板531一端铰接，所述挂扣连板531另一端与挂扣拉手530连接固定；
所述挂扣铰接板521还通过第二销轴552与铰接块542铰接，铰接块542固定在拉扣540的一端，所述拉扣540另一端上固定有挂扣条541，所述挂扣条541卡装入挂扣槽512内且通过将挂扣拉手530向下壳体120转动以通过挂扣条541将第一连块510向第二连块520拉紧，从而实现两个卡箍组件的连接、固定、卡紧。
优选地，参见图12，为了防止使用时由于挂扣拉手530向上壳体转动造成拉扣540与挂扣槽512松动，也就是两个卡箍组件之间发生松动，从而造成上壳体、下壳体松动，这具有较大安全隐患，且不利于使用。因此申请人设计了止退斜块563，所述止退斜块563呈三角体，其一侧面为驱动斜面5631，所述驱动斜面向外且与挂扣铰接板521呈夹角设置；
所述挂扣铰接板521上设置有能使止退斜块563完全装入的让位槽5211、导向通孔5212，所述导向通孔5212一端与让位槽5211连通、另一端贯穿挂扣铰接板521；
所述止退斜块563与导向杆562一端装配固定，导向杆562另一端套装弹簧564后、穿过导向通孔5212，最后与拉钮561装配固定；初始状态时，所述止退斜块563在弹簧作用下伸出让位槽5211。当挂扣连板531向止退斜块563转动、直到接触驱动斜面5631后，挂扣连板531通过驱动斜面5631驱动止退斜块563克服弹簧弹力进入让位槽内，直到挂扣连板531穿过止退斜块563，此时，止退斜块563的端面与挂扣连板531端面贴合，从而防止挂扣连板531穿过止退斜块563，也就能够防止两个卡箍组件之间的松动。
参见图6-图7、图13-图16，所述挂载机构包括挂载板130，所述挂载板130靠近上壳体110的端面上设置有至少两条槽板640、限位块620，两条槽板640之间为滑槽641；
所述滑槽641内可滑动安装有第一夹块610、第二夹块620，所述第一夹块610、第二夹块620分别与夹紧螺杆340通过螺纹旋合装配，且第一夹块610、第二夹块620与夹紧螺杆340旋合的螺纹旋向相反。当夹紧螺杆340周向转动时，第二夹块620在夹紧螺杆340轴向上与夹紧螺杆340同步靠近或远离移动。
所述夹紧螺杆340两端分别固定有限位螺母341，所述限位螺母341用于限制第一夹块610移动的最大位移。
所述第一夹块610、第二夹块620上分别设置有第一半弧槽612、第二半弧槽621，所述第一半弧槽612、第二半弧槽621在第一夹块610、第二夹块620贴紧后形成与受力杆210卡合装配的卡合圆孔。
所述第一夹块610上还设置有卡合凸块611，所述上壳体110上设置有与卡合凸块611卡合装配的卡合凹槽112。
挂载螺栓350穿过挂载板130后与固定板140装配固定，所述固定板140安装在无人机上，从而实现对固定板的挂载。
所述挂载板130与未与连接螺杆310(或上连杆311)装配的卡箍连接孔251通过挂载螺杆330装配固定，从而实现整个吊舱与无人机的挂载、装配。
使用时，直接转动挂载螺杆340即可驱动第一夹块610、第二夹块620相互靠近，从而使得卡合凸块611与卡合凹槽112卡合装配，第一半弧槽612、第二半弧槽621共同与受力杆210卡合装配。
所述挂载板130上还分别安装有风速仪710、摄像头720，风速仪同于检测风速，摄像头720用于获取图像，风速仪710、摄像头720信号端分别与控制器的不同信号端通信连接。
参见图13、图16，所述下壳体120的底面上还分别设置有第一安装孔123、第二安装孔124、第三安装孔125，所述第一安装孔123、第二安装孔124内分别安装有二氧化硫显示屏730、二氧化氮显示屏740，所述二氧化硫显示屏730、二氧化氮显示屏740通过控制器控制，且分别显示探测的二氧化硫、二氧化氮数值信息。所述二氧化硫显示屏730、二氧化氮显示屏740均为自带显示驱动器的显示器，控制器通过对显示驱动器(可以采用现有的显卡或显示驱动电路)发送指令来显示需要的信息。第三安装孔125通过密封堵800密封。
实施例三
参见图17，本实施例为实施例一和实施例二中吊舱的监测方法，包括如下步骤：
S1、吊舱内的监测系统通电，各个设备初始化；
S2、无线模块(GPRS模块)与地面服务器或控制主机建立网络连接；
S3、内置在控制器内部的软件与地面服务器或控制主机通过密钥配对验证，以获得指令收发权或数据交互权；
S4、控制器接收地面服务器或控制主机的控制指令，然后控制气泵、二氧化氮传感器、二氧化硫传感器开始工作；
S5、二氧化氮传感器、二氧化硫传感器采集气泵送来的气流中的二氧化氮、二氧化硫数据；
S6、二氧化氮传感器、二氧化硫传感器将采集的数据传送至二氧化氮传感器控制板、二氧化硫传感器控制板，数据经过二氧化氮传感器控制板、二氧化硫传感器控制板处理后转送至控制器，并通过控制器处理后通过无线模块回传至地面服务器或控制主机。
优选地，二氧化氮传感器、二氧化硫传感器通过初期阶段获得数据统一采用ppb单位进行处理以及传输，后续接收单元可以按照以下转换系数表将ppb浓度数据转换为mg/mm3浓度数据：
| 气体类型 | SO2 | NOX |
| 换算系数 | 2.857 | 2.054 |
换算系数，例如当前SO2浓度为100ppb，则转换为ug/mm3为100*2.86＝286ug/mm3。
参见图18，S3中，配对验证的过程如下：首先，通过地面设备(地面服务器或控制主机)在配对验证界面中输入监测吊舱的设备号(本实施例拟定为：吊舱中安装的SIM卡号)，之后向该号码发送相应的验证信息(本实施例拟定为：AXKJ)，吊舱在接收并验证配对信息后将系统中装配的二氧化硫传感器、二氧化氮传感器采集的信息发送回控制器，并进入数据采集与发送就绪阶段。
参见图19，在地面设备与吊舱进行配对验证后，地面设备即可对吊舱通过GSM短信方式进行相应操作，其中包括：
1)气体监测的开始与停止；
2)监测数据接收服务器地址的设定(可选)；吊舱需要按照控制端的指令执行对应操作。
气体监测的启动与停止部分功能拟初步采用的方式为：首先，尾气监测吊舱启动后首先完成对各个模块的初始化，包括对气体传感模组(二氧化氮传感器、二氧化硫传感器、二氧化氮传感器控制板、二氧化硫传感器控制板)进行一分钟的预热，然后搜索GPRS网络并连接；之后，等待地面设备发送开始采集的指令(拟定为“START”)，吊舱在接收到指令后，开始采集数据并将数据发送至地面设备，同时判断采集的浓度数据是否超过燃烧试验标定值，若浓度信息超标，则向地面设备发送通知短信。
本实施例采用STM32嵌入式平台传输监测数据，在获取到传感器模组输出数据的基础上按照SIM800模块的接口协议将气体浓度数据通过TCP/IP方式发送至地面设备。在监测数据发送周期方面，无人机平台监测吊舱拟定为5秒一次，固定监测点设备为1分钟一次。
发送时单次发送的数据长度为10字节，拟采用的数据格式如下：
其中，第1字节为起始位拟定为0xFF，第2字节为设备号用于确定数据发送设备的信息，第3-6字节位时间位Small Datetime，为所采集的数据的采集时间，该部分信息前2个字节存储base date(1900年1月1日)之后的天数。后2个字节存储午夜0点后的分钟数。第7-10字节为所采集的气体的浓度值，单位为ppb。
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)
1.一种用于检测大气污染的吊舱，其挂载在无人机上，其特征是：包括上壳体、下壳体、卡箍机构，所述上壳体、下壳体上分别安装由于天线、进气管，所述天线与无线模块通讯；所述进气管一端与下壳体外部连通、另一端与空气滤芯的进气端连通，空气滤芯的排气端通过管道与气泵的吸气口连通；
所述气泵的排气端通过管道与二氧化氮传感器的进气端连通，二氧化氮传感器的排气口通过管道与二氧化硫传感器的进气口连通，二氧化硫传感器的排气口与排气管一端连通，排气管另一端位于电气腔内或电气腔外；
所述气泵通过电机驱动，电机通过气泵驱动板控制、驱动，所述气泵驱动板用于控制电机的运行状态；气泵驱动板的控制端与控制器的第一信号端通信连接；
所述气泵驱动板的接电端与接线排的接出端导电连接，接线排的接入端通过导线与外部电源导电连接。
2.如权利要求1所述的吊舱，其特征是：所述上壳体内部为中空的电气腔，电气腔面向下壳体一端开口；
下壳体面向上壳体一端上设置有卡合凸缘，所述卡合凸缘与下壳体端面形成卡合台，且下壳体内部为与电气腔连通的扩展电气腔，所述卡合凸缘装入上壳体内且与电气腔内壁卡紧装配，所述卡合台与上壳体端面贴紧。
3.如权利要求1所述的吊舱，其特征是：所述二氧化氮传感器的信号端与二氧化氮传感器控制板的信号接入端通讯连接，二氧化氮传感器控制板用于采集二氧化氮传感器获得的电信号、并经过放大、滤波等处理后转换为数字信号；所述二氧化氮传感器的信号输出端与控制器的第二信号端通信连接；二氧化氮传感器、二氧化氮传感器控制板的接电端与接线排的接出端导电连接；
所述二氧化硫传感器的信号端与二氧化硫传感器控制板的信号接入端通讯连接，二氧化硫传感器控制板用于采集二氧化硫传感器获得的电信号、并经过放大、滤波等处理后转换为数字信号；所述二氧化硫传感器的信号输出端与控制器的第三信号端通信连接；二氧化硫传感器、二氧化硫传感器控制板的接电端与接线排的接出端导电连接。
4.如权利要求3所述的吊舱，其特征是：所述控制器、无线模块设置在主控板上，所述主控板上还设置有：
GPS模块，用于通过GPS进行定位；
内存，用于临时存储控制器需要的数据；
存储器，用于存储数据；
所述GPS模块的信号端、无线模块的信号端、内存的信号端、存储器的信号端分别与控制器的不同信号端通信连接。
5.如权利要求1所述的吊舱，其特征是：所述卡箍机构，包括两个卡箍组件、以及连接两个卡箍组件的连接装置，所述卡箍组件包括压板、受力杆、卡箍支杆、卡箍连接板，所述压板一端面与上壳体的端面或下壳体的端面贴紧、另一端面上设置有压杆半轴套，所述压杆半轴套与卡紧半轴套装配；
所述卡箍支杆一端固定在卡箍连接板上、另一端上设置有支杆半轴套，卡紧半轴套与支杆半轴套装配；所述卡箍连接板上设置有至少两个卡箍连接孔。
6.如权利要求5所述的吊舱，其特征是：连接装置为挂扣组件，所述挂扣组件包括上连杆、下连杆，所述上连杆一端与一个卡箍组件的卡箍连接板装配固定、另一端与第一连块装配固定；
下连杆与另一个卡箍组件的卡箍连接板装配固定、另一端与第二连块装配固定；
所述上连杆穿过第一连块，且所述第二连块上设置有与上连杆端部插接的盲槽，所述第一连块上还设置有挂扣，所述挂扣与第一连块之间形成挂扣槽；
所述第二连块固定有挂扣铰接板，所述挂扣铰接板通过第一销轴与挂扣连板一端铰接，所述挂扣连板另一端与挂扣拉手连接固定；
所述挂扣铰接板还通过第二销轴与铰接块铰接，铰接块固定在拉扣的一端，所述拉扣另一端上固定有挂扣条，所述挂扣条卡装入挂扣槽内且通过将挂扣拉手向下壳体转动以通过挂扣条将第一连块向第二连块拉紧。
7.如权利要求6所述的吊舱，其特征是：还包括止退斜块，所述止退斜块呈三角体，其一侧面为驱动斜面，所述驱动斜面向外且与挂扣铰接板呈夹角设置；
所述挂扣铰接板上设置有能使止退斜块完全装入的让位槽、导向通孔，所述导向通孔一端与让位槽连通、另一端贯穿挂扣铰接板；
所述止退斜块与导向杆一端装配固定，导向杆另一端套装弹簧后、穿过导向通孔，最后与拉钮装配固定；初始状态时，所述止退斜块在弹簧作用下伸出让位槽。
8.一种吊舱的监测方法，其特征是：包括如下步骤：
S1、吊舱内的监测系统通电，各个设备初始化；
S2、无线模块与地面服务器或控制主机建立网络连接；
S3、内置在控制器内部的软件与地面服务器或控制主机通过密钥配对验证，以获得指令收发权或数据交互权；
S4、控制器接收地面服务器或控制主机的控制指令，然后控制气泵、二氧化氮传感器、二氧化硫传感器开始工作；
S5、二氧化氮传感器、二氧化硫传感器采集气泵送来的气流中的二氧化氮、二氧化硫数据；
S6、二氧化氮传感器、二氧化硫传感器将采集的数据传送至二氧化氮传感器控制板、二氧化硫传感器控制板，数据经过二氧化氮传感器控制板、二氧化硫传感器控制板处理后转送至控制器，并通过控制器处理后通过无线模块回传至地面服务器或控制主机。
9.如权利要求8所述的监测方法，其特征是：S3中，配对验证的过程如下：首先，通过地面设备在配对验证界面中输入监测吊舱的设备号，之后向该号码发送相应的验证信息，吊舱在接收并验证配对信息后将系统中装配的二氧化硫传感器、二氧化氮传感器采集的信息发送回控制器，并进入数据采集与发送就绪阶段。
10.如权利要求8所述的监测方法，其特征是：在地面设备与吊舱进行配对验证后，地面设备即可对吊舱通过GSM短信方式进行相应操作，其中包括：
气体监测的开始与停止；
监测数据接收服务器地址的设定；
吊舱的启动与停止部分采用的方式为：首先，尾气监测吊舱启动后首先完成对各个模块的初始化，包括对气体传感模组进行一分钟的预热，然后搜索GPRS网络并连接；之后，等待地面设备发送开始采集的指令，吊舱在接收到指令后，开始采集数据并将数据发送至地面设备，同时判断采集的浓度数据是否超过燃烧试验标定值，若浓度信息超标，则向地面设备发送通知短信。
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