CN112083129A - 一种用于环境监测的无人机机载传感器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于环境监测的无人机机载传感器装置，包括外壳，外壳内设置若干隔板，隔板将外壳内的空间分割成若干小空间，每个小空间内安装传感器，外壳上设有通气孔；外壳内还设置数据采集模块、无线传输模块、电源接口，其中，数据采集模块与传感器信号连接，数据采集模块用于实时采集传感器的数据，无线传输模块与数据采集模块信号连接，无线传输模块用于将数据采集模块采集的数据传输到地面，电源接口用于给传感器供电。该装置可解决机载大气监测传感器数据有效采集及实时传输问题，满足大气污染立体监测需求，为环境污染溯源与找到污染成因提供有效数据支撑。
Description
技术领域
本发明属于监测设备附属装置的技术领域，尤其涉及一种用于环境监测的无人机机载传感器装置。
背景技术
随着经济快速发展与城镇化水平不断提高,我国主要大气污染物排放量已远远超出大气环境承载能力,导致了以细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)为特征的区域性大气复合污染问题日益突出。国家正下大力气解决大气污染问题。但为了解决污染问题，首先必须弄清楚污染形成原因，掌握污染源，然后进行针对性的治理与污染源控制。这就需要进行大气污染监测，从而掌握污染程度及污染形成过程。目前大部分的大气环境监测手段通过在地面上的测量，该测量手段有比较大的局限性，不能进行较好的立体监测，因此获得的监测数据不能很好反映污染的实际情况，而无人机可进行空中立体巡航，如基于无人机搭载环境传感器进行数据采集，则可以获得空间立体数据信息，将对地面环境监测手段是一个有效补充。
然而机载的传感器需要一个安装装置，并配备必要的条件使其能正常工作并采集有效数据，鉴于此，本发明设计该装置以适用于无人机飞行条件下的环境数据采集工作。
发明内容
本发明提供了一种用于环境监测的无人机机载传感器装置，以解决机载大气监测传感器数据有效采集及实时传输问题，满足大气污染立体监测需求，为环境污染溯源与找到污染成因提供有效数据支撑。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种用于环境监测的无人机机载传感器装置，包括外壳，所述外壳内设置若干隔板，所述隔板将所述外壳内的空间分割成若干小空间，每个小空间内安装一个传感器，搭载传感器的种类多样，如便捷式的PM2.5传感器、臭氧传感器、二氧化硫及二氧化氮传感器等，只要尺寸及重量不超限都可以搭载，从而满足环境气体监测的多样性需求，所述外壳上设有通气孔与外部通气；
所述外壳内还设置数据采集模块、无线传输模块、电源接口，其中，所述数据采集模块与所述传感器信号连接，所述数据采集模块用于实时采集所述传感器的数据，所述无线传输模块与所述数据采集模块信号连接，所述无线传输模块用于将所述数据采集模块采集的数据传输到地面，所述电源接口用于给所述传感器供电。
优选的，所述外壳内还设置微型气泵，为传感器提供外部有效气体，所述微型气泵的进气口连接进气管，所述进气管伸出到无人机机舱外，根据无人机气动结构，固定在合适的地方，如机头前方等可有效采集到外部气体，每个传感器与泵的输出端通过连接管相连，以实时获得气泵输出的气体进行相应成分的测量。
优选地，所述外壳内还设置位置传感器，所述位置传感器均与所述无线传输模块、所述数据采集模块信号连接，用于实时获取所述机载传感器装置所在位置，通过数据采集模块及无线传输模块可同步将位置信息传回地面。
优选地，所述隔板为伸缩式隔板，每个小空间根据所要安放的传感器尺寸进行调整，从而起到固定传感器目的，充分利用外壳内有限的空间。
优选地，考虑无人机载重情况，所述外壳的材料为轻质且不易损坏的碳纤维或钢化玻璃。
优选地，所述外壳的形状为长方形或正方形或其他几何形状。
本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
(1)该装置适用于将便捷式环境监测传感器安装在无人机上，并且采用隔板设计，可搭载多种传感器，能有效采集空中环境气体，数据采集模块和无线传输模块将传感器采集的数据实时传回地面，满足大气污染立体检测需求，为环境污染溯源与找到污染成因提供有效数据支撑。
(2)装置中的隔板设计具有可扩展性，能灵活适用不同尺寸传感器，最大限度利用空间。
(3)配备微型气泵可使采集的环境气体的有效性，从而保证测量结果的有效性。
(4)该装置能实时采集数据并对数据进行实时回传给地面，从而地面上能实时动态观测空间上不同位置的大气污染成分信息。
附图说明
图1为本发明实施例的用于环境监测的无人机机载传感器装置。
附图标记说明：1-外壳；2-隔板；3-电源接口；4-传感器；5-数据采集模块及无线传输模块；6-微型气泵；7-进气管；8-连接管；9-位置传感器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种环境监测的无人机机载传感器装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
参看图1，本实施例提供了一种用于环境监测的无人机机载传感器装置，包括外壳1，外壳1的形状可依据无人机舱形状设计，可设计为长方形或正方形或其他几何形状，设计原则是尽可能充分利用机舱内空间，以便可装备更多传感器，考虑到无人机的载重情况，外壳1的材料为碳纤维或钢化玻璃，质量轻且硬度较强，不易损坏，外壳1上设有与外部通气的通气孔；
外壳1内设置若干隔板2，隔板2将外壳1内的空间分割成若干小空间，每个小空间内安装一个传感器4，传感器4比较小型化，轻便级环境传感器4，如便捷式的PM2.5传感器4、臭氧传感器4、二氧化硫及二氧化氮传感器4等，只要尺寸及重量不超限都可以搭载，从而满足环境气体监测的多样性需求，并且隔板2设计成伸缩式，隔板2可根据传感器4大小尺寸进行移动，以满足不同尺寸传感器4的安装需求，充分利用有限的装置空间；
如图1所示，外壳1内还设置数据采集模块、无线传输模块、电源接口3，数据采集模块及无线传输模块5集成一体安装到外壳1上，其中，数据采集模块通过标准串口或USB等常见接口与传感器4信号连接，数据采集模块用于实时采集传感器4的数据，无线传输模块与数据采集模块信号连接，无线传输模块用于将数据采集模块采集的数据传输到地面，可通过4G、5G或433M等进行远距离传输，将数据实时传输给地面接收系统，电源接口3用于给传感器4供电，每个小空间内提供一个电源接口3，供电电压可提供3.3v、5v、12v等，满足传感器4的供电需求。
另外，外壳1内还设置微型气泵6，为了给传感器4提供能反映外部真实的气体，微型气泵6的进气口连接进气管7，进气管7伸出到无人机机舱外，根据无人机气动结构，固定在合适的地方，如机头前方等可有效采集到外部气体，每个传感器4与微型气泵6的输出端通过连接管8相连，以实时获得气泵输出的气体进行相应成分的测量。
外壳1内还设置位置传感器9，例如GPS/北斗接收机模块和气压高度计模块，GPS/北斗接收机模块和气压高度计模块分别与无线传输模块、数据采集模块信号连接，用于实时获取机载传感器4装置所在位置，通过数据采集模块及无线传输模块可同步将位置信息传回地面。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明做出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。
Claims (6)
1.一种用于环境监测的无人机机载传感器装置，其特征在于，包括外壳，所述外壳内设置若干隔板，所述隔板将所述外壳内的空间分割成若干小空间，每个小空间内安装传感器，所述外壳上设有通气孔；
所述外壳内还设置数据采集模块、无线传输模块、电源接口，其中，所述数据采集模块与所述传感器信号连接，所述数据采集模块用于实时采集所述传感器的数据，所述无线传输模块与所述数据采集模块信号连接，所述无线传输模块用于将所述数据采集模块采集的数据传输到地面，所述电源接口用于给所述传感器供电。
2.根据权利要求1所述的用于环境监测的无人机机载传感器装置，其特征在于，所述外壳内还设置微型气泵，所述微型气泵的进气口连接进气管，所述进气管伸出到无人机机舱外，每个所述传感器与微型气泵的输出端通过连接管相连。
3.根据权利要求1所述的用于环境监测的无人机机载传感器装置，其特征在于，所述外壳内还设置位置传感器，所述位置传感器均与所述无线传输模块、所述数据采集模块信号连接，用于实时获取所述机载传感器装置所在位置。
4.根据权利要求1所述的用于环境监测的无人机机载传感器装置，其特征在于，所述隔板为伸缩式隔板。
5.根据权利要求1所述的用于环境监测的无人机机载传感器装置，其特征在于，所述外壳的材料为碳纤维或钢化玻璃。
6.根据权利要求1所述的用于环境监测的无人机机载传感器装置，其特征在于，所述外壳的形状为长方形或正方形。
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