CN112834290A - 基于物联网的无人机搭载气体采样系统及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于物联网的无人机搭载气体采样系统及其装置，包括采样盘，所述采样盘的顶部通过螺栓固定连接有空心盘，所述空心盘的顶部中央位置处通过螺栓固定连接有连接架，所述空心盘的内部中央位置处焊接有中心固定柱，且空心盘的内部底部靠近中心固定柱的一侧位置处通过螺栓固定连接有采样管。该基于物联网的无人机搭载气体采样系统及其装置，通过活塞盘在采样管内的活塞式移动，可以将外部空气在负压吸引力的作用下抽入采样管中，多个采样管的协同配合可以实现多位置的气体采样，提高气体采样装置单趟气体采样的效率，通过采样系统实现多位置多高度的气体采样，并将气体采样信息进行展示和传递，实现远程控制和信息传输。

Description

基于物联网的无人机搭载气体采样系统及其装置
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，具体为基于物联网的无人机搭载气体采样系统及其装置。
背景技术
无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。
但是，现有的气体采样大多通过无人机作为飞行设备并搭在采样装置进行气体的采样，以便提高气体采样的便捷性，现有的无人机搭载的气体采样系统和装置难以进行精确位置上的气体采样，采样精度低和采样效率低的问题，装置采样后容易出现气体中的颗粒物附着的现象，进而造成后续采样结果受到影响，进一步的降低采样的精度。
发明内容
本发明的目的在于提供基于物联网的无人机搭载气体采样系统及其装置，以解决上述背景技术中提出现有的无人机搭载的气体采样系统和装置难以进行精确位置上的气体采样，采样精度低和采样效率低的问题，装置采样后容易出现气体中的颗粒物附着的现象，进而造成后续采样结果受到影响，进一步的降低采样的精度的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于物联网的无人机搭载气体采样系统及其装置，包括采样盘，所述采样盘的顶部通过螺栓固定连接有空心盘，所述空心盘的顶部中央位置处通过螺栓固定连接有连接架，所述空心盘的内部中央位置处焊接有中心固定柱，且空心盘的内部底部靠近中心固定柱的一侧位置处通过螺栓固定连接有采样管，所述中心固定柱的一侧外壁上通过螺栓固定连接有液压缸，所述液压缸的一端通过伸缩杆连接有活塞盘，所述活塞盘的一侧外壁上通过螺栓固定连接有固定盘，所述固定盘的内部中央位置处通过螺栓固定连接有微型马达，所述微型马达的一端通过转轴转动连接有刷盘，所述采样管的一端嵌入有单向管，所述采样管的一侧外壁上通过螺栓固定连接有微型水泵和水箱，所述微型水泵位于水箱的一侧，所述水箱的顶部中央位置处通过螺纹旋合连接有水箱盖，所述固定盘的一侧外壁上通过螺栓固定连接有喷嘴，所述喷嘴与微型水泵之间通过螺栓固定连接有伸缩软管，所述采样管的底部靠近单向管的一侧位置处通过螺栓固定连接有电动截止阀，且采样管的顶部靠近电动截止阀的上方位置处通过螺栓固定连接有抽气泵，所述抽气泵的一端通过螺栓固定连接有取样管，所述单向管的一侧内壁上通过转杆转动连接有挡板，所述挡板与单向管内壁之间焊接有弹簧，所述单向管的一侧内壁上靠近挡板与弹簧之间焊接有限位块，所述空心盘的内部底部通过螺栓固定连接有微型液压泵、分流油通阀和电控盒，所述分流油通阀位于微型液压泵与电控盒之间，所述电控盒的内部通过螺栓固定连接有控制器、无线信号收发器、GPS定位器和测距传感器，所述无线信号收发器和GPS定位器位于控制器与测距传感器之间，所述无线信号收发器位于GPS定位器的一侧，所述分流油通阀与液压缸之间通过螺栓固定连接有电磁阀，所述空心盘的内部底部靠近微型液压泵的一侧位置处通过螺栓固定连接有液压油箱，所述采样管的顶部嵌入有高度显示屏。
优选的，所述分流油通阀和液压油箱与微型液压泵之间均通过螺栓固定连接有油管，所述微型水泵与水箱之间和采样管与抽气泵之间均通过螺栓固定连接有水管。
优选的，所述微型马达、微型水泵、电动截止阀、抽气泵、微型液压泵、无线信号收发器、GPS定位器、测距传感器、电磁阀和高度显示屏均与控制器电性连接。
优选的，所述液压缸和活塞盘均共设置有八个，且八个液压缸和八个活塞盘分别对称设置在中心固定柱的一侧外壁上和采样盘的内部底部。
优选的，所述采样管为空心管状结构，所述连接架的顶部开设有通孔。
优选的，所述固定盘和刷盘之间通过滑块和弧形槽滑动连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于物联网的无人机搭载气体采样系统及其装置，通过活塞盘在采样管内的活塞式移动，可以将外部空气在负压吸引力的作用下抽入采样管中，多个采样管的协同配合可以实现多位置的气体采样，提高气体采样装置单趟气体采样的效率，通过采样系统的配合，可以实现多位置多高度的气体采样，并将气体采样信息进行展示和传递，实现远程控制和信息传输，通过采样管内可以高速转动和横向移动的刷盘，并在水流的冲洗下，可以对采样管的内壁进行清洗，保证采样管内部的清洁，避免下一次气体采样时出现残留气体对后续采样气体样本的影响，保证后续气体采样结构的精度。
附图说明
图1为本发明正视图；
图2为本发明采样盘俯视图；
图3为本发明采样管外部结构示意图；
图4为本发明采样管内部结构示意图；
图5为本发明单向管内部结构示意图；
图6为本发明系统的电路框图。
图中：1、采样盘；2、空心盘；3、连接架；4、中心固定柱；5、采样管；6、液压缸；7、活塞盘；8、固定盘；9、微型马达；10、刷盘；11、单向管；12、微型水泵；13、水箱；14、水箱盖；15、喷嘴；16、伸缩软管；17、电动截止阀；18、抽气泵；19、取样管；20、转杆；21、挡板；22、弹簧；23、限位块；24、微型液压泵；25、分流油通阀；26、电控盒；27、控制器；28、无线信号收发器；29、GPS定位器；30、测距传感器；31、电磁阀；32、液压油箱；33、高度显示屏。
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：基于物联网的无人机搭载气体采样系统及其装置，包括采样盘1，采样盘1的顶部通过螺栓固定连接有空心盘2，空心盘2的顶部中央位置处通过螺栓固定连接有连接架3，空心盘2的内部中央位置处焊接有中心固定柱4，且空心盘2的内部底部靠近中心固定柱4的一侧位置处通过螺栓固定连接有采样管5，中心固定柱4的一侧外壁上通过螺栓固定连接有液压缸6，液压缸6的一端通过伸缩杆连接有活塞盘7，活塞盘7的一侧外壁上通过螺栓固定连接有固定盘8，固定盘8的内部中央位置处通过螺栓固定连接有微型马达9，微型马达9的一端通过转轴转动连接有刷盘10，采样管5的一端嵌入有单向管11，采样管5的一侧外壁上通过螺栓固定连接有微型水泵12和水箱13，微型水泵12位于水箱13的一侧，水箱13的顶部中央位置处通过螺纹旋合连接有水箱盖14，固定盘8的一侧外壁上通过螺栓固定连接有喷嘴15，喷嘴15与微型水泵12之间通过螺栓固定连接有伸缩软管16，采样管5的底部靠近单向管11的一侧位置处通过螺栓固定连接有电动截止阀17，且采样管5的顶部靠近电动截止阀17的上方位置处通过螺栓固定连接有抽气泵18，抽气泵18的一端通过螺栓固定连接有取样管19，单向管11的一侧内壁上通过转杆20转动连接有挡板21，挡板21与单向管11内壁之间焊接有弹簧22，单向管11的一侧内壁上靠近挡板21与弹簧22之间焊接有限位块23，空心盘2的内部底部通过螺栓固定连接有微型液压泵24、分流油通阀25和电控盒26，分流油通阀25位于微型液压泵24与电控盒26之间，电控盒26的内部通过螺栓固定连接有控制器27、无线信号收发器28、GPS定位器29和测距传感器30，无线信号收发器28和GPS定位器29位于控制器27与测距传感器30之间，无线信号收发器28位于GPS定位器29的一侧，分流油通阀25与液压缸6之间通过螺栓固定连接有电磁阀31，空心盘2的内部底部靠近微型液压泵24的一侧位置处通过螺栓固定连接有液压油箱32，采样管5的顶部嵌入有高度显示屏33。
本发明中：分流油通阀25和液压油箱32与微型液压泵24之间均通过螺栓固定连接有油管，微型水泵12与水箱13之间和采样管5与抽气泵18之间均通过螺栓固定连接有水管；便于液压油、水和空气进行流动。
本发明中：微型马达9、微型水泵12、电动截止阀17、抽气泵18、微型液压泵24、无线信号收发器28、GPS定位器29、测距传感器30、电磁阀31和高度显示屏33均与控制器27电性连接；便于进行抽气采样的控制。
本发明中：液压缸6和活塞盘7均共设置有八个，且八个液压缸6和八个活塞盘7分别对称设置在中心固定柱4的一侧外壁上和采样盘1的内部底部；便于采集多管气体样本。
本发明中：采样管5为空心管状结构，连接架3的顶部开设有通孔；便于将采样装置安装固定在无人机上。
本发明中：固定盘8和刷盘10之间通过滑块和弧形槽滑动连接；保证刷盘10转动的稳定性。
工作原理：在使用时，将装置通过连接架3安装固定在无人机的下方，将无人机系统与装置内的控制器27进行连接，实现系统之间的对接，无人机通过自身的飞行能力带动采样盘1升空，在进行气体采样时，通过GPS定位器29进行采样地点的定位，并通过测距传感器30进行采样高度的定位，当无人机将采样盘1移动到所需的采样位置时，控制器27控制微型液压泵24工作，电动截止阀17打开，微型液压泵24将液压油箱32中的液压油抽入分流油通阀25，其中一个电磁阀31打开，液压油进入液压缸6中，液压缸6通过伸缩杆带动活塞盘7在采样管5内移动，活塞盘7将采样管5中的空气通过电动截止阀17排出，电动截止阀17关闭，微型液压泵24关闭，液压油回流，活塞盘7在采样管5内反向移动，采样管5内的负压环境使得外部空气通过单向管11进入采样管5，实现气体的采样，在气体穿过单向管11时，挡板21向内侧转动，弹簧22拉伸，完成采样后，在弹簧22的拉力作用下和限位块23的限位下，挡板21将单向管11密封，控制器27将采样时的位置信息和高度信息显示在高度显示屏33上，便于后续取样时知道每个采样管5内的气体信息，完成多位置多高度采样后，无人机将采样盘1带回，通过抽气泵18将采样管5内的气体通过取样管19抽出，电动截止阀17打开，微型水泵12将水箱13中的水通过伸缩软管16抽入喷嘴15中，最后通过喷嘴15喷在采样管5内壁上，微型马达9通过转轴带动刷盘10，刷盘10与采样管5内壁接触摩擦，并在液压缸6的推动下实现刷盘10的横向移动，通过刷盘10对采样管5内壁的清洗保证采样管5内部的清洁，避免下一次气体采样时出现残留气体对后续采样气体样本的影响，保证后续气体采样结构的精度。
综上所述：该基于物联网的无人机搭载气体采样系统及其装置，通过活塞盘7在采样管5内的活塞式移动，可以将外部空气在负压吸引力的作用下抽入采样管5中，多个采样管5的协同配合可以实现多位置的气体采样，提高气体采样装置单趟气体采样的效率，通过采样系统的配合，可以实现多位置多高度的气体采样，并将气体采样信息进行展示和传递，实现远程控制和信息传输，通过采样管5内可以高速转动和横向移动的刷盘10，并在水流的冲洗下，可以对采样管5的内壁进行清洗，保证采样管5内部的清洁，避免下一次气体采样时出现残留气体对后续采样气体样本的影响，保证后续气体采样结构的精度。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.基于物联网的无人机搭载气体采样系统及其装置，包括采样盘(1)，其特征在于：所述采样盘(1)的顶部通过螺栓固定连接有空心盘(2)，所述空心盘(2)的顶部中央位置处通过螺栓固定连接有连接架(3)，所述空心盘(2)的内部中央位置处焊接有中心固定柱(4)，且空心盘(2)的内部底部靠近中心固定柱(4)的一侧位置处通过螺栓固定连接有采样管(5)，所述中心固定柱(4)的一侧外壁上通过螺栓固定连接有液压缸(6)，所述液压缸(6)的一端通过伸缩杆连接有活塞盘(7)，所述活塞盘(7)的一侧外壁上通过螺栓固定连接有固定盘(8)，所述固定盘(8)的内部中央位置处通过螺栓固定连接有微型马达(9)，所述微型马达(9)的一端通过转轴转动连接有刷盘(10)，所述采样管(5)的一端嵌入有单向管(11)，所述采样管(5)的一侧外壁上通过螺栓固定连接有微型水泵(12)和水箱(13)，所述微型水泵(12)位于水箱(13)的一侧，所述水箱(13)的顶部中央位置处通过螺纹旋合连接有水箱盖(14)，所述固定盘(8)的一侧外壁上通过螺栓固定连接有喷嘴(15)，所述喷嘴(15)与微型水泵(12)之间通过螺栓固定连接有伸缩软管(16)，所述采样管(5)的底部靠近单向管(11)的一侧位置处通过螺栓固定连接有电动截止阀(17)，且采样管(5)的顶部靠近电动截止阀(17)的上方位置处通过螺栓固定连接有抽气泵(18)，所述抽气泵(18)的一端通过螺栓固定连接有取样管(19)，所述单向管(11)的一侧内壁上通过转杆(20)转动连接有挡板(21)，所述挡板(21)与单向管(11)内壁之间焊接有弹簧(22)，所述单向管(11)的一侧内壁上靠近挡板(21)与弹簧(22)之间焊接有限位块(23)，所述空心盘(2)的内部底部通过螺栓固定连接有微型液压泵(24)、分流油通阀(25)和电控盒(26)，所述分流油通阀(25)位于微型液压泵(24)与电控盒(26)之间，所述电控盒(26)的内部通过螺栓固定连接有控制器(27)、无线信号收发器(28)、GPS定位器(29)和测距传感器(30)，所述无线信号收发器(28)和GPS定位器(29)位于控制器(27)与测距传感器(30)之间，所述无线信号收发器(28)位于GPS定位器(29)的一侧，所述分流油通阀(25)与液压缸(6)之间通过螺栓固定连接有电磁阀(31)，所述空心盘(2)的内部底部靠近微型液压泵(24)的一侧位置处通过螺栓固定连接有液压油箱(32)，所述采样管(5)的顶部嵌入有高度显示屏(33)。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的无人机搭载气体采样系统及其装置，其特征在于：所述分流油通阀(25)和液压油箱(32)与微型液压泵(24)之间均通过螺栓固定连接有油管，所述微型水泵(12)与水箱(13)之间和采样管(5)与抽气泵(18)之间均通过螺栓固定连接有水管。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的无人机搭载气体采样系统及其装置，其特征在于：所述微型马达(9)、微型水泵(12)、电动截止阀(17)、抽气泵(18)、微型液压泵(24)、无线信号收发器(28)、GPS定位器(29)、测距传感器(30)、电磁阀(31)和高度显示屏(33)均与控制器(27)电性连接。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的无人机搭载气体采样系统及其装置，其特征在于：所述液压缸(6)和活塞盘(7)均共设置有八个，且八个液压缸(6)和八个活塞盘(7)分别对称设置在中心固定柱(4)的一侧外壁上和采样盘(1)的内部底部。
5.根据权利要求1所述的基于物联网的无人机搭载气体采样系统及其装置，其特征在于：所述采样管(5)为空心管状结构，所述连接架(3)的顶部开设有通孔。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的无人机搭载气体采样系统及其装置，其特征在于：所述固定盘(8)和刷盘(10)之间通过滑块和弧形槽滑动连接。
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