CN114113467A - 基于机载式大气监测模块和gps的大气污染溯源分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于机载式大气监测模块和GPS的大气污染溯源分析系统，包括用于与无人机配合装配的壳体，壳体包括布置其内侧的第一内置腔及第二内置腔；第一内置腔内安装有电路板、设于该电路板一侧的GPS定位模块以及设于电路板另一侧的主蓄电池，电路板及GPS定位模块均与主蓄电池电连接；第二内置腔内安装有用于对区域上空大气进行监测的空气监测模块；第二内置腔一侧开设有供上空大气进入至第二内置腔内部的窗口；电路板上具有控制器、存储器、放大器、转换器及通信模块；该GPS定位模块用于锁定大气污染源区域；然而，无人机可进行空中立体巡航，对区域上空大气污染因子进行监测，以及可以进行污染源及低矮面源的溯源工作，充分发挥智能化监管优势。
Description
技术领域
本发明属于大气污染溯源监测技术领域，具体为基于机载式大气监测模块和GPS的大气污染溯源分析系统。
背景技术
城市工业园区是当地经济发展的主动力，并且为区域经济发展做出了极其重大的贡献。然而随着工业园区的迅速发展，工业园区的环境质量越来越差，污染也越来越重。尤其是大气污染，给当地的环境质量和人们的生命安全造成了巨大的威胁和伤害。
而大气污染是由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境的现象。大气污染具有突发性、瞬时性的特点。
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。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。
目前大部分的大气污染溯源分析监测系统是通过在地面上的测量，该测量手段有比较大的局限性，不能进行较好的监测，因而有必要针对这类大气污染溯源分析监测系统进行研究和改进；为了解决上述问题，故提出本申请的构思。
发明内容
本发明的目的是提供基于机载式大气监测模块和GPS的大气污染溯源分析系统，以解决现有技术存在的上述缺陷中的至少一种。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：基于机载式大气监测模块和GPS的大气污染溯源分析系统，包括用于与无人机配合装配的壳体，所述壳体包括布置其内侧的第一内置腔及第二内置腔；
所述第一内置腔内安装有电路板、设于该电路板一侧的GPS定位模块以及设于所述电路板另一侧的主蓄电池，所述电路板及所述GPS定位模块均与所述主蓄电池电连接；
所述第二内置腔内安装有用于对区域上空大气进行监测的空气监测模块；
所述第二内置腔一侧开设有供上空大气进入至所述第二内置腔内部的窗口；
所述电路板上具有控制器、存储器、放大器、转换器及通信模块，所述控制器分别与所述存储器、所述放大器、所述转换器及所述通信模块电连接；
该GPS定位模块用于锁定大气污染源区域，且所述GPS定位模块与所述控制器电连接。
本发明的进一步改进，所述壳体上且位于窗口外侧固定有防雨罩，所述防雨罩具有罩体及外沿部，所述外沿部设位于所述罩体边沿周围，且与其融为一体，该外沿部用于固定。
本发明的进一步改进，所述罩体包括呈弧状的第一挡板、分别布置于所述第一挡板两端的第二挡板和第三挡板以及布置于所述第一挡板一侧的、且位于所述第二挡板与所述第三挡板之间的第四挡板，其中，所述第四挡板上具有若干通孔。
本发明的进一步改进，所述壳体顶部四角均固定有吊杆，所述吊杆远离所述壳体的一端固定连接有安装板，所述安装板用于与无人机配合固定。
本发明的进一步改进，所述壳体外侧安装有声光报警器，所述声光报警器与所述通信模块通信连接。
本发明的进一步改进，所述控制器的输出端与声光报警器的输入端连接。
本发明的进一步改进，所述窗口上固定有防护网。
本发明的进一步改进，所述空气监测模块的输出端与放大器的输入端连接，所述放大器的输出端与A/D转换器的输入端连接，所述A/D转换器的输出端与控制器的输入端连接，所述控制器的输出端与存储器的输入端连接。
本发明的进一步改进，所述控制器的输出端与通信模块的输入端连接。
本发明的进一步改进，所述控制器的输出端与GPS定位模块的输入端连接，所述GPS定位模块的输出端与天线的输入端连接。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
该种基于机载式大气监测模块和GPS的大气污染溯源分析系统，包括用于与无人机配合装配的壳体，所述壳体包括布置其内侧的第一内置腔及第二内置腔；所述第一内置腔内安装有电路板、设于该电路板一侧的GPS定位模块以及设于所述电路板另一侧的主蓄电池，所述电路板及所述GPS定位模块均与所述主蓄电池电连接；所述第二内置腔内安装有用于对区域上空大气进行监测的空气监测模块；所述第二内置腔一侧开设有供上空大气进入至所述第二内置腔内部的窗口；所述电路板上具有控制器、存储器、放大器、转换器及通信模块，所述控制器分别与所述存储器、所述放大器、所述转换器及所述通信模块电连接；该GPS定位模块用于锁定大气污染源区域，且所述GPS定位模块与所述控制器电连接；通过上述设计，无人机可进行空中立体巡航，对区域上空大气污染因子进行监测，以及可以进行污染源及低矮面源的溯源工作，充分发挥智能化监管优势；
其次，对区域上空大气污染因子进行监测时，大气会通过窗口进入到第二内置腔内供空气监测模块的监测；
再次，通过防雨罩，则可以在下雨的时候，有效的防止雨水透过窗口进入壳体内，从而起到一定的防水作用；进而利用防护网，可以有效的防止异物进入第二内置腔内，以起到防护的作用。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；；
图2为本发明壳体俯视剖面结构示意图；
图3为本发明防雨罩的整体结构示意图；
图4为本发明无人机的立体结构示意图；
图5为本发明的系统模块框图。
图中：1、壳体；101、第一内置腔；102、第二内置腔；2、吊杆；3、安装板；4、防雨罩；401、外沿部；402、罩体；403、第一挡板；404、第二挡板；405、第三挡板；406、第四挡板；407、通孔；5、声光报警器；6、天线； 7、电路板；8、窗口；9、防护网；10、空气监测模块；11、GPS定位模块； 12、控制器；13、存储器；14、放大器；15、A/D转换器；16、主蓄电池；17、充电口；18、副蓄电池；19、通信模块；20、无人机；201、支架；202、安装座。21、后台管理中心；22、检测现场；23、指挥中心；24、移动设备；25、任意地点。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。
下面结合具体实施例对本发明作更详细的描述，但本发明的实施方式不限于此，实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。对于未特别注明的工艺参数或条件，可参照常规技术进行。
请参阅图1-图5所示，本具体实施方式采用的技术方案是：基于机载式大气监测模块和GPS的大气污染溯源分析系统，包括用于与无人机20配合装配的壳体1，壳体1包括布置其内侧的第一内置腔101及第二内置腔102；第一内置腔101内安装有电路板7、设于该电路板7一侧的GPS定位模块11以及设于电路板7另一侧的主蓄电池16，电路板7及GPS定位模块11均与主蓄电池16电连接；第二内置腔102内安装有用于对区域上空大气进行监测的空气监测模块10；第二内置腔102一侧开设有供上空大气进入至第二内置腔102 内部的窗口8；电路板7上具有控制器12、存储器13、放大器14、转换器及通信模块19，控制器12分别与存储器13、放大器14、转换器及通信模块19 电连接；该GPS定位模块11用于锁定大气污染源区域，且GPS定位模块11 与控制器12电连接。
壳体1上且位于窗口8外侧固定有防雨罩4，防雨罩4具有罩体402及外沿部401，外沿部401设位于罩体402边沿周围，且与其融为一体，该外沿部 401用于固定罩体402包括呈弧状的第一挡板403、分别布置于第一挡板403 两端的第二挡板404和第三挡板405以及布置于第一挡板403一侧的、且位于第二挡板404与第三挡板405之间的第四挡板406，其中，第四挡板406上具有若干通孔407；而外沿部401可以通过固定件与壳体1固定。
空气监测模块10安装在壳体1内部前侧，GPS定位模块11、电路板7以及主蓄电池16均安装在壳体1内部后侧，其中，主蓄电池16一侧具有与其连接的副蓄电池18；然而，GPS定位模块11、电路板7以及副蓄电池18从左到右依次布置，主蓄电池16位于副蓄电池18后方，天线6嵌入安装在壳体1 上端中间，声光报警器5固定安装在壳体1侧面，壳体1前端设有窗口8，窗口8上固定有防护网9，壳体1上且位于窗口8外侧固定有防雨罩4，通过设置窗口8，可使空气进入壳体1内部，而在窗口8内部设置防护网9，可以防止异物进入壳体1内部，然后通过在窗口8外侧设置防雨罩4，且防雨罩4下端为开口端，可以在下雨天使用时，防止雨水沿着窗口8进入壳体1内部，从而起到一定的防水作用。
空气监测模块10与主蓄电池16电性连接，声光报警器5与副蓄电池18 电性连接，电路板7包括控制器12、存储器13、放大器14、A/D转换器15 以及通信模块19，空气监测模块10的输出端与放大器14的输入端连接，放大器14的输出端与A/D转换器15的输入端连接，A/D转换器15的输出端与控制器12的输入端连接，控制器12的输出端与存储器13的输入端连接，通过空气监测模块10，可以进行监测大气污染，空气监测模块10将监测到的数据输入放大器14，之后放大器14输入A/D转换器15，最后A/D转换器15输入控制器12；该通信模块19可以为NB-IOT通信模块19，但不仅限于该NB-IOT 通信模块，其他型号的通信模块也适用于本实施例。
控制器12的输出端与通信模块19的输入端连接，通过控制器12，可以分析监测到的大气污染数据，并通过通信模块19发送空气监测模块10监测到的大气污染数据至后台管理中心21，便于人机交互；该后台管理中心21与通信模块19信号连接；控制器12的输出端与GPS定位模块11的输入端连接， GPS定位模块11的输出端与天线6的输入端连接，通过控制器12，还可以利用GPS定位模块11和天线6的配合发送定位信号至后台管理中心21，便于人机交互，这样不仅监测方便，增进了智能化监管的优势。
需要理解的是，该后台管理中心21的应用场景可以为检测现场22、指挥中心23、移动设备24甚至可以为任意地点25。
壳体1外侧安装有声光报警器5，声光报警器5与通信模块19通信连接；控制器12的输出端与声光报警器5的输入端连接；通过设置声光报警器5，可以当无人机20故障摔落时，因为可以利用手机发送信息至通信模块19，通信模块19将信息传输至控制器12，控制器12使声光报警器5启动，不仅可以通过GPS定位模块11知道无人机20的位置，而且通过使声光报警器5报警，利于使用者寻找到无人机20。
壳体1顶部四角均固定有吊杆2，吊杆2远离壳体1的一端固定连接有安装板3，安装板3用于与无人机20配合固定，通过安装板3与无人机20固定，可以使无人机20通过吊杆2吊着壳体1移动；其中，无人机20上具有支架 201及布置在支架201上的至少四个安装座，该安装座用于与吊杆2上的安装板3连接固定；而固定的方式可以通过固定件将两者连接固定。
壳体1一侧设有充电口17，充电口17分别与主蓄电池16和副蓄电池18 电性连接，通过设置充电口17，可以进行主蓄电池16和副蓄电池18的充电工作。
其中，该壳体1的材质可以采用铝合金材料；铝合金具有密度低、力学性能佳、加工性能好、及抗腐蚀性能优良等特点；将其应用与本实施例的壳体1 中，使其质轻抗压强度高，经久耐用，便于搭载运输；并且阻隔性能好，可阻挡阳光；对于壳体1与无人机20搭载配合使用来说，尤其是其材料轻的特性，对无人机20起到降低飞行动力负担的作用。另外，该壳体1的材质还可有采用ABS塑料，而ABS塑料是一种原料易得、综合性能良好、价格便宜、用途广泛的“坚韧、质硬、刚性”材料；然而壳体1通过采用ABS塑料来说，在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度，且具有优良的力学性能，其冲击强度及耐磨性较好；并且其相对于铝合金材料制作成本较低；然而，可以根据用户的需求来制定所需的材料，可以采用铝合金材料，或者采用ABS 塑料。需要说明的是，除采用上述材料外，其它材料也可适用于本实施例。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。其中，可拆卸安装的方式有多种，例如，可以通过插接与卡扣相配合的方式，又例如，通过螺栓连接的方式等。
以上结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。
上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.基于机载式大气监测模块和GPS的大气污染溯源分析系统，包括用于与无人机配合装配的壳体，其特征在于：所述壳体包括布置其内侧的第一内置腔及第二内置腔；
所述第一内置腔内安装有电路板、设于该电路板一侧的GPS定位模块以及设于所述电路板另一侧的主蓄电池，所述电路板及所述GPS定位模块均与所述主蓄电池电连接；
所述第二内置腔内安装有用于对区域上空大气进行监测的空气监测模块；
所述第二内置腔一侧开设有供上空大气进入至所述第二内置腔内部的窗口；
所述电路板上具有控制器、存储器、放大器、转换器及通信模块，所述控制器分别与所述存储器、所述放大器、所述转换器及所述通信模块电连接；
该GPS定位模块用于锁定大气污染源区域，且所述GPS定位模块与所述控制器电连接。
2.如权利要求1所述的基于机载式大气监测模块和GPS的大气污染溯源分析系统，其特征在于：所述壳体上且位于窗口外侧固定有防雨罩，所述防雨罩具有罩体及外沿部，所述外沿部设位于所述罩体边沿周围，且与其融为一体，该外沿部用于固定。
3.如权利要求2所述的基于机载式大气监测模块和GPS的大气污染溯源分析系统，其特征在于：所述罩体包括呈弧状的第一挡板、分别布置于所述第一挡板两端的第二挡板和第三挡板以及布置于所述第一挡板一侧的、且位于所述第二挡板与所述第三挡板之间的第四挡板，其中，所述第四挡板上具有若干通孔。
4.如权利要求1所述的基于机载式大气监测模块和GPS的大气污染溯源分析系统，其特征在于：所述壳体顶部四角均固定有吊杆，所述吊杆远离所述壳体的一端固定连接有安装板，所述安装板用于与无人机配合固定。
5.如权利要求1所述的基于机载式大气监测模块和GPS的大气污染溯源分析系统，其特征在于：所述壳体外侧安装有声光报警器，所述声光报警器与所述通信模块通信连接。
6.如权利要求1所述的基于机载式大气监测模块和GPS的大气污染溯源分析系统，其特征在于：所述控制器的输出端与声光报警器的输入端连接。
7.如权利要求1所述的基于机载式大气监测模块和GPS的大气污染溯源分析系统，其特征在于：所述窗口上固定有防护网。
8.如权利要求1所述的基于机载式大气监测模块和GPS的大气污染溯源分析系统，其特征在于：所述空气监测模块的输出端与放大器的输入端连接，所述放大器的输出端与A/D转换器的输入端连接，所述A/D转换器的输出端与控制器的输入端连接，所述控制器的输出端与存储器的输入端连接。
9.如权利要求1所述的基于机载式大气监测模块和GPS的大气污染溯源分析系统，其特征在于：所述控制器的输出端与通信模块的输入端连接。
10.如权利要求1所述的基于机载式大气监测模块和GPS的大气污染溯源分析系统，其特征在于：所述控制器的输出端与GPS定位模块的输入端连接，所述GPS定位模块的输出端与天线的输入端连接。
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