CN116176891A - 一种移动式环境监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动式环境监测装置，涉及移动环境监测技术领域，其技术方案要点是：包括无人机本体与海陆监测装置，所述无人机本体四角均设有机翼，所述无人机本体上嵌设有空气监测模块组，所述无人机本体一侧嵌设有摄像头，所述无人机内部嵌设有单片机，所述单片机连接有数据传输器，所述单片机连接有无线蓝牙接收器。本发明的一种移动式环境监测装置，无人式移动装置采用无人机，机动性非常强，可移动范围广，能够在非常苛刻的地质环境下监测环境常检指标参数；环境监测参数丰富，能够监测监测点空气中的湿度、温度、光照强度、二氧化硫含量、一氧化氮含量、二氧化氮含量，配合海陆监测装置，还能进行土壤以及水质的参数监测。

Description

一种移动式环境监测装置

技术领域

本发明涉及移动环境监测技术领域，更具体地说，它涉及一种移动式环境监测装置。

背景技术

伴随着我国工业的快速发展，我国对于石油、煤炭的消耗量与日俱增，所带来的能源安全与环境保护、气候变化等方面的问题日益严峻，汽车尾气以及燃煤造成的空气污染问题越来越严重，特别在沿海地区，受环境污染的情况下，不仅仅空气中可能含有危害物质，海水土壤中也可能被污染了，因此在沿海地区需要对空气、土壤、水质，进行一个动态的检查。

现有技术当中，受监测设备搬运困难的影响，目前的环境监测通常为定点式，无法流动的监测大气环境，海水水质监测不便，通常需要使用船只，造价较为昂贵，且为了扩大监测的覆盖面积，通常需要在每个监测点分别布置一套监测设备，成本高。

现有技术中存在可移动的环境监测装置，但大多都是通过车辆或者船只完成环境动态监测，车辆或者船只移动受地形影响，导致很多地方的环境都不能监测，且能监测的参数有限，实用性不强，且车辆或者船只需要工作人员来驾驶，部分地区环境中含有对人体有害的物质，长期呆在其中会对工作人员健康造成损害。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种移动式环境监测装置。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种移动式环境监测装置，包括无人机本体与海陆监测装置，所述无人机本体与海陆监测装置无线连接，所述无人机本体四角均设有翼臂，4个所述翼臂远离无人机本体一端设有机翼，4个所述机翼，所述无人机本体上嵌设有空气监测模块组，所述无人机本体一侧嵌设有摄像头，所述无人机本体底端设有支撑腿，所述无人机内部嵌设有单片机，所述单片机底端设有电源，所述单片机连接有数据传输器，所述单片机连接有无线蓝牙接收器。

通过采用上述技术方案，无人机移动非常灵活，有良好的机动性，可移动的范围非常广，操作人员能够远程操控无人机进入待测地点，空气监测模块组可以进行无人机周围环境空气的实时监测，同时配合海陆监测装置还能够进行该位置土壤水质的监测。

本发明进一步设置为：所述空气监测模块组包括湿度传感器、光照传感器、PM2.5传感器、二氧化硫传感器、一氧化氮传感器、二氧化氮传感器、温度传感器。

通过采用上述技术方案，湿度传感器用于采集监测点空气中的湿度，温度传感器用于采集监测点空气中的温度，光照传感器用于采集监测点的光照强度，二氧化硫传感器用于采集监测点空气中的二氧化硫含量，一氧化氮传感器用于采集监测点空气中的一氧化氮含量，二氧化氮传感器用于采集监测点空气中的二氧化氮含量。

本发明进一步设置为：所述湿度传感器、光照传感器位于无人机顶端，所述PM2.5传感器、二氧化硫传感器、一氧化氮传感器、二氧化氮传感器、温度传感器位于无人机底端。

通过采用上述技术方案，无人机顶部受光照面积大，将光照传感器设于机顶，有助于准确的采集到监测点的光照强度。

本发明进一步设置为：所述单片机采用STM32单片机，所述STM32单片机与湿度传感器、光照传感器、PM2.5传感器、二氧化硫传感器、一氧化氮传感器、二氧化氮传感器、温度传感器电性连接。

通过采用上述技术方案，STM32单片机在功耗上有非常好的表现，且STM32单片机上的处理器拥有非常好的代码效率，带有一个嵌入式的ARM核，能够兼容所有ARM工具和软件，再将其与湿度传感器、光照传感器、PM2.5传感器、二氧化硫传感器、一氧化氮传感器、二氧化氮传感器、温度传感器电性连接，使得本发明的环境监测装置能够同时实现7种物质参数的动态监测。

本发明进一步设置为：所述海陆监测装置顶端设有机顶盒，所述机顶盒内部嵌设有土壤检测仪以及水质检测仪，所述机顶盒顶端设有无线蓝牙发射器，所述机顶盒底端可拆卸连接有连接杆，所述连接杆内部嵌设有探头一与探头二，所述探头一与土壤检测仪可拆卸连接，所述探头二与水质检测仪可拆卸连接，所述连接杆底部外壁设有水泥。

通过采用上述技术方案，土壤检测仪以及水质检测仪能够实时检测该地点的土壤以及水质环境，配合无线蓝牙发射器，将数据传输至无人机中，水泥为连接杆制造一个牢固的检测地基，直接插入海水中的土壤，容易导致海陆监测装置被海水冲走，造成仪器的遗失。

本发明进一步设置为：所述无人机本体还包括环境监测系统，所述环境监测系统由无人机本体与上位机组成，所述环境监测系统操作流程包括以下步骤：

S1.操控无人机飞至待监测地点；

S2.空气监测模块组进行环境空气数据采集，采集完数据反馈至STM32单片机进行数据处理与整合，同时设置在监测点海滩处的海陆监测装置，在无人机靠近时，自动与其进行蓝牙配对，将土壤与水体的数据参数传输至无人机中；

S3.空气监测模块组采集完成的数据参数以及蓝牙接收器收集到的土壤与水体的数据参数，通过信号传输器实时传输至上位机中，完成环境动态监测作业。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

本发明的一种移动式环境监测装置，无人式移动装置采用无人机，机动性非常强，可移动范围广，能够在非常苛刻的地质环境下监测环境常检指标参数；环境监测参数丰富，能够监测监测点空气中的湿度、温度、光照强度、二氧化硫含量、一氧化氮含量、二氧化氮含量，配合海陆监测装置，还能进行土壤以及水质的参数监测。

附图说明

图1是本发明实施例中一种移动式环境监测装置结构示意图；

图2是本发明实施例中一种移动式环境监测装置仰视图；

图3是本发明实施例中海陆监测装置结构示意图；

图4是本发明实施例中无人机本体内部结构示意图；

图5是本发明实施例中环境监测系统运行示意图。

图中：1、无人机本体；101、翼臂；102、机翼；103、翼片；104、支撑腿；105、单片机；106、电源；107、图像数据传输器；108、无线蓝牙接收器；2、湿度传感器；3、光照传感器；4、PM2.5传感器；5、摄像头；6、一氧化氮传感器；7、二氧化氮传感器；8、温度传感器；9、二氧化硫传感器；11、海陆监测装置；111、无线蓝牙发射器；112、机顶盒；113、连接杆；12、土壤检测仪；121、探头一；13、水质检测仪；131、探头二；14、水泥。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明的实施例及附图，对本发明的技术方案进行进一步详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

实施例：

如图1-5所示，一种移动式环境监测装置，包括无人机本体1与海陆监测装置11，无人机本体1与海陆监测装置11无线连接，无人机本体1四角均固定设有翼臂101，4个翼臂101远离无人机本体1一端活动连接有机翼102，4个机翼102，无人机本体1上嵌设有空气监测模块组，无人机本体1一侧嵌设有摄像头5，无人机本体1底端设有支撑腿104，无人机内部嵌设有单片机105，单片机105底端固定设有电源106，单片机105连接有数据传输器，单片机105连接有无线蓝牙接收器108。

在本实施例中，工作人员通过远程控制无人机，通过摄像头5传回来的现场画面，进行监测点的定位，空气监测模块组在进行环境指标参数的采集并传输回工作人员操作端，工作人员能够实时观察到监测点的环境指标参数，无人机通过无线蓝牙连接海陆监测装置11，再进行土壤以及水质的参数的监测。

空气监测模块组包括湿度传感器2、光照传感器3、PM2.5传感器4、二氧化硫传感器9、一氧化氮传感器6、二氧化氮传感器7、温度传感器8。

在本实施例中，湿度传感器2用于采集监测点空气中的湿度，温度传感器8用于采集监测点空气中的温度，光照传感器3用于采集监测点的光照强度，二氧化硫传感器9用于采集监测点空气中的二氧化硫含量，一氧化氮传感器6用于采集监测点空气中的一氧化氮含量，二氧化氮传感器7用于采集监测点空气中的二氧化氮含量。

湿度传感器2、光照传感器3位于无人机顶端，PM2.5传感器4、二氧化硫传感器9、一氧化氮传感器6、二氧化氮传感器7、温度传感器8位于无人机底端。

在本实施例中，在无人机采集监测点环境指标参数过程中，无人机顶部受光照面积大，将光照传感器3设于机顶，有助于准确的采集到监测点的光照强度，湿度传感器2设于顶部，PM2.5传感器4、二氧化硫传感器9、一氧化氮传感器6、二氧化氮传感器7、温度传感器8设于机底，进行对称设置，整体对无人机飞行影响非常小，且整体设计美观协调。

单片机105采用STM32单片机105，STM32单片机105与湿度传感器2、光照传感器3、PM2.5传感器4、二氧化硫传感器9、一氧化氮传感器6、二氧化氮传感器7、温度传感器8电性连接。

在本实施例中，将STM32单片机105与湿度传感器2、光照传感器3、PM2.5传感器4、二氧化硫传感器9、一氧化氮传感器6、二氧化氮传感器7、温度传感器8电性连接，使得本发明的环境监测装置能够同时实现7种物质参数的动态监测。

海陆监测装置11顶端连接有机顶盒112，机顶盒112内部嵌设有土壤检测仪12以及水质检测仪13，机顶盒112顶端固定设有无线蓝牙发射器111，机顶盒112底端可拆卸连接有连接杆113，连接杆113内部嵌设有探头一121与探头二131，探头一121与土壤检测仪12可拆卸连接，探头二131与水质检测仪13可拆卸连接，连接杆113底部外壁固定设有水泥14。

在本实施例中，在安装海陆监测装置11前，在海边水深较浅的位置，选好监测地点，使用打桩机，打入水泥14加固该处的地基，配合钻机将海陆监测装置11插入进水泥14下的土壤中，土壤检测仪12配合探头一121，检测该点的土壤情况，水质检测仪13配合探头二131检测该点的海水水质情况，检测好的数据通过无线蓝牙发射器111传输至无人机中。

无人机本体1还包括环境监测系统，环境监测系统由无人机本体1与上位机组成，环境监测系统操作流程包括以下步骤：

S1.操控无人机飞至待监测地点；

S2.空气监测模块组进行环境空气数据采集，采集完数据反馈至STM32单片机105进行数据处理与整合，同时设置在监测点海滩处的海陆监测装置11，在无人机靠近时，自动与其进行蓝牙配对，将土壤与水体的数据参数传输至无人机中；

S3.空气监测模块组采集完成的数据参数以及蓝牙接收器收集到的土壤与水体的数据参数，通过信号传输器实时传输至上位机中，完成环境动态监测作业。

工作原理：在现有无人机的基础上，在机身上增设空气监测模块组，使得环境监测装置能够移动，且活动范围大，监测点不受地形限制，并且采用STM32单片机105，将其与空气监测模块组电性连接，再通过蓝牙连接海陆监测装置11，将海陆检测装置检测到的土壤与水质参数传输至无人机中，最终通过数据传输器，将监测到的环境指标参数传输回上位机(远程PC终端或者无人机移动手柄端)中，实现环境监测中的各种指标参数的实时监控，实现无人化远程环境监测作业。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种移动式环境监测装置，其特征是：包括无人机本体(1)与海陆监测装置(11)，所述无人机本体(1)与海陆监测装置(11)无线连接，所述无人机本体(1)四角均设有翼臂(101)，4个所述翼臂(101)远离无人机本体(1)一端设有机翼(102)，4个所述机翼(102)，所述无人机本体(1)上嵌设有空气监测模块组，所述无人机本体(1)一侧嵌设有摄像头(5)，所述无人机本体(1)底端设有支撑腿(104)，所述无人机内部嵌设有单片机(105)，所述单片机(105)底端设有电源(106)，所述单片机(105)连接有数据传输器，所述单片机(105)连接有无线蓝牙接收器(108)。

2.根据权利要求1所述的一种移动式环境监测装置，其特征是：所述空气监测模块组包括湿度传感器(2)、光照传感器(3)、PM2.5传感器(4)、二氧化硫传感器(9)、一氧化氮传感器(6)、二氧化氮传感器(7)、温度传感器(8)。

3.根据权利要求2所述的一种移动式环境监测装置，其特征是：所述湿度感器、光照传感器(3)位于无人机顶端，所述PM2.5传感器(4)、二氧化硫传感器(9)、一氧化氮传感器(6)、二氧化氮传感器(7)、温度传感器(8)位于无人机底端。

4.根据权利要求1所述的一种移动式环境监测装置，其特征是：所述单片机(105)采用STM32单片机(105)，所述STM32单片机(105)与湿度传感器(2)、光照传感器(3)、PM2.5传感器(4)、二氧化硫传感器(9)、一氧化氮传感器(6)、二氧化氮传感器(7)、温度传感器(8)电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种移动式环境监测装置，其特征是：所述海陆监测装置(11)顶端设有机顶盒(112)，所述机顶盒(112)内部嵌设有土壤检测仪(12)以及水质检测仪(13)，所述机顶盒(112)顶端设有无线蓝牙发射器(111)，所述机顶盒(112)底端可拆卸连接有连接杆(113)，所述连接杆(113)内部嵌设有探头一(121)与探头二(131)，所述探头一(121)与土壤检测仪(12)可拆卸连接，所述探头二(131)与水质检测仪(13)可拆卸连接，所述连接杆(113)底部外壁设有水泥(14)。

6.根据权利要求1所述的一种移动式环境监测装置，其特征是：所述无人机本体(1)还包括环境监测系统，所述环境监测系统由无人机本体(1)与上位机组成，所述环境监测系统操作流程包括以下步骤：

S1.操控无人机飞至待监测地点；

S2.空气监测模块组进行环境空气数据采集，采集完数据反馈至STM32单片机(105)进行数据处理与整合，同时设置在监测点海滩处的海陆监测装置(11)，在无人机靠近时，自动与其进行蓝牙配对，将土壤与水体的数据参数传输至无人机中；

S3.空气监测模块组采集完成的数据参数以及蓝牙接收器收集到的土壤与水体的数据参数，通过信号传输器实时传输至上位机中，完成环境动态监测作业。

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