CN116400011A - 一种区域尺度生态系统碳通量无人机机载自动检测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种区域尺度生态系统碳通量无人机机载自动检测设备，包括导风筒，搭载在无人机上，并且用于使空气流经导风筒内部；抽风筒，在导风筒内部移动，并且抽风筒的移动方向与导风筒内空气流动方向一致，从而使抽风筒与导风筒内流动状态的空气保持同速、相对静止状态；通过在静压力的状态下对空气中的碳通量进行检测，可有效避免了流动状态的空气所产生的压力差对检测结果的影响，实现了对动态空气的相对静态检测方式，有效提高了检测精度，实现了对检测空气总量和设备外部实际空气总量的同环境下的检测效果，方便使检测工作更加贴合实际情况，提高碳通量检测的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及检测设备的技术领域，特别是涉及一种区域尺度生态系统碳通量无人机机载自动检测设备。
背景技术
碳通量是碳循环研究中的一个基本概念，它是表示生态系统中通过某一生态断面的碳元素的总量，例如河流的碳通量，就是流过河流断面的有机碳和无机碳的总量；森林生态系统碳通量，就是该生态系统单位时间单位面积上的碳循环总量；海洋的碳通量，就是单位时间和单位面积内碳增减的数量，通过碳通量的检测，可有效快速的了解生态环境变化，并且方便对环境进行检测。
在对空气环境进行碳通量检测时，一般是通过无人机搭载二氧化碳传感器的方式对空气中的碳元素含量进行检测，而由于空气流动会在设备内外产生压力差，导致检测的空气总量与实际流动状态下的空气总量存在较大区别，因此检测的碳通量的准确度较差，无法对实际空气环境的碳通量进行准确检测。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种区域尺度生态系统碳通量无人机机载自动检测设备。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种区域尺度生态系统碳通量无人机机载自动检测设备，包括：
导风筒，搭载在无人机上，并且用于使空气流经导风筒内部；
抽风筒，在导风筒内部移动，并且抽风筒的移动方向与导风筒内空气流动方向一致，从而使抽风筒与导风筒内流动状态的空气保持同速、相对静止状态；
气泵，用于将移动状态的抽风筒内的空气抽离；
二氧化碳传感器，用于对气泵抽离的空气中的二氧化碳含量进行检测，以实现碳通量的动态检测工作。
进一步地，还包括固定箱，固定箱安装在导风筒顶部并与导风筒连通，固定箱内设置有输送结构，所述抽风筒的数量为多个，并且均设置在输送结构上，通过输送结构带动多个抽风筒进行循环运动，当抽风筒位于导风筒内时，抽风筒延导风筒内空气流动方向移动，当抽风筒通过输送结构移动至固定箱内时，抽风筒与导风筒内空气流动方向相反，以此来实现多个抽风筒连续沿导风筒内空气流动方向的重复运动工作；
所述输送结构包括转动安装在固定箱内壁上的两个传动轮，两个传动轮上传动设置有传动带，固定箱的外壁上设有第一微电机，第一微电机的输出端与一个传动轮传动连接，传动带的外壁上设置有多个拉板，拉板的外端与抽风筒外壁连接，抽风筒上连通设置有第一气管，第一气管的外端穿过传动带并与传动带内壁平齐，传动带内部设置有吸气槽板，吸气槽板固定在固定箱内壁上，吸气槽板的开口朝下，并且传动带下侧部分对吸气槽板底部开口进行封堵，气泵的输入端与吸气槽板连通；
其中，气泵固定在固定箱外壁上。
进一步地，抽风筒内滑动设置有第一活塞板，第一活塞板的背风面上设置有压力计，压力计上设置有支撑板，支撑板的外端固定在抽风筒内壁上。
进一步地，固定箱外壁上设置有中控箱和气室，气泵的输出端通过气室底部与气室内部连通，气室底部连通有第二气管和第三气管，第二气管和第三气管分设在气泵的左右两侧，并且第二气管和第三气管上均设有气阀，二氧化碳传感器设置在第三气管上，气室内部滑动设有第二活塞板，第二活塞板顶部设有板簧；
其中，中控箱分别与气泵、二氧化碳传感器、压力计和两个气阀信号连接。
进一步地，固定箱的外壁上固定有标准箱，标准箱内存储有地面标准高度、标准温度的空气，标准箱上连通有第四气管，第四气管的外端连通有伸缩气杆，伸缩气杆固定在固定箱上，伸缩气杆的活动端设有滑板，滑板的外端向下滑动伸入至气室内，并且滑板的外端设有接触开关。
进一步地，导风筒底部固定有支撑环，支撑环底部设有固定环，并且支撑环与固定环相对转动，固定环的底部设有多个固定架，通过多个固定架将导风筒架设在无人机上；
导风筒的外壁上设有第二微电机，第二微电机的输出端设有齿轮，固定环的内壁上设有齿，齿轮与固定环上的齿啮合。
进一步地，吸气槽板的左右两端均设有覆盖板，覆盖板与传动带内壁贴合。
进一步地，固定箱内壁上开设有环形导向槽，抽风筒的外壁上设有两个滑柱，滑柱的外端滑动插入环形导向槽内，拉板的两端分别与传动带和抽风筒转动连接。
与现有技术相比本发明的有益效果为：通过在静压力的状态下对空气中的碳通量进行检测，可有效避免了流动状态的空气所产生的压力差对检测结果的影响，实现了对动态空气的相对静态检测方式，有效提高了检测精度，实现了对检测空气总量和设备外部实际空气总量的同环境下的检测效果，方便使检测工作更加贴合实际情况，提高碳通量检测的准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中导风筒和固定箱的剖视结构示意图；
图3是图2中输送结构的放大结构示意图；
图4是图3中吸气槽板放大结构示意图；
图5是图3中抽风筒剖视放大结构示意图；
图6是图1中气室剖视放大结构示意图；
附图中标记：1、导风筒；2、抽风筒；3、气泵；4、二氧化碳传感器；5、固定箱；6、传动轮；7、传动带；8、第一微电机；9、拉板；10、第一气管；11、吸气槽板；12、第一活塞板；13、压力计；14、支撑板；15、中控箱；16、气室；17、第二气管；18、第三气管；19、气阀；20、第二活塞板；21、板簧；22、标准箱；23、第四气管；24、滑板；25、接触开关；26、支撑环；27、固定环；28、固定架；29、第二微电机；30、齿轮；31、覆盖板；32、环形导向槽；33、滑柱；34、伸缩气杆。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本实施例采用递进的方式撰写。
如图1至图3所示，本发明的一种区域尺度生态系统碳通量无人机机载自动检测设备，包括：
导风筒1，搭载在无人机上，并且用于使空气流经导风筒1内部；
抽风筒2，在导风筒1内部移动，并且抽风筒2的移动方向与导风筒1内空气流动方向一致，从而使抽风筒2与导风筒1内流动状态的空气保持同速、相对静止状态；
气泵3，用于将移动状态的抽风筒2内的空气抽离；
二氧化碳传感器4，用于对气泵3抽离的空气中的二氧化碳含量进行检测，以实现碳通量的动态检测工作。
具体的，导风筒1、抽风筒2、气泵3和二氧化碳传感器4均跟随无人机进行高空移动，空气在导风筒1和抽风筒2内部流动，由于抽风筒2在导风筒1内部沿空气流动方向移动，从而使抽风筒2和空气保持相对静止状态，此时抽风筒2内部空气对抽风筒2的内壁所产生的压力为静压力，通过气泵3对该静压力状态下的空气进行抽离并通过二氧化碳传感器4对抽离空气进行碳通量检测，从而实现对空气环境中的碳通量的直接、有效检测工作；
通过在静压力的状态下对空气中的碳通量进行检测，可有效避免了流动状态的空气所产生的压力差对检测结果的影响，实现了对动态空气的相对静态检测方式，有效提高了检测精度，实现了对检测空气总量和设备外部实际空气总量的同环境下的检测效果，方便使检测工作更加贴合实际情况，提高碳通量检测的准确度。
如图1至图4所示，作为上述实施例的优选，还包括固定箱5，固定箱5安装在导风筒1顶部并与导风筒1连通，固定箱5内设置有输送结构，所述抽风筒2的数量为多个，并且均设置在输送结构上，通过输送结构带动多个抽风筒2进行循环运动，当抽风筒2位于导风筒1内时，抽风筒2延导风筒1内空气流动方向移动，当抽风筒2通过输送结构移动至固定箱5内时，抽风筒2与导风筒1内空气流动方向相反，以此来实现多个抽风筒2连续沿导风筒1内空气流动方向的重复运动工作；
所述输送结构包括转动安装在固定箱5内壁上的两个传动轮6，两个传动轮6上传动设置有传动带7，固定箱5的外壁上设有第一微电机8，第一微电机8的输出端与一个传动轮6传动连接，传动带7的外壁上设置有多个拉板9，拉板9的外端与抽风筒2外壁连接，抽风筒2上连通设置有第一气管10，第一气管10的外端穿过传动带7并与传动带7内壁平齐，传动带7内部设置有吸气槽板11，吸气槽板11固定在固定箱5内壁上，吸气槽板11的开口朝下，并且传动带7下侧部分对吸气槽板11底部开口进行封堵，气泵3的输入端与吸气槽板11连通；
其中，气泵3固定在固定箱5外壁上。
具体的，第一微电机8带动传动轮6和传动带7转动，传动带7通过多个拉板9带动多个抽风筒2同步循环转动，抽风筒2在导风筒1和固定箱5之间进行循环移动，当抽风筒2位于导风筒1内移动时，其移动方向与导风筒1内空气流动方向一致，并且进行水平移动，当传动带7上的第一气管10端口移动至吸气槽板11的位置时，气泵3通过吸气槽板11和第一气管10将抽风筒2内静态压力状态下的空气进行抽离工作，从而实现动态空气的采集工作，降低空气压力差而带来的影响，当第一气管10与吸气槽板11分离时，下一个第一气管10重新与吸气槽板11连通，从而实现了空气的连续采集。
如图5所示，作为上述实施例的优选，抽风筒2内滑动设置有第一活塞板12，第一活塞板12的背风面上设置有压力计13，压力计13上设置有支撑板14，支撑板14的外端固定在抽风筒2内壁上。
具体的，通过设置第一活塞板12和压力计13，可方便对抽风筒2内外两侧流动状态下的空气对第一活塞板12的作用力进行检测，从而检测抽风筒2与导风筒1内部流动空气的相对运动情况，当压力计13检测压力为零时，抽风筒2移动速度与导风筒1内空气流动速度一致，此时为静压力状态，支撑板14可对压力计13进行检测。
如图1和图6所示，作为上述实施例的优选，固定箱5外壁上设置有中控箱15和气室16，气泵3的输出端通过气室16底部与气室16内部连通，气室16底部连通有第二气管17和第三气管18，第二气管17和第三气管18分设在气泵3的左右两侧，并且第二气管17和第三气管18上均设有气阀19，二氧化碳传感器4设置在第三气管18上，气室16内部滑动设有第二活塞板20，第二活塞板20顶部设有板簧21；
其中，中控箱15分别与气泵3、二氧化碳传感器4、压力计13和两个气阀19信号连接。
具体的，中控箱15控制气泵3运动，压力计13将检测值持续传递至中控箱15内，当压力计13检测抽风筒2未处于静压力状态时，气泵3抽取的空气进入气室16内，中控箱15控制第二气管17上的气阀19开启，气室16内的空气通过第二气管17持续排出，此部分的空气无法用于检测，当压力计13检测抽风筒2处于静压力状态时，中控箱15控制第二气管17上的气阀19关闭，气室16内的空气逐渐增多，空气推动第二活塞板20上移，板簧21发生弹性变形，当气室16内储存空气达到规定量后，中控箱15空气第三气管18上的气阀19开启，并且气泵3关闭，气室16内的空气通过第三气管18排出，二氧化碳传感器4对流经第三气管18的空气中的碳通量进行检测，当气室16内空气排净后，二氧化碳传感器4将检测值传递至中控箱15内，以此作为一次检测结果并储存，重复进行检测，以提高检测精度。
由于不同高度的气压存在较大差异，单位体积内的空气总量不同，因此气室16内抽取的空气量也会变化。
当气室16内空气在增多的情况下，抽风筒2的状态发生改变时，第二气管17上的气阀19开启，板簧21推动第二活塞板20将气室16内的空气排净，以待重新获取检测空气。
如图6所示，作为上述实施例的优选，固定箱5的外壁上固定有标准箱22，标准箱22内存储有地面标准高度、标准温度的空气，标准箱22上连通有第四气管23，第四气管23的外端连通有伸缩气杆34，伸缩气杆34固定在固定箱5上，伸缩气杆34的活动端设有滑板24，滑板24的外端向下滑动伸入至气室16内，并且滑板24的外端设有接触开关25。
具体的，接触开关25与中控箱15信号连接，当第二活塞板20移动至接触开关25的位置时，中控箱15控制气泵3停止抽气，此时气室16内存储的空气量为空气检测量，由于不同高度的气压和温度会发生较大变化，标准箱22内存储的空气所占用体积也会发生变化，当体积膨胀或缩小时，标准箱22内空气会通过第四气管23带动伸缩气杆34进行伸缩匀的，伸缩气杆34通过滑板24带动接触开关25上下移动，以此来调节气室16内存储标准空气总量。
如图1所示，作为上述实施例的优选，导风筒1底部固定有支撑环26，支撑环26底部设有固定环27，并且支撑环26与固定环27相对转动，固定环27的底部设有多个固定架28，通过多个固定架28将导风筒1架设在无人机上；
导风筒1的外壁上设有第二微电机29，第二微电机29的输出端设有齿轮30，固定环27的内壁上设有齿，齿轮30与固定环27上的齿啮合。
具体的，通过第二微电机29、齿轮30、支撑环26和固定环27，可调节导风筒1在无人机上的朝向，以此使导风筒1的朝向与无人机移动方向、空气流向的综合方向保持一致，以方便检测。
如图4所示，作为上述实施例的优选，吸气槽板11的左右两端均设有覆盖板31，覆盖板31与传动带7内壁贴合。
具体的，当第一气管10移动至覆盖板31的位置时，覆盖板31对第一气管10进行封堵，以此来使第一气管10在与吸气槽板11连通时，避免第一气管10的端口在进入吸气槽板11内部的中间过程中，第一气管10的端口跨设在吸气槽板11的内外两侧，避免吸气槽板11通过第一气管10的端口与外部空气连通。
如图2和图5所示，作为上述实施例的优选，固定箱5内壁上开设有环形导向槽32，抽风筒2的外壁上设有两个滑柱33，滑柱33的外端滑动插入环形导向槽32内，拉板9的两端分别与传动带7和抽风筒2转动连接。
具体的，通过设置环形导向槽32和滑柱33，可方便对抽风筒2进行导向处理，从而使抽风筒2在移动时的朝向始终沿规定方向，避免抽风筒2摆动或随意移动。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种区域尺度生态系统碳通量无人机机载自动检测设备，其特征在于，包括：
导风筒(1)，搭载在无人机上，并且用于使空气流经导风筒(1)内部；
抽风筒(2)，在导风筒(1)内部移动，并且抽风筒(2)的移动方向与导风筒(1)内空气流动方向一致，从而使抽风筒(2)与导风筒(1)内流动状态的空气保持同速、相对静止状态；
气泵(3)，用于将移动状态的抽风筒(2)内的空气抽离；
二氧化碳传感器(4)，用于对气泵(3)抽离的空气中的二氧化碳含量进行检测，以实现碳通量的动态检测工作。
2.如权利要求1所述的一种区域尺度生态系统碳通量无人机机载自动检测设备，其特征在于，还包括固定箱(5)，固定箱(5)安装在导风筒(1)顶部并与导风筒(1)连通，固定箱(5)内设置有输送结构，所述抽风筒(2)的数量为多个，并且均设置在输送结构上，通过输送结构带动多个抽风筒(2)进行循环运动，当抽风筒(2)位于导风筒(1)内时，抽风筒(2)延导风筒(1)内空气流动方向移动，当抽风筒(2)通过输送结构移动至固定箱(5)内时，抽风筒(2)与导风筒(1)内空气流动方向相反，以此来实现多个抽风筒(2)连续沿导风筒(1)内空气流动方向的重复运动工作；
所述输送结构包括转动安装在固定箱(5)内壁上的两个传动轮(6)，两个传动轮(6)上传动设置有传动带(7)，固定箱(5)的外壁上设有第一微电机(8)，第一微电机(8)的输出端与一个传动轮(6)传动连接，传动带(7)的外壁上设置有多个拉板(9)，拉板(9)的外端与抽风筒(2)外壁连接，抽风筒(2)上连通设置有第一气管(10)，第一气管(10)的外端穿过传动带(7)并与传动带(7)内壁平齐，传动带(7)内部设置有吸气槽板(11)，吸气槽板(11)固定在固定箱(5)内壁上，吸气槽板(11)的开口朝下，并且传动带(7)下侧部分对吸气槽板(11)底部开口进行封堵，气泵(3)的输入端与吸气槽板(11)连通；
其中，气泵(3)固定在固定箱(5)外壁上。
3.如权利要求2所述的一种区域尺度生态系统碳通量无人机机载自动检测设备，其特征在于，抽风筒(2)内滑动设置有第一活塞板(12)，第一活塞板(12)的背风面上设置有压力计(13)，压力计(13)上设置有支撑板(14)，支撑板(14)的外端固定在抽风筒(2)内壁上。
4.如权利要求3所述的一种区域尺度生态系统碳通量无人机机载自动检测设备，其特征在于，固定箱(5)外壁上设置有中控箱(15)和气室(16)，气泵(3)的输出端通过气室(16)底部与气室(16)内部连通，气室(16)底部连通有第二气管(17)和第三气管(18)，第二气管(17)和第三气管(18)分设在气泵(3)的左右两侧，并且第二气管(17)和第三气管(18)上均设有气阀(19)，二氧化碳传感器(4)设置在第三气管(18)上，气室(16)内部滑动设有第二活塞板(20)，第二活塞板(20)顶部设有板簧(21)；
其中，中控箱(15)分别与气泵(3)、二氧化碳传感器(4)、压力计(13)和两个气阀(19)信号连接。
5.如权利要求4所述的一种区域尺度生态系统碳通量无人机机载自动检测设备，其特征在于，固定箱(5)的外壁上固定有标准箱(22)，标准箱(22)内存储有地面标准高度、标准温度的空气，标准箱(22)上连通有第四气管(23)，第四气管(23)的外端连通有伸缩气杆(34)，伸缩气杆(34)固定在固定箱(5)上，伸缩气杆(34)的活动端设有滑板(24)，滑板(24)的外端向下滑动伸入至气室(16)内，并且滑板(24)的外端设有接触开关(25)。
6.如权利要求5所述的一种区域尺度生态系统碳通量无人机机载自动检测设备，其特征在于，导风筒(1)底部固定有支撑环(26)，支撑环(26)底部设有固定环(27)，并且支撑环(26)与固定环(27)相对转动，固定环(27)的底部设有多个固定架(28)，通过多个固定架(28)将导风筒(1)架设在无人机上；
导风筒(1)的外壁上设有第二微电机(29)，第二微电机(29)的输出端设有齿轮(30)，固定环(27)的内壁上设有齿，齿轮(30)与固定环(27)上的齿啮合。
7.如权利要求6所述的一种区域尺度生态系统碳通量无人机机载自动检测设备，其特征在于，吸气槽板(11)的左右两端均设有覆盖板(31)，覆盖板(31)与传动带(7)内壁贴合。
8.如权利要求7所述的一种区域尺度生态系统碳通量无人机机载自动检测设备，其特征在于，固定箱(5)内壁上开设有环形导向槽(32)，抽风筒(2)的外壁上设有两个滑柱(33)，滑柱(33)的外端滑动插入环形导向槽(32)内，拉板(9)的两端分别与传动带(7)和抽风筒(2)转动连接。
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