CN204807134U - 微型无人机机载工业炉窑污染气体及颗粒物排放检测系统 - Google Patents
微型无人机机载工业炉窑污染气体及颗粒物排放检测系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种微型无人机机载工业炉窑污染气体及颗粒物排放检测系统，由数据采集模块、电源模块和数据传输模块三部分组成，三部分模块集成于一块电路板上，可以方便地挂载于微小型民用无人机上。所述数据采集模块由污染气体及颗粒物排放检测传感器、GPS天线、单片机系统芯片组成，用于实时测量微小型无人机所在位置空气中工业炉窑污染气体及颗粒物排放的种类、浓度和该位置的GPS信息多种数据，适用于小型和微型无人机挂载，可以采集和传输飞机所处位置的工业炉窑污染气体及颗粒物排放，GPS数据，测量范围广，分辨率和测量精度高，可以直接用于监测指定地点的工业炉窑污染气体及颗粒物排放数据，采集数据可以通过数传电台传输。
Description
技术领域
本实用新型涉及大气检测装置领域，特别涉及一种微型无人机机载的可快速监测空气中工业炉窑污染气体及颗粒物排放的种类和浓度检测系统。
背景技术
随着民用无人机技术的飞速发展，无人机的在工业炉窑排放污染气体及颗粒物状况监测的作用日益突出，但目前有工业炉窑排放检测仪器主要是针对烟筒、地面站、车载流动站或是手持来设计的，体积大、重量重不能满足微小型无人机使用，这限制了无人机工业污染排放监测中应用，因此研制微型无人机机载工业炉窑排放污染气体检测系统需求十分迫切。
发明内容
本实用新型针对现有工业炉窑排放污染气体及颗粒物检测仪器体积大、重量重，不能满足微小型无人机使用的现状，提供一种适用于小型、微型无人机机载工业炉窑污染气体及颗粒物排放检测的传感器集成系统，为作业载荷小的微小型民用无人机的工业炉窑排放污染气体及颗粒物检测定向设计。
本实用新型所采用的技术方案如下：
微型无人机机载工业炉窑污染气体及颗粒物排放检测系统由数据采集模块、电源模块和数据传输模块三部分组成，三部分模块集成于一块电路板上，可以方便地挂载于微小型民用无人机上，所述数据采集模块由污染气体及颗粒物排放检测传感器、GPS天线、单片机系统芯片组成，用于实时测量微小型无人机所在位置空气中工业炉窑污染气体及颗粒物排放的种类、浓度和该位置的GPS信息多种数据，通过串行接口将测量数据传递给数据传输模块，采集数据通过数传电台传输。
作为优选，所述污染气体及颗粒物排放检测传感器集成英国city系列二氧化硫、二氧化氮和一氧化氮电化学气体传感器，可以直接高精度、灵敏的测量空气中主要工业炉窑排放污染气体的含量；集成粉尘激光传感器，可以直接高精度、灵敏的测量工业炉窑排放的PM2.5/PM10的含量。
所述GPS天线集成GPS信号接收器，能实时测量微小型无人机所在位置的GPS定位数据。
所述单片机系统芯片采用LPC1768，传感器通过串行接口将测量数据传递给单片机系统。
所述电源模块由小型5V锂电池和稳压电路组成，稳压电路能在锂电池放电过程中电压发生变化时，稳定电压，保证其他模块供电电压稳定。
所述数据传输模块采用DIGIXTend9001W数传电台，用于接收无人机地面控制站的遥控指令并通过串行接口发送给数据采集模块，并将接收的数据采集模块的测量数据发送给无人机地面控制站。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型所涉及的微型无人机机载工业炉窑污染气体及颗粒物排放检测系统集成传感器体积小、重量轻，重量小于400克，传感探头反应快速，测量精确、灵敏，嵌入GPS模块，满足无人机区域环境空气质量测量的要求，嵌入无线数传模块，满足无人机测量数据实时传输的要求，适用于小型和微型无人机挂载，可以采集和传输飞机所处位置的工业炉窑污染气体及颗粒物排放，GPS数据，测量范围广，分辨率和测量精度高，可以直接用于监测指定地点的工业炉窑污染气体及颗粒物排放数据。
附图说明
图1为本实用新型系统结构示意图；
图2为本实用新型系统元件连接示意图。
如图所示：1、GPS天线，2、二氧化硫传感器，3、二氧化氮传感器，4、一氧化氮传感器、5、PM2.5/PM10颗粒物传感器，6、单片机芯片，7、电池，8、5V直流稳压电路，9、数传电台。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明：
如图1所示的一种微型无人机机载工业炉窑污染气体及颗粒物排放检测系统，由数据采集模块、电源模块和数据传输模块三部分组成。所述的三部分模块集成于一块电路板上，可以方便地挂载于微小型民用无人机上。
如图1所示，图中1为GPSNEO-M8N一体模块，使用台湾太盟陶瓷片天线，有源28db二级放大高增益陶瓷天线，增益高，定位快，弱信号下也可定位，自带FLASH，可以保存数据配置，可以更改波特率，输出频率，输出协议，可以保存配置，断电不丢失。
如图1所示，图中2-4为City气体电化学气体传感器，气体通过多孔膜背面扩散入传感器的工作电极，在此气体被氧化或还原，这种电化学反应引起流经外部线路的电流，电流是正比于气体浓度的线性输出，因此经过对输出传感器输出电流的精确校正，可以得到较高的测量精度。
如图1所示，图中5为粉尘激光传感器，利用光散射测尘原理，当含尘空气由环形采样口吸入，经切割器分离，除去粗大粒子，进入检测器暗室，暗室中的粉尘在激光照射下产生散射光，经前向接收并转换成与散射光强度及粉尘浓度成正比的每分钟脉冲计数)，此即为粉尘的相对质量浓度，乘以转换系数，从而测得质量浓度，可以快速精确灵敏的探测大气中的PM2.5/PM10。
如图1所示，图中6为LPC1768芯片，擅长处理要求高度集成和低功耗的嵌入式应用，可以高效的完成数据收集、处理、转发任务。
如图1所示，图中7-8为电源模块，由小型5V锂电池和稳压电路组成，稳压电路能在锂电池放电过程中电压发生变化时，稳定电压，保证其他模块供电电压稳定，可以为系统提供稳定的工作电源。
如图1所示，图中9为数据传输模块，采用DIGIXTend9001W数传电台，用于接收无人机地面控制站的遥控指令并通过串行接口发送给数据采集模块，并将接收的数据采集模块的测量数据发送给无人机地面控制站。
图2所示为所述实用新型的数据传输和控制信息传输结构。地面数据采集指令通过数传输模块，传达直单片机系统，芯片响应，通过控制引脚依次向各传感器发送数据采集请求，传感器响应请求，通过数据输出引脚，以串行的方式向芯片输出数据，芯片简单处理后将数据暂存，再向数传电台发送传送数据请求，再收到数传电台回应后，以串行的方式将所采集的数据发往无人机地面站。
上述实施例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
Claims (6)
1.微型无人机机载工业炉窑污染气体及颗粒物排放检测系统由数据采集模块、电源模块和数据传输模块三部分组成，三部分模块集成于一块电路板上，可以方便地挂载于微小型民用无人机上，其特征在于，所述数据采集模块由污染气体及颗粒物排放检测传感器、GPS天线、单片机系统芯片组成，用于实时测量微小型无人机所在位置空气中工业炉窑污染气体及颗粒物排放的种类、浓度和该位置的GPS信息多种数据，通过串行接口将测量数据传递给数据传输模块，采集数据通过数传电台传输。
2.根据权利要求1所述的微型无人机机载工业炉窑污染气体及颗粒物排放检测系统，其特征在于，所述污染气体及颗粒物排放检测传感器集成英国city系列二氧化硫、二氧化氮和一氧化氮电化学气体传感器，可以直接高精度、灵敏的测量空气中主要工业炉窑排放污染气体的含量；集成粉尘激光传感器，可以直接高精度、灵敏的测量工业炉窑排放的PM2.5/PM10的含量。
3.根据权利要求1所述的微型无人机机载工业炉窑污染气体及颗粒物排放检测系统，其特征在于，所述GPS天线集成GPS信号接收器，能实时测量微小型无人机所在位置的GPS定位数据。
4.根据权利要求1所述的微型无人机机载工业炉窑污染气体及颗粒物排放检测系统，其特征在于，所述单片机系统芯片采用LPC1768，传感器通过串行接口将测量数据传递给单片机系统。
5.根据权利要求1所述的微型无人机机载工业炉窑污染气体及颗粒物排放检测系统，其特征在于，所述电源模块由小型5V锂电池和稳压电路组成，稳压电路能在锂电池放电过程中电压发生变化时，稳定电压，保证其他模块供电电压稳定。
6.根据权利要求1所述的微型无人机机载工业炉窑污染气体及颗粒物排放检测系统，其特征在于，所述数据传输模块采用DIGIXTend9001W数传电台，用于接收无人机地面控制站的遥控指令并通过串行接口发送给数据采集模块，并将接收的数据采集模块的测量数据发送给无人机地面控制站。
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