CN205982217U - 一种机载空气污染物监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种机载空气污染物监测装置，包括无人飞机和地面监测控制器，在所述无人飞机上安装有飞行控制器、空气污染物传感系统、空气污染物浓度检测仪、无线通信器和电源，所述空气污染物传感系统包括用于感应PM2.5颗粒物的PM2.5颗粒物传感器；所述地面监测控制器包括无线中继器、综合分析器以及存储器。本实用新型的机载空气污染物监测装置，可以将PM2.5的情况与地理位置相对应上，能够实现对一定区域的各个位置的PM2.5参数进行监测，加强了无人机对PM2.5的监测技术。
Description
技术领域
本实用新型涉及监测大气污染的技术领域，更具体地说，涉及一种机载空气污染物监测装置。
背景技术
空气污染是一个复杂的现象，在特定时间和地点空气污染的程度受到许多因素影响。空气质量的好坏反映了空气污染程度，它是依据空气中污染物浓度的高低来判断的。空气污染的污染物主要有：烟尘、总悬浮颗粒物、可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)以及二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳、臭氧、挥发性有机化合物等等。其中，PM2.5是指大气中粒径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物，其主要来源为燃料的燃烧排放气，如机动车尾气、燃煤燃烧排放物、挥发性有机物等。由于PM2.5粒径小，富含大量有毒有害物质，且在空气中存留时间长、输送距离远，对人体健康和大气环境质量的影响很大。据联合国环境规划署针对在中国和印度所做的试验而得出检测报告，PM2.5每立方米的浓度上升20毫克，每年约有34万人将因此死亡。正因为如此，近来我国加强了对PM2.5的实时监测。
无人机即无人驾驶飞机(Unmanned Aerial Vehicle)简称UAV。它自20世纪初诞生以来，至今已有80多年历史，特别是在电子和航空技术飞速发展的推动下，无人机的发展受到了各国的重视。采用无人机对污染范围、景观格局演化等进行大面积调查，只是对视频传输和航拍功能加以应用的一种拓展，技术相对成熟；但采用拍摄的方法，只能通过照片和图像显示气体的污染，无法对一定区域内各个位置的空气污染物的参数进行监测并预报，而且目前大多数都是利用无人机监测大气中气体污染的情况，而利用无人机对PM2.5的监测技术尚不成熟。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种机载空气污染物监测装置，解决了现有技术中无法对一定区域内各个位置的空气污染物的参数进行监测以及利用无人机监测PM2.5的技术尚不成熟的问题。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：一种机载空气污染物监测装置，包括无人飞机和地面监测控制器，所述无人飞机与所述地面监测控制器之间无线通信连接；在所述无人飞机上安装有用于产生飞行参数的飞行控制器、用于检测和识别空气污染物的空气污染物传感系统、用于检测空气污染物浓度的空气污染物浓度检测仪、用于发送飞行参数和空气污染物浓度的数据的无线通信器和用于供电的电源，所述空气污染物传感系统与所述空气污染物浓度检测仪电连接，所述飞行控制器和空气污染物浓度检测仪分别与所述无线通信器电连接，所述电源分别与所述飞行控制器、空气污染物传感系统和空气污染物浓度检测仪电连接；所述空气污染物传感系统包括用于感应PM2.5颗粒物的PM2.5颗粒物传感器；所述地面监测控制器包括用于接收飞行参数和空气污染物浓度的数据的无线中继器、用于将飞行参数数据生成地理信息系统GIS显示的位置坐标并建立空气污染物浓度数据与位置坐标的对应关系的综合分析器以及用于存储分析结果的存储器，所述无线中继器与所述无线通信器无线通信连接，所述综合分析器分别与所述无线中继器和所述存储器电连接。
在本实用新型的机载空气污染物监测装置中，所述地面监测控制器还包括用于将综合分析器分析后的空气污染物浓度数据与预设的阈值相比较且当空气污染物浓度大于阈值时发出警示信号的微处理器以及用于接收并显示警示信号的报警器，所述微处理器与所述综合分析器电连接，所述报警器与所述微处理器电连接。
在本实用新型的机载空气污染物监测装置中，所述地面监测控制器还包括壳体，所述无线中继器安装在所述壳体的上表面，所述报警器安装在所述壳体的上表面或侧表面，所述综合分析器、所述存储器和所述微处理器安装在所述壳体内。
在本实用新型的机载空气污染物监测装置中，所述飞行控制器和所述空气污染物浓度检测仪安装在所述无人飞机的机体内，所述空气污染物传感系统安装在所述无人飞机的机体的外周表面上，所述无线通信器安装在所述无人飞机的机体的下表面。
在本实用新型的机载空气污染物监测装置中，所述电源为太阳能电池且安装在所述无人飞机的机体的上表面。
在本实用新型的机载空气污染物监测装置中，所述PM2.5颗粒物传感器的量程为0-999微克/立方米。
在本实用新型的机载空气污染物监测装置中，所述空气污染物传感系统还包括CO传感器、H2S传感器、SO2传感器、NO2传感器、NO传感器、CI2传感器、HCN传感器、NH3传感器、PH3传感器、CIO2传感器、HCl传感器中的至少一种传感器。
在本实用新型的机载空气污染物监测装置中，所述无人飞机为固定翼无人机或无人直升机。
实施本实用新型的机载空气污染物监测装置，具有以下有益效果：本实用新型的机载空气污染物监测装置，可以将PM2.5的情况与地理位置相对应上，能够实现对一定区域的各个位置的PM2.5参数进行监测，加强了无人机对PM2.5的监测技术。
附图说明
图1为本实用新型的机载空气污染物监测装置的实施例1的结构示意图；
图2为本实用新型的机载空气污染物监测装置的实施例2的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的机载空气污染物监测装置的结构及工作原理作进一步说明：
实施例1：
如图1所示，一种机载空气污染物监测装置包括无人飞机1和地面监测控制器2，无人飞机1与地面监测控制器2之间无线通信连接。
在无人飞机1上安装有用于产生飞行参数的飞行控制器11、用于检测和识别空气污染物的空气污染物传感系统12、用于检测空气污染物浓度的空气污染物浓度检测仪13、用于发送飞行参数和空气污染物浓度的数据的无线通信器14和用于供电的电源15。其中，空气污染物传感系统12为用于感应PM2.5颗粒的PM2.5颗粒物传感器，电源15优选为太阳能电池，且安装在无人飞机1的机体的上表面。在其它实施例中也可以为其它蓄电电池或蓄电电池与太阳能电池混合使用。空气污染物传感系统12与空气污染物浓度检测仪13电连接，飞行控制器11和空气污染物浓度检测仪13分别与无线通信器14电连接，电源15分别与飞行控制器11、空气污染物传感系统12和空气污染物浓度检测仪13电连接。
通过PM2.5颗粒物传感器检测到PM2.5颗粒物后，空气污染物浓度检测仪13测量出其浓度，通过无线通信器14发送。飞行控制器11产生的飞行参数数据也通过无线通信器14发送。
具体地，飞行控制器11和空气污染物浓度检测仪13安装在无人飞机1的机体内，空气污染物传感系统12安装在无人飞机1的机体的外周表面上，无线通信器14安装在无人飞机1的机体的下表面。
地面监测控制器2包括用于接收飞行参数和空气污染物浓度的数据的无线中继器21、用于将飞行参数数据生成地理信息系统GIS显示的位置坐标并建立污染物浓度数据与位置坐标的对应关系的综合分析器22以及用于存储分析结果的存储器23，无线中继器21与无线通信器14无线通信连接，综合分析器22分别与无线中继器21和存储器23电连接。其中，地面监测控制器2是基于地理信息系统(GIS，Geographic Information System)平台进行开发，实现了飞行控制和监测数据处理的集成，可基于GIS实时显示空气污染物检测数据，从而实时显示出各个地理位置的空气污染物浓度等。其中，利用无线中继器接收飞行参数和空气污染物浓度的数据，在本实施例中，空气污染物浓度的数据即指PM2.5颗粒物浓度的数据，综合分析器22用于处理飞机的飞行参数，从而实现相应的飞行控制，并按照飞行参数获取飞行路线，将飞行路线与GIS系统对应，即在GIS系统上显示飞机飞行的具体位置坐标，由综合分析器22将空气污染物浓度检测仪13测定的空气污染物的浓度数据与相应的位置坐标对应，从而实现在各个位置坐标上显示无人飞机1采集的空气污染物浓度数据。
具体地，地面监测控制器2还包括壳体，无线中继器21安装在壳体的上表面，报警器25安装在壳体的上表面或侧表面，综合分析器22、存储器23和微处理器24安装在壳体内。
无人飞机1可以为固定翼无人机或无人直升机。其中固定翼无人机的参数：标准任务载荷＞5kg、起降抗风能力＞5级、起飞滑跑距离＜30m、最大平飞速度150km/h、正常巡航速度110km/h、升限5000m、飞行半径70km、通信距离(无中继)可达20km以上(无遮挡)、带最大任务载荷续航时间＞2h、降落滑跑距离＜60m。无人直升机参数：最大飞行高度可达2500m，最大载荷15Kg、最大留空时间＞1.5h。
其中，PM2.5颗粒物传感器检测范围为0-999微克/立方米。
实施例2：
如图2所示，与实施例1不同之处在于：地面监测控制器2增加包括了微处理器24和报警器25以及空气污染物传感系统12还增加包括了H2S传感器、SO2传感器、NO传感器、CI2传感器和NH3传感器，进而可以检测空气中其它污染物气体，检测原理同PM2.5颗粒物，这里不再赘述。微处理器24与综合分析器22电连接，报警器25与微处理器24电连接。微处理器24用于将综合分析器22分析后的空气污染物浓度数据与预设的阈值相比较且当空气污染物浓度大于阈值时发出警示信号给报警器25，并由报警器25显示报警信号，报警信号可以通过声音或光显示。
应当理解的是，对本领域技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，但这些改进或变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种机载空气污染物监测装置，其特征在于，包括无人飞机(1)和地面监测控制器(2)，所述无人飞机(1)与所述地面监测控制器(2)之间无线通信连接；
在所述无人飞机(1)上安装有用于产生飞行参数的飞行控制器(11)、用于检测和识别空气污染物的空气污染物传感系统(12)、用于检测空气污染物浓度的空气污染物浓度检测仪(13)、用于发送飞行参数和空气污染物浓度的数据的无线通信器(14)和用于供电的电源(15)，所述空气污染物传感系统(12)与所述空气污染物浓度检测仪(13)电连接，所述飞行控制器(11)和空气污染物浓度检测仪(13)分别与所述无线通信器(14)电连接，所述电源(15)分别与所述飞行控制器(11)、空气污染物传感系统(12)和空气污染物浓度检测仪(13)电连接；所述空气污染物传感系统(12)包括用于感应PM2.5颗粒物的PM2.5颗粒物传感器；
所述地面监测控制器(2)包括用于接收飞行参数和空气污染物浓度的数据的无线中继器(21)、综合分析器(22)以及用于存储分析结果的存储器(23)，所述无线中继器(21)与所述无线通信器(14)无线通信连接，所述综合分析器(22)分别与所述无线中继器(21)和所述存储器(23)电连接。
2.根据权利要求1所述的机载空气污染物监测装置，其特征在于，所述地面监测控制器(2)还包括用于将所述综合分析器(22)分析后的空气污染物浓度数据与预设的阈值相比较且当空气污染物浓度大于阈值时发出警示信号的微处理器(24)以及用于接收并显示警示信号的报警器(25)，所述微处 理器(24)与所述综合分析器(22)电连接，所述报警器(25)与所述微处理器(24)电连接。
3.根据权利要求2所述的机载空气污染物监测装置，其特征在于，所述地面监测控制器(2)还包括壳体，所述无线中继器(21)安装在所述壳体的上表面，所述报警器(25)安装在所述壳体的上表面或侧表面，所述综合分析器(22)、所述存储器(23)和所述微处理器(24)安装在所述壳体内。
4.根据权利要求1所述的机载空气污染物监测装置，其特征在于，所述飞行控制器(11)和所述空气污染物浓度检测仪(13)安装在所述无人飞机(1)的机体内，所述空气污染物传感系统(12)安装在所述无人飞机(1)的机体的外周表面上，所述无线通信器(14)安装在所述无人飞机(1)的机体的下表面。
5.根据权利要求1所述的机载空气污染物监测装置，其特征在于，所述电源(15)为太阳能电池且安装在所述无人飞机(1)的机体的上表面。
6.根据权利要求1所述的机载空气污染物监测装置，其特征在于，所述PM2.5颗粒物传感器的量程为0-999微克/立方米。
7.根据权利要求1所述的机载空气污染物监测装置，其特征在于，所述空气污染物传感系统(12)还包括CO传感器、H2S传感器、SO2传感器、NO2传感器、NO传感器、CI2传感器、HCN传感器、NH3传感器、PH3传感器、CIO2传感器、HCl传感器中的至少一种传感器。
8.根据权利要求1所述的机载空气污染物监测装置，其特征在于，所述无人飞机为固定翼无人机或无人直升机。
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