CN214356688U - 一种抗风型大气质量监测无人机装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及环境监测技术领域，公开了一种抗风型大气质量监测无人机装置，包括无人机本体、螺旋电机固定箱、转轮和芯片，所述无人机本体的四周设有螺纹连接口且外部螺纹连接有外盖，外盖的盖面中空且设有树叶遮挡板，无人机本体的上方对称的设有螺旋电机固定箱，且上方安装有螺旋扇叶，无人机本体的内部中空且安装有支撑支架，支撑支架的顶端上弹簧伸缩杆，且末端上套接有转轮，转轮上转动连接有风力发电扇叶，无人机本体的底部设有空腔，且空腔中分别设有芯片、风力发电系统、自动巡航控制系统、卫星定位系统、大气监测系统、电源模块、数据传输模块和存储器，无人机本体的底部还设有触地支座。本实用新型稳定性强和监测效率高。

Description

一种抗风型大气质量监测无人机装置

技术领域

本实用新型涉及一种无人机装置，具体是一种抗风型大气质量监测无人机装置，属于环境监测技术领域。

背景技术

无人驾驶飞机，俗称：无人飞机、无人机、无人航空载具、无人作战飞机、蜂型机；广义上为不需要驾驶员登机驾驶的各式遥控飞行器，生活的发展无人机也被广泛的应用到生活中，多数应用与航拍，也被逐渐应用于环境监测等领域。现阶段的无人机装置在使用时存在以下的问题：

（1）续航能力不够，从而使设备的实用性降低，同时现阶段的无人机装置抗风能力差，遇到强风时会使设备稳定性降低。

（2）由于大气污染在时间和空间分布和扩散的特殊性，以及其实际检测中受到地形、大气环流等诸多不可预测客观条件的影响，很难对其污染扩散情况有全面准确的认识、检测和模拟，为了使得测量的数据更加具有代表性、更加全面，这就需要增加多个监控点，这势必要增加人力物力的投资，耗资巨大，成本高，并且以前的大气监测无人机功能单一，一种无人机只能监测一种污染物，使用成本高。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种抗风型大气质量监测无人机装置，以解决上述背景中提出的现有的无人机监控装置续航能力和抗风能力不佳，且针对大气监测的特殊性缺少自动巡航和效率低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下方案：

一种抗风型大气质量监测无人机装置，包括无人机本体、螺旋电机固定箱、转轮和芯片，所述无人机本体的四周设有螺纹连接口，且螺纹连接口的外部螺纹连接有外盖，所述外盖的盖面中空且等间隔的设有树叶遮挡板，所述无人机本体的上方对称的设有螺旋电机固定箱，且螺旋电机固定箱的上方安装有螺旋扇叶，所述无人机本体的内部中空且安装有支撑支架，所述支撑支架的顶端上设有两两对称的弹簧伸缩杆，且弹簧伸缩杆的末端上套接固定有转轮，所述转轮上转动连接有风力发电扇叶，所述无人机本体的底部设有空腔，且空腔中分别设有安装在所述空腔内部的芯片、风力发电系统、自动巡航控制系统、卫星定位系统、大气监测系统、集成于所述芯片上的电源模块、数据传输模块和存储器，所述无人机本体的底部还设有触地支座，且触地支座的高度高于空腔并位于空腔的四周。

作为优选的，所述无人机本体为立方体结构，螺纹连接口位于无人机本体的侧面中间位置上，螺纹连接口与无人机本体的内部互相连通。

作为更优选的，所述螺纹连接口与风力发电扇叶对应，且螺纹连接口与对应的风力发电扇叶的中心轴重合。

作为优选的，所述芯片上还设有处理模块和分析模块，所述处理模块、分析模块和数据传输模块的电源端口依次与电源模块的输出端电性连接，所述风力发电系统的输出端与电源模块的输入端电性连接，所述处理模块的信号输入端与所述大气监测系统的信号输出端连接，所述处理模块的信号输出端经所述分析模块连接所述数据传输模块。

作为更优选的，所述大气监测系统与所述自动巡航控制系统的信号输出端电性连接，且所述大气监测系统是一种多组分气体传感器，包括NO传感器、SO传感器、CO传感器、O传感器和VOC传感器。

进一步，所述自动巡航控制系统分别与卫星定位系统和大气监测系统信号连接。

更进一步的，所述卫星定位系统与所述自动巡航控制系统的信号输入端电性连接，且所述卫星定位系统包括GPS或北斗导航系统。

具体的，所述自动巡航控制系统与芯片电性连接，且所述自动巡航控制系统为嵌入式硬件控制系统。

作为优选的，所述空腔的底部安装有相机，且相机与电源模块电性连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型提供一种抗风型大气质量监测无人机装置，该设备的风力发电扇叶与转轮之间构成旋转结构，通过旋转结构使风力带动风力发电扇叶进行旋转，从而利于风力发电，提高设备的续航时间，多余的风可以从通风口处穿过，提高设备的抗风的能力，树叶遮挡板能够对树叶和方便袋进行遮挡，防止树叶和方便袋进入设备缠绕到风力发电扇叶上，影响设备的运行，通过伸缩结构使风力发电扇叶具有一定的缓冲空间，防止风力过大对风力发电扇叶造成损伤，同时也能一定程度上提高设备的抗风能力。

2.本实用新型提供一种抗风型大气质量监测无人机装置，将卫星定位系统和大气监测系统有机结合，极大地提高了监测效率和准确性，有效填补了复杂地形中低空污染检测的空白，在此基础上，通过自动巡航控制系统（嵌入式系统）进行自动飞行控制（通过定时），并对指定空间进行定点数据采集，无人机的自动巡航使得监测采样效率和空域倍增，节省了大量的人力、物力资源。

附图说明

图1为本实用新型的剖面结构示意图。

图2为本实用新型的主视结构示意图。

图3为本实用新型的系统框图。

图中：1、无人机本体；2、螺纹连接口；3、外盖；4、树叶遮挡板；5、螺旋电机固定箱；6、螺旋扇叶；7、触地支座；8、空腔；9、支撑支架；10、转轮；11、风力发电扇叶；12、弹簧伸缩杆；13、电源模块；14、卫星定位系统；15、自动巡航控制系统；16、大气监测系统；17、处理模块；18、分析模块；19、数据传输模块；20、风力发电系统。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-3所示，一种抗风型大气质量监测无人机装置，包括无人机本体1、螺旋电机固定箱5、转轮10和芯片，所述无人机本体1的四周设有螺纹连接口2，且螺纹连接口2的外部螺纹连接有外盖3，所述外盖3的盖面中空且等间隔的设有树叶遮挡板4，所述无人机本体1的上方对称的设有螺旋电机固定箱5，且螺旋电机固定箱5的上方安装有螺旋扇叶6，所述无人机本体1的内部中空且安装有支撑支架9，所述支撑支架9的顶端上设有两两对称的弹簧伸缩杆12，起到缓冲的作用，一定程度上减少风力带来的影响，且弹簧伸缩杆12的末端上套接固定有转轮10，所述转轮10上转动连接有风力发电扇叶11，所述无人机本体1的底部设有空腔8，且空腔8中分别设有安装在所述空腔8内部的芯片、风力发电系统20、自动巡航控制系统15、卫星定位系统14、大气监测系统16、集成于所述芯片上的电源模块13、数据传输模块19和存储器，所述无人机本体1的底部还设有触地支座7，且触地支座7的高度高于空腔8并位于空腔8的四周，保证空腔8落地时不与地面接触，并且增加装置的稳定性。

所述无人机本体1为立方体结构，螺纹连接口2位于无人机本体1的侧面中间位置上，螺纹连接口2与无人机本体1的内部互相连通，方便安装风力发电扇叶11。

所述螺纹连接口2与风力发电扇叶11对应，且螺纹连接口2与对应的风力发电扇叶11的中心轴重合，保证装置的稳定性。

优选实施例中，所述芯片上还设有处理模块17和分析模块18，所述处理模块17、分析模块18和数据传输模块19的电源端口依次与电源模块13的输出端电性连接，所述风力发电系统20的输出端与电源模块13的输入端电性连接，通过风力发电为装置进行辅助供电，所述处理模块17的信号输入端与所述大气监测系统16的信号输出端连接，所述处理模块17的信号输出端经所述分析模块18连接所述数据传输模块19。具体来说，所述芯片可以采用单片机，型号为STM32L系列芯片，该芯片上集成了处理模块17和分析模块18，处理模块17包括数据处理单元和/或图像处理单元，分析模块18包括数据分析单元，处理模块17和对应的分析模块18电性连接，通过数据处理单元可以采用现有数据处理电路对大气监测系统16中各传感器采集的信号进行放大、滤波等处理，通过数据分析单元可以采用现有计算比较电路对处理结果进行计算和对比。

所述大气监测系统16与所述自动巡航控制系统15的信号输出端电性连接，且所述大气监测系统16是一种多组分气体传感器，包括NO传感器、SO传感器、CO传感器、O传感器和VOC传感器，比起以往的空气质量传感器具有性价比高、可监测参数多、可监测的污染气体种类多（CO、NO、SO、O和VOC）等特点，能够有效的节约成本和提高利用率，监测到的多种气体数据实时存储到存储器中。

所述自动巡航控制系统15分别与卫星定位系统14和大气监测系统16信号连接。

所述卫星定位系统14与所述自动巡航控制系统15的信号输入端电性连接，且所述卫星定位系统14包括GPS或北斗导航系统。

所述自动巡航控制系统15与芯片电性连接，且所述自动巡航控制系统15为嵌入式硬件控制系统，自动巡航控制系统15（嵌入式硬件控制系统）使用DSP或者ARM 32位微处理器作为控制器，控制各模块协同工作，其不仅可以对无人机进行飞行轨迹控制、悬停控制，还能对所述大气监测系统16进行采样控制，另外，通过嵌入式系统进行自动飞行控制（通过定时），并对指定空间进行定点数据采集，无人机的自动巡航使得监测采样效率和空域倍增，节省了大量的人力、物力资源。

优选实施例中，所述空腔8的底部安装有相机，且相机与电源模块13电性连接，相机的设置能够使无人机拍摄当前的地理形貌，并将地理形貌的照片传送给所述处理模块17，通过其图像处理单元采用现有图像处理电路对照片进行校正、锐化和/或亮度调节等处理后，再通过数据传输模块19将当前的地理形貌照片信息传输到地面站。

本实用新型的工作原理：本实用新型提供一种抗风型大气质量监测无人机装置，工作时，该设备的风力发电扇叶11与转轮10之间构成旋转结构，通过旋转结构使风力带动风力发电扇叶11进行旋转，从而利于风力发电，提高设备的续航时间，多余的风可以从通风口处穿过，提高设备的抗风的能力，树叶遮挡板4能够对树叶和方便袋进行遮挡，防止树叶和方便袋进入设备缠绕到风力发电扇叶11上，影响设备的运行，通过伸缩结构使风力发电扇叶11具有一定的缓冲空间，防止风力过大对风力发电扇叶11造成损伤，同时也能一定程度上提高设备的抗风能力。

电源模块13进行供电，卫星定位系统14辅助自动巡航控制系统15进行巡航路线的设定，自动巡航控制系统15（嵌入式硬件控制系统）使用DSP或者ARM 32位微处理器作为控制器，控制各模块协同工作，其不仅可以对无人机进行飞行轨迹控制、悬停控制，还能对所述大气监测系统16进行采样控制，另外，通过嵌入式系统进行自动飞行控制（通过定时），并对指定空间进行定点数据采集，无人机的自动巡航使得监测采样效率和空域倍增，节省了大量的人力、物力资源，采集到的数据反馈到17进行处理并上传到分析模块18进行数据分析，分析后的数据通过数据传输模块19反馈给地面站。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种抗风型大气质量监测无人机装置，包括无人机本体(1)、螺旋电机固定箱(5)、转轮(10)和芯片，其特征在于：所述无人机本体(1)的四周设有螺纹连接口(2)，且螺纹连接口(2)的外部螺纹连接有外盖(3)，所述外盖(3)的盖面中空且等间隔的设有树叶遮挡板(4)，所述无人机本体(1)的上方对称的设有螺旋电机固定箱(5)，且螺旋电机固定箱(5)的上方安装有螺旋扇叶(6)，所述无人机本体(1)的内部中空且安装有支撑支架(9)，所述支撑支架(9)的顶端上设有两两对称的弹簧伸缩杆(12)，且弹簧伸缩杆(12)的末端上套接固定有转轮(10)，所述转轮(10)上转动连接有风力发电扇叶(11)，所述无人机本体(1)的底部设有空腔(8)，且空腔(8)中分别设有安装在所述空腔(8)内部的芯片、风力发电系统(20)、自动巡航控制系统(15)、卫星定位系统(14)、大气监测系统(16)、集成于所述芯片上的电源模块(13)、数据传输模块(19)和存储器，所述无人机本体(1)的底部还设有触地支座(7)，且触地支座(7)的高度高于空腔(8)并位于空腔(8)的四周。

2.根据权利要求1所述的一种抗风型大气质量监测无人机装置，其特征在于：所述无人机本体(1)为立方体结构，螺纹连接口(2)位于无人机本体(1)的侧面中间位置上，螺纹连接口(2)与无人机本体(1)的内部互相连通。

3.根据权利要求2所述的一种抗风型大气质量监测无人机装置，其特征在于：所述螺纹连接口(2)与风力发电扇叶(11)对应，且螺纹连接口(2)与对应的风力发电扇叶(11)的中心轴重合。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种抗风型大气质量监测无人机装置，其特征在于：所述芯片上还设有处理模块(17)和分析模块(18)，所述处理模块(17)、分析模块(18)和数据传输模块(19)的电源端口依次与电源模块(13)的输出端电性连接，所述风力发电系统(20)的输出端与电源模块(13)的输入端电性连接，所述处理模块(17)的信号输入端与所述大气监测系统(16)的信号输出端连接，所述处理模块(17)的信号输出端经所述分析模块(18)连接所述数据传输模块(19)。

5.根据权利要求4所述的一种抗风型大气质量监测无人机装置，其特征在于：所述大气监测系统(16)与所述自动巡航控制系统(15)的信号输出端电性连接，且所述大气监测系统(16)是一种多组分气体传感器，包括NO传感器、SO传感器、CO传感器、O传感器和VOC传感器。

6.根据权利要求5所述的一种抗风型大气质量监测无人机装置，其特征在于：所述自动巡航控制系统(15)分别与卫星定位系统(14)和大气监测系统(16)信号连接。

7.根据权利要求6所述的一种抗风型大气质量监测无人机装置，其特征在于：所述卫星定位系统(14)与所述自动巡航控制系统(15)的信号输入端电性连接，且所述卫星定位系统(14)包括GPS或北斗导航系统。

8.根据权利要求7所述的一种抗风型大气质量监测无人机装置，其特征在于：所述自动巡航控制系统(15)与芯片电性连接，且所述自动巡航控制系统(15)为嵌入式硬件控制系统。

9.根据权利要求1所述的一种抗风型大气质量监测无人机装置，其特征在于：所述空腔(8)的底部安装有相机，且相机与电源模块(13)电性连接。

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