CN220709095U - 一种无人机载气体监测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机载气体监测设备，设有监测设备壳体及其进气孔、无人机连接件、气泵、气体传感器、数据处理器、无线数据传输模块和供电模块，能利用无人机运载无人机载气体监测设备，飞起至需要进行气体监测的目标位置，并通过泵吸的方式使目标位置处的空气在监测设备壳体的内部与气体传感器接触，由气体传感器监测出相应的大气质量指标数据，并以无线通讯方式发送至大气监测数据接收终端，以实现对目标位置处的空气的大气质量指标数据监测；因此，本实用新型能灵活、快速、准确、方便的对不同目标位置处的空气进行大气质量指标数据监测，适用于对存在有害气体的目标位置进行监测，使操作人员可以在安全区域内对可疑环境进行远程监控。

Description

一种无人机载气体监测设备

技术领域

本实用新型涉及气体监测设备技术领域，具体的说是一种无人机载气体监测设备。

背景技术

在大气环境大气质量指标监测领域，现有技术中常通过就地测量或采样测量的方法进行大气质量指标监测。在就地测量的过程中，测量人员需要在大气环境监测现场对空气气体污染情况进行多项的就地监测，从而就地获取大量的监测数据，以方便后续研究。而在采样测量的过程中，为了获取多种且大量的大气质量指标样本数据，测量人员往往需要携带大量采样设备对大气环境进行采样，采样后还需将各种的大气质量指标样本运到专门的试验研究场所进行研究。由于采样设备种类繁多且多数的采样设备比较笨重，因此导致采集工作十分不便，严重影响了测量人员的工作效率。

此外，为了掌握大气环境污染状况，在大气环境大气质量指标监测领域中也常采用在线监测的方式，即在大气环境监测点附近安装固定式大气质量指标监测设备，此种方式较适合长期的定点监测。然而，该监测方式往往需要将监测设备安装应用在排污源场所处，因此监测设备容易受到排污源场所的供电限制或其他人为破坏和干扰，同时实际工作中也存在大气环境短期监测及多监测点流动监测任务，由于固定式监测设备拆卸安装较为不便，因此不适合运用在短期流动监测中。

因此，需要一种能提高测量人员的工作效率，适合短期流动监测的大气环境监测设备。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种无人机载气体监测设备。

解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种无人机载气体监测设备，其特征在于，包括：监测设备壳体和无人机连接件；

所述监测设备壳体设有连通其内外的进气孔，监测设备壳体的表面固定有气泵，该气泵的进气口和出气口分别连通监测设备壳体的内部和外部；其中，所述气泵优选固定在监测设备壳体的顶面。

所述监测设备壳体的内部安装有气体传感器、数据处理器、无线数据传输模块和供电模块；所述气体传感器能够监测出空气中的若干种大气质量指标数据，所述数据处理器能够将气体传感器输出的数据通过无线数据传输模块发送至大气监测数据接收终端，所述供电模块能够为无人机载气体监测设备的用电器件供电；其中，所述气体传感器可以是集成了多种大气质量指标数据监测功能的一个传感器，也可以是分别监测多种大气质量指标数据的多个传感器；所述大气质量指标数据可以是大气环境中的扬尘、噪声、雾霾(颗粒物PM2.5、PM10等)、温湿度、臭气、气体污染物、有毒有害可燃物、VOC等指标浓度。其中，所述大气监测数据接收终端和无人机的遥控器可以是相互独立的两套设备，但也可以将大气监测数据接收终端作为一个模块集成在无人机的遥控器中。

所述监测设备壳体能够通过无人机连接件固定安装在无人机上。

从而，本实用新型的使用方式如下：

首先，将本实用新型的无人机载气体监测设备通过无人机连接件固定安装到无人机上；

然后，将无人机载气体监测设备和无人机通电启动，并利用无人机运载无人机载气体监测设备，飞起至需要进行气体监测的目标位置，以使得：在气泵的吸气作用下，目标位置处的空气通过泵吸的方式经监测设备壳体的进气孔被抽入到监测设备壳体的内部，再经由气泵被排出回到监测设备壳体的外部；在此过程中，目标位置处的空气在监测设备壳体的内部与气体传感器接触，由气体传感器监测出相应的大气质量指标数据，数据处理器将该监测出的大气质量指标数据通过无线数据传输模块以无线通讯方式发送至大气监测数据接收终端，实现了对目标位置处的空气的大气质量指标数据监测。

因此，本实用新型能够灵活、快速、准确、方便的对不同目标位置处的空气进行大气质量指标数据监测，具有立体监测、响应速度快、监测范围广、地形干扰小的优点，且本实用新型适用于对存在有害气体的目标位置进行监测，使操作人员可以在安全区域内对可疑环境进行远程监控，能够在进行大气突发事件污染源识别和浓度监测中发挥重要作用。

优选的：所述监测设备壳体的每一个端面均设有至少一排进气孔，每一排进气孔均由多个均匀间隔布置的长条状进气孔构成。从而，使得目标位置处的空气能够从监测设备壳体的全方位进入其内部，能够有效提高气体传感器对大气质量指标数据的监测准确性。

优选的：所述监测设备壳体还安装有与所述供电模块电性连接的电源线插孔，该电源线插孔能够通过电源线与所述无人机电性连接，以使得所述无人机的电源能够通过电源线、电源线插孔和供电模块为无人机载气体监测设备的用电器件供电。其中，所述电源线插孔优选设置在监测设备壳体的侧面，所述电源线插孔优选适配于PSDK电源线，以便于组装拆卸携带。由此，本实用新型无需在监测设备壳体内设置电池，有效减轻了无人机载气体监测设备的重量(经试验，无人机载气体监测设备的重量可以在500g以下)，以适于无人机搭接，降低了对无人机的荷载能力要求，因此，本实用新型适用于搭接在荷载能力更为广泛的无人机上。

优选的：所述监测设备壳体还安装有电源开关，该电源开关与供电模块电性连接，用于控制无人机载气体监测设备的通断电，以在未进行气体监测时将无人机载气体监测设备断电，减少对无人机的电源电量消耗。

优选的：参见图4，所述无人机连接件为由上扣件和下扣件组成的可拆卸式扣具；所述上扣件的一端和下扣件的一端铰接，上扣件的另一端和下扣件的另一端能够通过扣合螺栓和扣合螺母实现扣合，且所述上扣件和下扣件在扣合时形成的安装腔适配于所述无人机的外型和尺寸；并且，所述上扣件的中部顶面设有连接支座，该连接支座的连接螺纹孔能够通过连接螺栓与所述监测设备壳体的底部实现可拆卸式连接。从而，使监测设备壳体、无人机连接件和无人机该三者能够灵活方便的实现组装固定和分离拆卸，一方面能够方便无人机载气体监测设备在分离拆卸状态下进行携带运输，另一方面能够针对不同无人机更换具有相应安装腔形状的无人机连接件，以扩大本实用新型对不同无人机的适用性。

优选的：所述下扣件的中部设有避空孔，以利用避空孔避开无人机位于其底部的定位镜头传感器，避免定位镜头传感器被下扣件遮挡而造成无人机没有办法降落；并且，所述下扣件的两端外侧分别设有用于卡接外设的卡槽，以便于利用卡槽卡接无人机支撑架、喊话器投掷器等外设，以增强扩展性。

优选的：所述监测设备壳体的内部还安装有卫星定位模块，所述数据处理器能够将气体传感器输出的数据和卫星定位模块输出的定位坐标数据通过无线数据传输模块一起发送至大气监测数据接收终端，以准确记录气体监测的位置。

优选的：所述监测设备壳体的内部还安装有超标报警模块；所述数据处理器将气体传感器输出的大气质量指标数据发送给超标报警模块，所述超标报警模块能够比较判断接收到的大气质量指标数据是否超过相应的大气质量指标预设阈值，并在判断结果为是时通过无线数据传输模块向大气监测数据接收终端发送超标报警信号。

优选的：所述监测设备壳体安装有设备状态指示灯和蜂鸣器，所述设备状态指示灯和蜂鸣器分别与数据处理器电性连接，以能够通过设备状态指示灯的不同颜色表示无人机载气体监测设备的不同工作状态和实现发光报警，通过蜂鸣器实现声音报警。

优选的：所述监测设备壳体的表面安装有太阳能板，所述监测设备壳体的内部安装有太阳能转换模块，所述太阳能板产生的电能通过太阳能转换模块和供电模块为无人机载气体监测设备的用电器件供电，以延长无人机载气体监测设备和无人机的续航时间。其中，所述太阳能板的安装位置应该避开进气孔和监测设备壳体的底面。

优选的：所述监测设备壳体采用碳纤维材质，以降低无人机载气体监测设备的重量，提升无人机载气体监测设备的防水、防风、防尘、防撞击性能；所述数据处理器采用MCU处理器；所述无人机采用多旋翼结构无人机或固定翼结构无人机。

另外，所述监测设备壳体的表面还可以安装与数据处理器电性连接的RS485插接口，以便于进行设备调试。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

第一，本实用新型设有监测设备壳体及其进气孔、无人机连接件、气泵、气体传感器、数据处理器、无线数据传输模块和供电模块，能够利用无人机运载无人机载气体监测设备，飞起至需要进行气体监测的目标位置，并通过泵吸的方式使目标位置处的空气在监测设备壳体的内部与气体传感器接触，由气体传感器监测出相应的大气质量指标数据，并以无线通讯方式发送至大气监测数据接收终端，以实现对目标位置处的空气的大气质量指标数据监测；因此，本实用新型能够灵活、快速、准确、方便的对不同目标位置处的空气进行大气质量指标数据监测，具有立体监测、响应速度快、监测范围广、地形干扰小的优点，且本实用新型适用于对存在有害气体的目标位置进行监测，使操作人员可以在安全区域内对可疑环境进行远程监控。

第二，本实用新型在监测设备壳体的每一个端面均设有至少一排进气孔，且每一排进气孔均由多个均匀间隔布置的长条状进气孔构成，使得目标位置处的空气能够从监测设备壳体的全方位进入其内部，能够有效提高气体传感器对大气质量指标数据的监测准确性。

第三，本实用新型通过设置电源线插孔，使得无人机的电源能够通过电源线、电源线插孔和供电模块为无人机载气体监测设备的用电器件供电，无需在监测设备壳体内设置电池，有效减轻了无人机载气体监测设备的重量(经试验，无人机载气体监测设备的重量可以在500g以下)，以适于无人机搭接，降低了对无人机的荷载能力要求，因此，本实用新型适用于搭接在荷载能力更为广泛的无人机上。

第四，本实用新型采用可拆卸式扣具作为无人机连接件，使监测设备壳体、无人机连接件和无人机该三者能够灵活方便的实现组装固定和分离拆卸，一方面能够方便无人机载气体监测设备在分离拆卸状态下进行携带运输，另一方面能够针对不同无人机更换具有相应安装腔形状的无人机连接件，以扩大本实用新型对不同无人机的适用性。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

图1为本实用新型的无人机载气体监测设备的结构示意图；

图2为本实用新型的无人机载气体监测设备的电路原理框图；

图3为本实用新型的无人机载气体监测设备安装在无人机上的结构示意图；

图4为本实用新型中无人机连接件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图对本实用新型进行详细说明，以帮助本领域的技术人员更好的理解本实用新型的实用新型构思，但本实用新型权利要求的保护范围不限于下述实施例，对本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型之实用新型构思的前提下，没有做出创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

如图1至图4所示，本实用新型公开的是一种无人机载气体监测设备，包括：监测设备壳体1和无人机连接件2；

所述监测设备壳体1设有连通其内外的进气孔1a，监测设备壳体1的表面固定有气泵3，该气泵3的进气口和出气口分别连通监测设备壳体1的内部和外部；其中，所述气泵3优选固定在监测设备壳体1的顶面。

所述监测设备壳体1的内部安装有气体传感器、数据处理器、无线数据传输模块和供电模块；所述气体传感器能够监测出空气中的若干种大气质量指标数据，所述数据处理器能够将气体传感器输出的数据通过无线数据传输模块发送至大气监测数据接收终端，所述供电模块能够为无人机载气体监测设备的用电器件供电；其中，所述气体传感器可以是集成了多种大气质量指标数据监测功能的一个传感器，也可以是分别监测多种大气质量指标数据的多个传感器；所述大气质量指标数据可以是大气环境中的扬尘、噪声、雾霾(颗粒物PM2.5、PM10等)、温湿度、臭气、气体污染物、有毒有害可燃物、VOC等指标浓度。其中，所述大气监测数据接收终端和无人机4的遥控器可以是相互独立的两套设备，但也可以将大气监测数据接收终端作为一个模块集成在无人机4的遥控器中。

所述监测设备壳体1能够通过无人机连接件2固定安装在无人机4上。

从而，本实用新型的使用方式如下：

首先，将本实用新型的无人机载气体监测设备通过无人机连接件2固定安装到无人机4上；

然后，将无人机载气体监测设备和无人机4通电启动，并利用无人机4运载无人机载气体监测设备，飞起至需要进行气体监测的目标位置，以使得：在气泵3的吸气作用下，目标位置处的空气通过泵吸的方式经监测设备壳体1的进气孔1a被抽入到监测设备壳体1的内部，再经由气泵3被排出回到监测设备壳体1的外部；在此过程中，目标位置处的空气在监测设备壳体1的内部与气体传感器接触，由气体传感器监测出相应的大气质量指标数据，数据处理器将该监测出的大气质量指标数据通过无线数据传输模块以无线通讯方式发送至大气监测数据接收终端，实现了对目标位置处的空气的大气质量指标数据监测。

因此，本实用新型能够灵活、快速、准确、方便的对不同目标位置处的空气进行大气质量指标数据监测，具有立体监测、响应速度快、监测范围广、地形干扰小的优点，且本实用新型适用于对存在有害气体的目标位置进行监测，使操作人员可以在安全区域内对可疑环境进行远程监控，能够在进行大气突发事件污染源识别和浓度监测中发挥重要作用。

以上为本实用新型的基本实施方式，可以在该基本实施方式的基础上做进一步的优化、改进和限定：

优选的：所述监测设备壳体1的每一个端面均设有至少一排进气孔1a，每一排进气孔1a均由多个均匀间隔布置的长条状进气孔构成。从而，使得目标位置处的空气能够从监测设备壳体1的全方位进入其内部，能够有效提高气体传感器对大气质量指标数据的监测准确性。

优选的：所述监测设备壳体1还安装有与所述供电模块电性连接的电源线插孔5，该电源线插孔5能够通过电源线与所述无人机4电性连接，以使得所述无人机4的电源能够通过电源线、电源线插孔5和供电模块为无人机载气体监测设备的用电器件供电。其中，所述电源线插孔5优选设置在监测设备壳体1的侧面，所述电源线插孔5优选适配于PSDK电源线，以便于组装拆卸携带。由此，本实用新型无需在监测设备壳体1内设置电池，有效减轻了无人机载气体监测设备的重量(经试验，无人机载气体监测设备的重量可以在500g以下)，以适于无人机4搭接，降低了对无人机4的荷载能力要求，因此，本实用新型适用于搭接在荷载能力更为广泛的无人机4上。

优选的：所述监测设备壳体1还安装有电源开关6，该电源开关6与供电模块电性连接，用于控制无人机载气体监测设备的通断电，以在未进行气体监测时将无人机载气体监测设备断电，减少对无人机4的电源电量消耗。

优选的：参见图4，所述无人机连接件2为由上扣件2-1和下扣件2-2组成的可拆卸式扣具；所述上扣件2-1的一端和下扣件2-2的一端铰接，上扣件2-1的另一端和下扣件2-2的另一端能够通过扣合螺栓2-3和扣合螺母2-4实现扣合，且所述上扣件2-1和下扣件2-2在扣合时形成的安装腔2a适配于所述无人机4的外型和尺寸；并且，所述上扣件2-1的中部顶面设有连接支座2-1-1，该连接支座2-1-1的连接螺纹孔2-1-1a能够通过连接螺栓与所述监测设备壳体1的底部实现可拆卸式连接。从而，使监测设备壳体1、无人机连接件2和无人机4该三者能够灵活方便的实现组装固定和分离拆卸，一方面能够方便无人机载气体监测设备在分离拆卸状态下进行携带运输，另一方面能够针对不同无人机4更换具有相应安装腔2a形状的无人机连接件2，以扩大本实用新型对不同无人机4的适用性。

优选的：所述下扣件2-2的中部设有避空孔2-2a，以利用避空孔2-2a避开无人机4位于其底部的定位镜头传感器，避免定位镜头传感器被下扣件2-2遮挡而造成无人机4没有办法降落；并且，所述下扣件2-2的两端外侧分别设有用于卡接外设的卡槽2-2b，以便于利用卡槽2-2b卡接无人机支撑架、喊话器投掷器等外设，以增强扩展性。

优选的：所述监测设备壳体1的内部还安装有卫星定位模块，所述数据处理器能够将气体传感器输出的数据和卫星定位模块输出的定位坐标数据通过无线数据传输模块一起发送至大气监测数据接收终端，以准确记录气体监测的位置。

优选的：所述监测设备壳体1的内部还安装有超标报警模块；所述数据处理器将气体传感器输出的大气质量指标数据发送给超标报警模块，所述超标报警模块能够比较判断接收到的大气质量指标数据是否超过相应的大气质量指标预设阈值，并在判断结果为是时通过无线数据传输模块向大气监测数据接收终端发送超标报警信号。

优选的：所述监测设备壳体1安装有设备状态指示灯7和蜂鸣器，所述设备状态指示灯7和蜂鸣器分别与数据处理器电性连接，以能够通过设备状态指示灯7的不同颜色表示无人机载气体监测设备的不同工作状态和实现发光报警，通过蜂鸣器实现声音报警。

优选的：所述监测设备壳体1的表面安装有太阳能板，所述监测设备壳体1的内部安装有太阳能转换模块，所述太阳能板产生的电能通过太阳能转换模块和供电模块为无人机载气体监测设备的用电器件供电，以延长无人机载气体监测设备和无人机4的续航时间。其中，所述太阳能板的安装位置应该避开进气孔1a和监测设备壳体1的底面。

优选的：所述监测设备壳体1采用碳纤维材质，以降低无人机载气体监测设备的重量，提升无人机载气体监测设备的防水、防风、防尘、防撞击性能；所述数据处理器采用MCU处理器；所述无人机4采用多旋翼结构无人机或固定翼结构无人机。

另外，所述监测设备壳体1的表面还可以安装与数据处理器电性连接的RS485插接口，以便于进行设备调试。

本实用新型不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本实用新型的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种无人机载气体监测设备，其特征在于，包括：监测设备壳体(1)和无人机连接件(2)；

所述监测设备壳体(1)设有连通其内外的进气孔(1a)，监测设备壳体(1)的表面固定有气泵(3)，该气泵(3)的进气口和出气口分别连通监测设备壳体(1)的内部和外部；

所述监测设备壳体(1)的内部安装有气体传感器、数据处理器、无线数据传输模块和供电模块；所述气体传感器能够监测出空气中的若干种大气质量指标数据，所述数据处理器能够将气体传感器输出的数据通过无线数据传输模块发送至大气监测数据接收终端，所述供电模块能够为无人机载气体监测设备的用电器件供电；

所述监测设备壳体(1)能够通过无人机连接件(2)固定安装在无人机(4)上；

所述无人机连接件(2)为由上扣件(2-1)和下扣件(2-2)组成的可拆卸式扣具；所述上扣件(2-1)的一端和下扣件(2-2)的一端铰接，上扣件(2-1)的另一端和下扣件(2-2)的另一端能够通过扣合螺栓(2-3)和扣合螺母(2-4)实现扣合，且所述上扣件(2-1)和下扣件(2-2)在扣合时形成的安装腔(2a)适配于所述无人机(4)的外型和尺寸；并且，所述上扣件(2-1)的中部顶面设有连接支座(2-1-1)，该连接支座(2-1-1)的连接螺纹孔(2-1-1a)能够通过连接螺栓与所述监测设备壳体(1)的底部实现可拆卸式连接。

2.根据权利要求1所述无人机载气体监测设备，其特征在于：所述监测设备壳体(1)的每一个端面均设有至少一排进气孔(1a)，每一排进气孔(1a)均由多个均匀间隔布置的长条状进气孔构成。

3.根据权利要求1或2所述无人机载气体监测设备，其特征在于：所述监测设备壳体(1)还安装有与所述供电模块电性连接的电源线插孔(5)，该电源线插孔(5)能够通过电源线与所述无人机(4)电性连接，以使得所述无人机(4)的电源能够通过电源线、电源线插孔(5)和供电模块为无人机载气体监测设备的用电器件供电。

4.根据权利要求3所述无人机载气体监测设备，其特征在于：所述下扣件(2-2)的中部设有避空孔(2-2a)；并且，所述下扣件(2-2)的两端外侧分别设有用于卡接外设的卡槽(2-2b)。

5.根据权利要求1或2所述无人机载气体监测设备，其特征在于：所述监测设备壳体(1)的内部还安装有卫星定位模块，所述数据处理器能够将气体传感器输出的数据和卫星定位模块输出的定位坐标数据通过无线数据传输模块一起发送至大气监测数据接收终端。

6.根据权利要求1或2所述无人机载气体监测设备，其特征在于：所述监测设备壳体(1)的内部还安装有超标报警模块；所述数据处理器将气体传感器输出的大气质量指标数据发送给超标报警模块，所述超标报警模块能够比较判断接收到的大气质量指标数据是否超过相应的大气质量指标预设阈值，并在判断结果为是时通过无线数据传输模块向大气监测数据接收终端发送超标报警信号。

7.根据权利要求1或2所述无人机载气体监测设备，其特征在于：所述监测设备壳体(1)安装有设备状态指示灯(7)和蜂鸣器，所述设备状态指示灯(7)和蜂鸣器分别与数据处理器电性连接。

8.根据权利要求1或2所述无人机载气体监测设备，其特征在于：所述监测设备壳体(1)的表面安装有太阳能板，所述监测设备壳体(1)的内部安装有太阳能转换模块，所述太阳能板产生的电能通过太阳能转换模块和供电模块为无人机载气体监测设备的用电器件供电。

9.根据权利要求1或2所述无人机载气体监测设备，其特征在于：所述监测设备壳体(1)采用碳纤维材质；所述数据处理器采用MCU处理器；所述无人机(4)采用多旋翼结构无人机或固定翼结构无人机。