JP6628852B1 - 突然の環境汚染事件のための緊急監視ドローン - Google Patents

Abstract

【課題】突然の環境汚染事故のための緊急監視ドローンを提供する。【解決手段】緊急監視ドローンであって、本体１と、本体内に取り付けられた制御装置と、本体に交互に装着可能な空気監視装置２、水源監視装置、および土壌サンプル収集装置と、そしてそれぞれ空気監視装置を装着するための第一装着装置と、水源監視装置を装着するための第二装着装置と、土壌サンプル収集装置を装着するための第三装着装置と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、環境監視装置の技術分野に関し、具体的には、突然の環境汚染事件のための緊急監視ドローンに関する。

無人航空機は“ドローン”と呼ばれ、ドローンは、ラジオ遠隔制御装置および独立プログラム制御装置によって操作される無人航空機であり、または車載コンピュータによって完全にまたは断続的かつ自律的に操作される。今日、民間使用、警察、都市管理、農業、地質学、気象学、電気、災害救助、ビデオ撮影などのその他の産業では、ドローンはより広く使用される。

突然の環境汚染事件は、汚染物質の排出または自然災害、生産安全事故などにより、汚染物質が大気、水、土壌などの環境媒体に侵入し、突然、環境品質の低減を引き起こすかまたは引き起こす可能性があり、公衆健康と財産安全に危害を及ぼし、または生態環境に損害を与え、または大きな社会的影響を与え、緊急対策をとって対処しなければならない事件である。

工業化と都市化の急速な進展に伴い、それに伴って起こる環境への圧力もますます増え、環境保護の課題がますます厳しくなり、突然の環境汚染事件の発生頻度もますます増加する。

従来技術における環境保護領域でのドローンの適用は、主に環境管理、環境監視、および環境法施行に使用されるが、使用分野が異なるため、ドローン自体には限界があり、その機能は比較的簡単である。

突然の環境汚染事件の後で最初に行うことは、汚染源を調査し、関係する会社を究明し、汚染物質のタイプおよび汚染の範囲を決定し、汚染源を遮断する。統合された汚染管理計画を策定し、監視およびシミュレーションなどの手段を使用して汚染された住宅の拡散経路および範囲を追跡し、大気汚染、水質汚染、および土壌汚染に関与するため、既存のドローンは突然の環境汚染事故の監視に対応することができない。

中国特許出願公開第107121162号明細書 中国実用新案登録出願公開第205175455号明細書

本発明の目的は、完全に機能する突然の環境汚染事故のための緊急監視ドローンを提供することである。

本発明の技術的解決手段は以下のとおりである。
突然の環境汚染事故のための緊急監視ドローンであって、
本体と、
本体内に取り付けられ、ドローンを制御し、データ、コマンド送信を行うために使用される制御装置と、
本体に交互に装着可能な空気監視装置、水源監視装置、および土壌サンプル収集装置と、空気監視装置は空気汚染を監視するために使用され、水源監視装置は水源汚染を監視するために使用され、土壌サンプル収集装置は土壌サンプルを収集するために使用され、
そしてそれぞれ空気監視装置を装着するための第一装着装置と、水源監視装置を装着するための第二装着装置と、土壌サンプル収集装置を装着するための第三装着装置と、を含む。

制御装置は、制御サブシステム、監視端末および通信モジュールを含み、通信モジュールは、無線モジュールおよびＷｉＦｉモジュールを含み、制御サブシステムは、飛行経路を計画するために使用され、ドローンも指定された経路に従って飛行することができるように、監視端末、通信モジュールを使用して外部とデータ、コマンド送信を行う。

制御サブシステムは、ＭＣＵメインコントローラ、ＭＣＵメインコントローラに接続された赤外線センサ、超音波センサ、落下防止センサ、ヒューマンマシンインタラクションシステムおよびＩＭＵなどを含み、このうち、赤外線センサは、ドローン周辺の障害物の安全レベルのエリア情報を検出し、かつ情報をＭＣＵのメインコントローラに送信するために使用され、超音波センサは、ドローン周辺の障害物の距離状態を検出し、かつ障害物の距離状態情報をＭＣＵメインコントローラに送信するために使用され、落下防止センサは、飛行中のドローンのダングリング状態を監視し、かつそのダングリング状態情報をＭＣＵメインコントローラに送信するために使用され、ＩＭＵは、飛行中の位置決め軌道移動情報を出力するために使用され、ヒューマンマシンインタラクションシステムは、情報を変換し、続いて通信モジュールを介して外部に送信するために使用される。

さらに、監視端末は、カメラおよび３軸安定化ジンバルを含み、前記３軸安定化ジンバルは本体外部の下端に配置され、前記カメラは３軸安定化ジンバルに配置され、３軸安定化ジンバルはＩＭＵに接続され、ＩＭＵは取得したデータを３軸安定化ジンバルに送信し、３軸安定化ジンバルは対応する動作を実行し、カメラを安定させるために使用される。

さらに、空気監視装置は、ポータブルガス検出器および爆破検出器を含む。

さらに、第一装着装置は、第一駆動飛行アームおよび支持フレームを含み、第一駆動飛行アームは飛行駆動用であり、支持フレームは本体を支持するために使用される。

さらに、水源監視装置は、サンプリング装置および検出装置を含み、前記検出装置は、溶存酸素検出器、ｐＨ検出器、アンモニア窒素検出器、水文検出器を含み、水源監視装置は２つあり、保護ケーシング内に２つの伸縮装置が装着され、２つの水源監視装置はそれぞれ２つの伸縮装置に装着され、地表水、地下水の緊急監視に使用される。

さらに、第二装着装置は、第二駆動飛行アームおよびフローティングフレームを含み、フローティングフレーム上に保護ケーシングが装着され、第二駆動飛行アームは飛行駆動に使用され、フローティングフレームはフローティングに使用され、保護ケーシングは水源監視装置の装着に使用される。

さらに、土壌サンプル収集装置は、土壌サンプル貯蔵ボックスおよび土壌サンプル採集装置を含み、前記土壌サンプル貯蔵部は装着ボックスの上端に装着され、前記土壌サンプル採集装置は、駆動モータおよび駆動モータ上に装着されたサンプリングプローブを含み、サンプリングプローブは、土壌サンプリングに使用される。

さらに、第三装着装置は、第三駆動飛行アームおよびランディングギアを含み、ランディングギア上に装着ボックスが装着され、第三駆動飛行アームは飛行駆動に使用され、ランディングギアはドローンを支持するために使用され、装着ボックスは土壌サンプル収集装置を装着するために使用される。

従来技術に比べ、本発明の有益な効果は、本発明が異なる突然の環境汚染事件に応じて、第一装着装置、第二装着装置、第三装着装置をそれぞれ目的に応じて使用され、空気監視装置、水源監視装置および土壌サンプル収集装置を調整して本体上に装着され、目的に応じて汚染物質を検出し、より効果的かつ安全であり、同時に現場検出およびサンプル採集を用いて、監視の正確性を保証し、突然の環境汚染事件のための緊急対策によりよい基盤を提供できることである。

図１は本発明の実施例１におけるドローンの外部構造の概略図である。 図２は本発明の実施例２におけるドローンの外部構造の概略図である。 図３は本発明の実施例２、実施例４における水源監視装置の内部構造の概略図である。 図４は本発明の実施例３におけるドローンの外部構造の概略図である。 図５は本発明の実施例３におけるドローンの内部構造の概略図である。 図６は本発明の実施例４におけるドローンの内部構造の概略図である。 図７は本発明の実施例５におけるドローンの外部構造の概略図である。 図８は本発明の実施例５におけるドローンの内部構造の概略図である。 図９は本発明の制御装置の接続ブロック図である。

ここで、１−本体、２−空気監視装置、３−水源監視装置、３２１−溶存酸素検出器、３２２−ｐＨ検出器、３２３−アンモニア窒素検出器、３２４−水文検出器、４−土壌サンプル収集装置、４１−土壌サンプル貯蔵ボックス、４２−土壌サンプル採集装置、５１−第一装着装置、５１１−第一駆動飛行アーム、５１２−支持フレーム、５２−第二装着装置、５２１−第二駆動飛行アーム、５２２−フローティングフレーム、５３−第三装着装置、５３１−第三駆動飛行アーム、５３２−ランディングギア。

実施例１
図１に示す突然の環境汚染事故のための緊急監視ドローンであって、
本体１と、
本体１内に取り付けられ、ドローンを制御し、データ、コマンド送信を行うために使用される制御装置と、
本体１に交互に装着可能な空気監視装置２と、
ここで、空気監視装置２は、ポータブルガス検出器および爆破検出器を含み、空気監視装置２は空気汚染を監視するために使用され、
そして本体１に移動可能に取り付けられた第一装着装置５１と、を含む。
ここで、第一装着装置５１は、第一駆動飛行アーム５１１および支持フレーム５１２を含み、第一駆動飛行アーム５１１は飛行駆動用であり、支持フレーム５１２は本体１を支持するために使用される。

ここで、制御装置は、制御サブシステム、監視端末および通信モジュールを含み、通信モジュールは、無線モジュールおよびＷｉＦｉモジュールを含み、制御サブシステムは、飛行経路を計画するために使用され、ドローンも指定された経路に従って飛行することができるように、監視端末、通信モジュールを使用して外部とデータ、コマンド送信を行う。

制御サブシステムは、ＭＣＵメインコントローラ、ＭＣＵメインコントローラに接続された赤外線センサ、超音波センサ、落下防止センサ、ヒューマンマシンインタラクションシステムおよびＩＭＵなどを含み、このうち、赤外線センサは、ドローン周辺の障害物の安全レベルのエリア情報を検出し、かつ情報をＭＣＵのメインコントローラに送信するために使用され、超音波センサは、ドローン周辺の障害物の距離状態を検出し、かつ障害物の距離状態情報をＭＣＵメインコントローラに送信するために使用され、落下防止センサは、飛行中のドローンのダングリング状態を監視し、かつそのダングリング状態情報をＭＣＵメインコントローラに送信するために使用され、ＩＭＵは、飛行中の位置決め軌道移動情報を出力するために使用され、ヒューマンマシンインタラクションシステムは、情報を変換し、続いて通信モジュールを介して外部に送信するために使用される。

監視端末は、カメラおよび３軸安定化ジンバルを含み、前記３軸安定化ジンバルは本体外部の下端に配置され、前記カメラは３軸安定化ジンバルに配置され、３軸安定化ジンバルはＩＭＵに接続され、ＩＭＵは取得したデータを３軸安定化ジンバルに送信し、３軸安定化ジンバルは対応する動作を実行し、カメラを安定させるために使用される。

１７年１１月に、江蘇省のある場所で二酸化硫黄の工業汚染が発生し、本実施例のドローンを使用して汚染源および汚染範囲を特定し、汚染源付近の汚染サンプルを採集し、サンプリング時間は７ｍｉｎであり、異なる監視領域の汚染データを記録し、最後に汚染源を正確に検出し、かつ汚染の範囲をさらに特定し、検出時間は４５ｍｉｎであり、かつ監視端末を使用して汚水処理場からの汚水排出の証拠が効果的に捕捉され、合計６７ｍｉｎかかった。

比較例：従来技術において空気検出機能を備えたＨＦ−Ｍ４００Ａモデルドローンを使用して同時に検出し、採集に汚染源および汚染範囲を正確に特定し、サンプリング時間は２１ｍｉｎであり、汚染範囲の検出時間は５２ｍｉｎであり、合計９０ｍｉｎかかった。

結論：本実施例におけるドローンは従来技術に比べ、サンプリング時間が短く、サンプリング効率がより高く、汚染範囲の特定効率も高く、かつ検出証拠を捕捉することができる。

実施例２
実施例１とは異なり、ドローンは、
本体１と、
本体１に移動可能に装着され、水源汚染を監視するために使用される水源監視装置３と、
そして水源監視装置３に装着された第二装着装置５２と、を含む。

図２に示すとおり、第二装着装置５２は、第二駆動飛行アーム５２１およびフローティングフレーム５２２を含み、フローティングフレーム５２２上に保護ケーシングが装着され、第二駆動飛行アーム５２１は飛行駆動に使用され、フローティングフレーム５２２はフローティングに使用され、保護ケーシングは水源監視装置３の装着に使用される。

図３に示すとおり、水源監視装置３は、サンプリング装置３１および検出装置を含み、検出装置は、溶存酸素検出器３２１、ｐＨ検出器３２２、アンモニア窒素検出器３２３、水文検出器３２４を含む。

水源監視装置３は２つあり、保護ケーシング内に２つの伸縮装置が装着され、２つの水源監視装置３はそれぞれ２つの伸縮装置に装着され、地表水、地下水の緊急監視に使用される。

１７年８月に、陝西省のある河川でメチル水銀事象が発生し、本実施例のドローンを使用して汚染源および汚染範囲を特定し、２７３グループの汚染サンプルを採集し、各サンプルを平均で１５ｍｉｎサンプリングし、かつ異なる監視領域の汚染データを記録し、最後に汚染源を正確に検出し、かつ汚染の範囲をさらに特定し、かつ監視端末を使用して汚水処理場からの汚水排出の証拠が効果的に捕捉され、合計７．５ｄかかった。ここで、本実施例におけるドローンの水源監視装置はポータブル重金属検出器を使用する。

比較例：従来技術において水質検出機能を備えたＨＦ−Ｗ６モデルドローンを使用して同時に検出し、そのシステム感知成分は、蛍光法酸素溶解、四電極導電率、濁度、ｐＨ、ＯＲＰ、クロロフィルセンサの６つのデジタルセンサーであるため、この汚染事件を効果的に監視することは不可能である。

結論：本実施例におけるドローンは従来技術に対して、水源汚染事件を効果的にサンプリングし、監視し、証拠を取ることができ、かつサンプリング時間が短く、効率が高く、監視結果が正確である。

実施例３
実施例１とは異なり、ドローンは、
本体１と、
本体１に移動可能に装着された土壌サンプル収集装置４と、土壌サンプルを収集するために使用され、
そして土壌サンプル収集装置４を装着するための第三装着装置５３と、を含む。

図４に示すとおり、第三装着装置５３は、第三駆動飛行アーム５３１およびランディングギア５３２を含み、ランディングギア５３２上に装着ボックスが装着され、第三駆動飛行アーム５３１は飛行駆動に使用され、ランディングギア５３２はドローンを支持するために使用され、装着ボックスは土壌サンプル収集装置４を装着するために使用される。

図５に示すとおり、土壌サンプル収集装置４は、土壌サンプル貯蔵ボックス４１および土壌サンプル採集装置４２を含み、土壌サンプル貯蔵ボックスは装着ボックスの上端に装着され、土壌サンプル採集装置４２は、駆動モータおよび駆動モータ上に装着されたサンプリングプローブを含み、サンプリングプローブは、土壌サンプリングに使用される。

１８年１月に、陝西省のある場所で土壌カドミウム汚染事故が発生し、本実施例のドローンを使用して汚染範囲を特定し、２７グループの汚染サンプルを採集し、各サンプルを平均で１９ｍｉｎサンプリングし、最終にわずかに汚染された土壌として決定され、後の保護措置に効果的な基礎を提供し、合計１．５ｄかかった。

比較例：従来技術において土壌サンプリング機能を備えたあるモデルのドローンを使用して本実施例におけるドローンと同時にサンプリング監視を実行し、結果により、従来技術の該ドローンは８グループのサンプルを収集し、各サンプルを平均で４５ｍｉｎサンプリングし、かつ該ドローンは土壌の汚染程度を特定することができない。

結論：本発明のドローンによる土壌サンプルの採集時間が短く、効率が高く、従来技術における土壌サンプリングドローンより優れる。

実施例４
実施例２とは異なり、ドローンは、本体１上に装着された空気監視装置２をさらに含み、空気汚染を監視するために使用される。
１７年８月に、陝西省のある河川でメチル水銀事象が発生し、本実施例のドローンを使用して汚染源および汚染範囲を特定し、２７３グループの汚染サンプルを採集し、各サンプルを平均で１５ｍｉｎサンプリングし、かつ異なる監視領域の汚染データを記録し、最後に汚染源を正確に検出し、かつ汚染の範囲をさらに特定し、かつ監視端末を使用して汚水処理場からの汚水排出の証拠が効果的に捕捉され、合計７．５ｄかかった。かつ、最終に本実施例を使用して汚染源をさらに検出し、また窒素酸化物のわずかな汚染を引き起こした。

比較例：従来技術において、水源および水源の周りの空気を同時に監視できるドローンが存在しないため、それぞれ水源監視および空気監視の両方のドローンを用いて同時に動作する必要があり、コストは本実施例より高い。

結論：本実施例におけるドローンは水源および水源の周りの空気を同時に監視することができ、かつ監視効率が高く、正確性が高い。

実施例５
実施例３とは異なり、ドローンは、本体１上に装着された空気監視装置２をさらに含み、空気汚染を監視するために使用される。

１８年１月に、陝西省のある場所で土壌カドミウム汚染事故が発生し、本実施例のドローンを使用して汚染範囲を特定し、２７グループの汚染サンプルを採集し、各サンプルを平均で２０ｍｉｎサンプリングし、最終にわずかに汚染された土壌として決定され、後の保護措置に効果的な基礎を提供し、合計１．５ｄかかった。

比較例：従来技術において、土壌および空気を同時に監視できるドローンが存在しないため、それぞれ土壌監視および空気監視の両方のドローンを用いて同時に動作する必要があり、コストは本実施例より高い。

結論：本実施例におけるドローンは土壌および空気を同時に監視することができ、そして効果的にサンプリングすることができ、かつ監視効率が高く、正確性が高い。

上記の実施例の説明は、本発明の方法およびその中心的な考え方を理解するためのものに過ぎない。当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明に対して多くの変更および修正を加えることができ、これらの変更および修正も本発明の添付の特許請求の範囲内にある。

Claims (3)

1. 突然の環境汚染事故のための緊急監視ドローンであって、
   本体（１）と、
   本体（１）内に取り付けられ、ドローンを制御し、データ、コマンド送信を行うために使
   用される制御装置と、
   本体（１）に交互に装着可能な空気監視装置（２）、水源監視装置（３）、および土壌サ
   ンプル収集装置（４）と、
   そしてそれぞれ空気監視装置（２）を装着するための第一装着装置（５１）と、水源監視
   装置（３）を装着するための第二装着装置（５２）と、土壌サンプル収集装置（４）を装
   着するための第三装着装置（５３）と、を含み、
   前記空気監視装置（２）は空気汚染を監視するために使用され、水源監視装置（３）は
   水源汚染を監視するために使用され、土壌サンプル収集装置（４）は土壌サンプルを収集
   するために使用され、
   前記制御装置は、制御サブシステム、監視端末および通信モジュールを含み、通信モジ
   ュールは、無線モジュールおよびＷｉＦｉモジュールを含み、制御サブシステムは、飛行
   経路を計画するために使用され、ドローンも指定された経路に従って飛行することができ
   るように、監視端末、通信モジュールを使用して外部とデータ、コマンド送信を行い、
   前記制御サブシステムは、ＭＣＵメインコントローラ、ＭＣＵメインコントローラに接続
   された赤外線センサ、超音波センサ、落下防止センサ、ヒューマンマシンインタラクショ
   ンシステムおよびＩＭＵを含み、このうち、赤外線センサは、ドローン周辺の障害物の安
   全レベルのエリア情報を検出し、かつ情報をＭＣＵのメインコントローラに送信するため
   に使用され、超音波センサは、ドローン周辺の障害物の距離状態を検出し、かつ障害物の
   距離状態情報をＭＣＵメインコントローラに送信するために使用され、落下防止センサは
   、飛行中のドローンのダングリング状態を監視し、かつそのダングリング状態情報をＭＣ
   Ｕメインコントローラに送信するために使用され、ＩＭＵは、飛行中の位置決め軌道移動
   情報を出力するために使用され、ヒューマンマシンインタラクションシステムは、情報を
   変換し、続いて通信モジュールを介して外部に送信するために使用され、
   水源監視装置（３）は、サンプリング装置（３１）および検出装置を含み、前記検出装
   置は、溶存酸素検出器（３２１）、ｐＨ検出器（３２２）、アンモニア窒素検出器（３２
   ３）、水文検出器（３２４）を含み、水源監視装置（３）は２つあり、保護ケーシング内
   に２つの伸縮装置が装着され、２つの水源監視装置（３）はそれぞれ２つの伸縮装置に装
   着され、地表水、地下水の緊急監視に使用され、
   前記第二装着装置（５２）は、第二駆動飛行アーム（５２１）およびフローティングフ
   レーム（５２２）を含み、フローティングフレーム（５２２）上に保護ケーシングが装着
   され、第二駆動飛行アーム（５２１）は飛行駆動に使用され、フローティングフレーム（
   ５２２）はフローティングに使用され、保護ケーシングは水源監視装置（３）の装着に使
   用される、ことを特徴とする、
   突然の環境汚染事故のための緊急監視ドローン。
2. 前記土壌サンプル収集装置（４）は、土壌サンプル貯蔵ボックスおよび土壌サンプル採集
   装置を含み、前記土壌サンプル貯蔵ボックスは装着ボックスの上端に装着され、前記土壌
   サンプル採集装置は、駆動モータおよび駆動モータ上に装着されたサンプリングプローブ
   を含み、サンプリングプローブは、土壌サンプリングに使用される、ことを特徴とする、
   請求項１に記載のドローン。
3. 前記第三装着装置（５３）は、第三駆動飛行アーム（５３１）およびランディングギア（
   ５３２）を含み、ランディングギア（５３２）上に装着ボックスが装着され、第三駆動飛
   行アーム（５３１）は飛行駆動に使用され、ランディングギア（５３２）はドローンを支
   持するために使用され、装着ボックスは土壌サンプル収集装置（４）を装着するために使
   用される、ことを特徴とする、
   請求項２に記載のドローン。