一種機載空氣汙染物監測裝置的製作方法

2023-10-20 04:59:27 1

本實用新型涉及監測大氣汙染的技術領域，更具體地說，涉及一種機載空氣汙染物監測裝置。

背景技術：

空氣汙染是一個複雜的現象，在特定時間和地點空氣汙染的程度受到許多因素影響。空氣品質的好壞反映了空氣汙染程度，它是依據空氣中汙染物濃度的高低來判斷的。空氣汙染的汙染物主要有：煙塵、總懸浮顆粒物、可吸入顆粒物(PM10)、細顆粒物(PM2.5)以及二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳、臭氧、揮發性有機化合物等等。其中，PM2.5是指大氣中粒徑小於或等於2.5微米的顆粒物，也稱為可入肺顆粒物，其主要來源為燃料的燃燒排放氣，如機動車尾氣、燃煤燃燒排放物、揮發性有機物等。由於PM2.5粒徑小，富含大量有毒有害物質，且在空氣中存留時間長、輸送距離遠，對人體健康和大氣環境質量的影響很大。據聯合國環境規劃署針對在中國和印度所做的試驗而得出檢測報告，PM2.5每立方米的濃度上升20毫克，每年約有34萬人將因此死亡。正因為如此，近來我國加強了對PM2.5的實時監測。

無人機即無人駕駛飛機(Unmanned Aerial Vehicle)簡稱UAV。它自20世紀初誕生以來，至今已有80多年歷史，特別是在電子和航空技術飛速發展的推動下，無人機的發展受到了各國的重視。採用無人機對汙染範圍、景觀格局演化等進行大面積調查，只是對視頻傳輸和航拍功能加以應用的一種拓展，技術相對成熟；但採用拍攝的方法，只能通過照片和圖像顯示氣體的汙染，無法對一定區域內各個位置的空氣汙染物的參數進行監測並預報，而且目前大多數都是利用無人機監測大氣中氣體汙染的情況，而利用無人機對PM2.5的監測技術尚不成熟。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種機載空氣汙染物監測裝置，解決了現有技術中無法對一定區域內各個位置的空氣汙染物的參數進行監測以及利用無人機監測PM2.5的技術尚不成熟的問題。

本實用新型解決技術問題所採用的技術方案是：一種機載空氣汙染物監測裝置，包括無人飛機和地面監測控制器，所述無人飛機與所述地面監測控制器之間無線通信連接；在所述無人飛機上安裝有用於產生飛行參數的飛行控制器、用於檢測和識別空氣汙染物的空氣汙染物傳感系統、用於檢測空氣汙染物濃度的空氣汙染物濃度檢測儀、用於發送飛行參數和空氣汙染物濃度的數據的無線通信器和用於供電的電源，所述空氣汙染物傳感系統與所述空氣汙染物濃度檢測儀電連接，所述飛行控制器和空氣汙染物濃度檢測儀分別與所述無線通信器電連接，所述電源分別與所述飛行控制器、空氣汙染物傳感系統和空氣汙染物濃度檢測儀電連接；所述空氣汙染物傳感系統包括用於感應PM2.5顆粒物的PM2.5顆粒物傳感器；所述地面監測控制器包括用於接收飛行參數和空氣汙染物濃度的數據的無線中繼器、用於將飛行參數數據生成地理信息系統GIS顯示的位置坐標並建立空氣汙染物濃度數據與位置坐標的對應關係的綜合分析器以及用於存儲分析結果的存儲器，所述無線中繼器與所述無線通信器無線通信連接，所述綜合分析器分別與所述無線中繼器和所述存儲器電連接。

在本實用新型的機載空氣汙染物監測裝置中，所述地面監測控制器還包括用於將綜合分析器分析後的空氣汙染物濃度數據與預設的閾值相比較且當空氣汙染物濃度大於閾值時發出警示信號的微處理器以及用於接收並顯示警示信號的報警器，所述微處理器與所述綜合分析器電連接，所述報警器與所述微處理器電連接。

在本實用新型的機載空氣汙染物監測裝置中，所述地面監測控制器還包括殼體，所述無線中繼器安裝在所述殼體的上表面，所述報警器安裝在所述殼體的上表面或側表面，所述綜合分析器、所述存儲器和所述微處理器安裝在所述殼體內。

在本實用新型的機載空氣汙染物監測裝置中，所述飛行控制器和所述空氣汙染物濃度檢測儀安裝在所述無人飛機的機體內，所述空氣汙染物傳感系統安裝在所述無人飛機的機體的外周表面上，所述無線通信器安裝在所述無人飛機的機體的下表面。

在本實用新型的機載空氣汙染物監測裝置中，所述電源為太陽能電池且安裝在所述無人飛機的機體的上表面。

在本實用新型的機載空氣汙染物監測裝置中，所述PM2.5顆粒物傳感器的量程為0-999微克/立方米。

在本實用新型的機載空氣汙染物監測裝置中，所述空氣汙染物傳感系統還包括CO傳感器、H2S傳感器、SO2傳感器、NO2傳感器、NO傳感器、CI2傳感器、HCN傳感器、NH3傳感器、PH3傳感器、CIO2傳感器、HCl傳感器中的至少一種傳感器。

在本實用新型的機載空氣汙染物監測裝置中，所述無人飛機為固定翼無人機或無人直升機。

實施本實用新型的機載空氣汙染物監測裝置，具有以下有益效果：本實用新型的機載空氣汙染物監測裝置，可以將PM2.5的情況與地理位置相對應上，能夠實現對一定區域的各個位置的PM2.5參數進行監測，加強了無人機對PM2.5的監測技術。

附圖說明

圖1為本實用新型的機載空氣汙染物監測裝置的實施例1的結構示意圖；

圖2為本實用新型的機載空氣汙染物監測裝置的實施例2的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本實用新型的機載空氣汙染物監測裝置的結構及工作原理作進一步說明：

實施例1：

如圖1所示，一種機載空氣汙染物監測裝置包括無人飛機1和地面監測控制器2，無人飛機1與地面監測控制器2之間無線通信連接。

在無人飛機1上安裝有用於產生飛行參數的飛行控制器11、用於檢測和識別空氣汙染物的空氣汙染物傳感系統12、用於檢測空氣汙染物濃度的空氣汙染物濃度檢測儀13、用於發送飛行參數和空氣汙染物濃度的數據的無線通信器14和用於供電的電源15。其中，空氣汙染物傳感系統12為用於感應PM2.5顆粒的PM2.5顆粒物傳感器，電源15優選為太陽能電池，且安裝在無人飛機1的機體的上表面。在其它實施例中也可以為其它蓄電電池或蓄電電池與太陽能電池混合使用。空氣汙染物傳感系統12與空氣汙染物濃度檢測儀13電連接，飛行控制器11和空氣汙染物濃度檢測儀13分別與無線通信器14電連接，電源15分別與飛行控制器11、空氣汙染物傳感系統12和空氣汙染物濃度檢測儀13電連接。

通過PM2.5顆粒物傳感器檢測到PM2.5顆粒物後，空氣汙染物濃度檢測儀13測量出其濃度，通過無線通信器14發送。飛行控制器11產生的飛行參數數據也通過無線通信器14發送。

具體地，飛行控制器11和空氣汙染物濃度檢測儀13安裝在無人飛機1的機體內，空氣汙染物傳感系統12安裝在無人飛機1的機體的外周表面上，無線通信器14安裝在無人飛機1的機體的下表面。

地面監測控制器2包括用於接收飛行參數和空氣汙染物濃度的數據的無線中繼器21、用於將飛行參數數據生成地理信息系統GIS顯示的位置坐標並建立汙染物濃度數據與位置坐標的對應關係的綜合分析器22以及用於存儲分析結果的存儲器23，無線中繼器21與無線通信器14無線通信連接，綜合分析器22分別與無線中繼器21和存儲器23電連接。其中，地面監測控制器2是基於地理信息系統(GIS，Geographic Information System)平臺進行開發，實現了飛行控制和監測數據處理的集成，可基於GIS實時顯示空氣汙染物檢測數據，從而實時顯示出各個地理位置的空氣汙染物濃度等。其中，利用無線中繼器接收飛行參數和空氣汙染物濃度的數據，在本實施例中，空氣汙染物濃度的數據即指PM2.5顆粒物濃度的數據，綜合分析器22用於處理飛機的飛行參數，從而實現相應的飛行控制，並按照飛行參數獲取飛行路線，將飛行路線與GIS系統對應，即在GIS系統上顯示飛機飛行的具體位置坐標，由綜合分析器22將空氣汙染物濃度檢測儀13測定的空氣汙染物的濃度數據與相應的位置坐標對應，從而實現在各個位置坐標上顯示無人飛機1採集的空氣汙染物濃度數據。

具體地，地面監測控制器2還包括殼體，無線中繼器21安裝在殼體的上表面，報警器25安裝在殼體的上表面或側表面，綜合分析器22、存儲器23和微處理器24安裝在殼體內。

無人飛機1可以為固定翼無人機或無人直升機。其中固定翼無人機的參數：標準任務載荷＞5kg、起降抗風能力＞5級、起飛滑跑距離＜30m、最大平飛速度150km/h、正常巡航速度110km/h、升限5000m、飛行半徑70km、通信距離(無中繼)可達20km以上(無遮擋)、帶最大任務載荷續航時間＞2h、降落滑跑距離＜60m。無人直升機參數：最大飛行高度可達2500m，最大載荷15Kg、最大留空時間＞1.5h。

其中，PM2.5顆粒物傳感器檢測範圍為0-999微克/立方米。

實施例2：

如圖2所示，與實施例1不同之處在於：地面監測控制器2增加包括了微處理器24和報警器25以及空氣汙染物傳感系統12還增加包括了H2S傳感器、SO2傳感器、NO傳感器、CI2傳感器和NH3傳感器，進而可以檢測空氣中其它汙染物氣體，檢測原理同PM2.5顆粒物，這裡不再贅述。微處理器24與綜合分析器22電連接，報警器25與微處理器24電連接。微處理器24用於將綜合分析器22分析後的空氣汙染物濃度數據與預設的閾值相比較且當空氣汙染物濃度大於閾值時發出警示信號給報警器25，並由報警器25顯示報警信號，報警信號可以通過聲音或光顯示。

應當理解的是，對本領域技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，但這些改進或變換都應屬於本實用新型所附權利要求的保護範圍之內。