CN109738239A - 一种基于无人机的多点空气采集和空气检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉提供一种基于无人机的多点空气采集和空气检测装置，包括无人机和设置在无人机上的控制模块、与控制模块连接的气体检测模块以及用于对气体进行取样的气体采集模块，所述气体检测模块用于对空气质量进行检测，所述气体采集模块包括用于储存气体的气体收集机构和用于向气体收集机构送气的气体压缩装置，所述气体收集机构具有多组，在所述无人机的下方设置有分配器，所述分配器包括可旋转地悬挂在无人机的下方的固定架，每组所述气体收集机构包括储气瓶，储气瓶可拆卸地固定在固定架上，不同组的气体收集机构的储气瓶的进气端随着固定架的旋转能够依次地与气体压缩装置的出气端连通。该装置适用于对距离较远的检测点的空气质量进行检测。

Description

一种基于无人机的多点空气采集和空气检测装置

技术领域

本发明涉及环境监测设备技术领域，具体地，涉及一种基于无人机的多点空气采集和空气检测装置。

背景技术

无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需；目前在航拍、农业、植保、自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。

目前对于使用无人机对大气质量进行监测的少之又少，同时，目前在使用无人机对大气进行监测的时候，监测设备过于单一。

中国专利CN108896710A公开了一种无人机用区域大气环境监测方法，该无人机用区域大气环境监测方法的具体监测方法如下：S1：选取位置放置探测设备：根据需要监测的位置，将无人机探测设备呈矩阵状放置在需要监测区的周围；S2：探测设备同时对三个监测点数据监测：根据步骤S1中无人机探测设备的放置区域，进行各个区域内的无人机探测设备同时上升，对空间内三个高度区域监测点的大气环境监测；S3：监测数据保留，并传输至地面；S4：根据监测数据制表、分析，本方案通过对大气进行分高度区域的信息采集方式，能够针对性的判断，通过制成图表的方式能够更加直观的看到各个数据之间的关系。

目前针对这种多点监测大气环境的方法，缺乏相应的设备，中国专利CN105741466B公开了用于环保监测的飞行器，包括无人机本体、固定架、探测装置、气体监测装置，设置了彩色摄像机以及气体监测装置，可利用无人机进行特殊区域的大气监测，使用的时候，利用彩色摄像机将采集的图像发送到控制系统，控制系统可以看到现场情况，利用气体监测装置进行大气监测，由于无人机处于高位，对排放气体监测，有较大的优势，可以满足用户的使用需求。

该专利公开的飞行器不能采集空气样本并进行存储，针对现有技术的不足，需要一种无人机，该无人机成本低、无尾气排放，可对一个或多个地区不同海拔高度的空气质量进行实时检测，并将分析数据传输至地面，也可以对采集到的空气样本进行独立存储，再带回地面做进一步检测分析。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于无人机的多点空气采集和空气检测装置，该无人机成本低、无尾气排放，可对一个或多个地区不同海拔高度的空气质量进行实时检测，并将分析数据传输至地面，也可以对采集到的空气样本与空气微粒独立存储，再带回地面做进一步检测分析。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：一种基于无人机的多点空气采集和空气检测装置，包括无人机和设置在无人机上的控制模块、与控制模块连接的气体检测模块以及用于用于对气体进行取样的气体采集模块，所述气体检测模块用于对空气进行检测，其特征在于，所述气体采集模块包括用于储存气体的气体收集机构和用于向气体收集机构送气的气体压缩装置，所述气体收集机构具有多组，在所述无人机的下方设置有分配器，所述分配器包括可旋转地悬挂在无人机的下方的固定架，每组所述气体收集机构包括储气瓶，储气瓶可拆卸地固定在固定架上，不同组的气体收集机构的储气瓶的进气端随着固定架的旋转能够依次地与气体压缩装置的出气端连通。

优选地，所述固定架包括固定盘、固定环以及连接固定盘和固定环的连接筒，所述固定盘、固定环以及连接筒同轴设置，在固定盘和固定环上均设置有多个安装孔，固定盘的安装孔相对于固定盘的轴线等角度设置，固定环上的安装孔相对于固定环的轴线等角度设置，固定盘上的安装孔的数量与固定环上的安装孔的数量相同，并且沿着固定架的旋转轴线的方向一一对齐，安装孔在固定盘的径向上位于连接筒的外侧，每个所述储气瓶同时固定在固定盘和固定环上的相对齐的安装孔中。

优选地，在所述无人机的下方还设置有与控制模块连接的电机，电机的输出轴与固定盘传动连接。

优选地，在所述储气瓶的进气端和出气端分别设置有单向阀，两单向阀沿着从储气瓶的进气端向着出气端的气体流动方向单向导通，位于储气瓶的出气端的单向阀的导通需要一定的开启压力。

优选地，所述气体收集机构还包括空气过滤减压阀，所述空气过滤减压阀的出气端与设置在储气瓶的进气端的单向阀的进气端通过气管连通，同一组的气体采集机构的所述空气过滤减压阀和储气瓶安装在相邻的安装孔中。

优选地，在空气过滤减压阀的进气端设置有单向阀，安装在空气过滤减压上的单向阀的进气端与气体压缩装置的出气端通过气管连通，安装在空气过滤减压阀上的单向阀沿着空气过滤减压阀进气的方向单向导通。

优选地，安装在空气过滤减压阀上的单向阀的进气端的轴线垂直于固定架的旋转轴线，所述气体压缩装置的出气端通过管道连接有充气嘴，所述充气嘴的轴线垂直于所述旋转轴线，并且所述充气嘴能够沿着其轴线的方向来回移动以插入到安装在空气过滤减压阀的单向阀的进气端或者从安装在空气过滤减压阀的单向阀的进气端拔出。

优选地，所述控制模块设置有无线网络模块，控制模块通过无线网络模块能够将气体检测模块检测到的气体参数发送到远程服务器。

优选地，所述控制模块还设置有GPS模块，所述控制模块能够将检测位置的位置信息与所述气体参数一同发送到远程服务器。

优选地，在无人机的前端还设置有与控制模块连接的摄像头。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

该装置能够实现通过无人机对指定地点或者指定区域的空气进行质量检测以及样品采集，通过无人机能够实现较远位置或者距离较远的多个检测点的空气进行质量以及样品采集，能够大大节省人工检测和采集所耗费的人力；并且通过无人机具有快速性，对于一些突然情况能够及时地进行检测与采样。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为实施例的侧视图；

图2为实施例的立体图一；

图3为实施例的立体图二；

图4为实施例的正视图；

图5为实施例的剖视图；

图6为实施例图5的A处局部放大图；

图7为实施例的分配器立体分解图；

图8为实施例的样本收集机构立体图；

图9为实施例的样本收集机构剖视图；

图10为实施例图9的B处局部放大图；

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参照图1至10所示的一种基于无人机的多点空气采集和空气检测装置，包括无人机1和设置在无人机1上的控制模块2、与控制模块2连接的气体检测模块3以及用于用于对气体进行取样的气体采集模块4。所述无人机1采用现有技术，其规格可以根据需要进行选择。所述气体检测模块3为用于检测气体相应参数的传感器，用于对检测点的空气进行检测，当气体检测模块3检测到气体相关参数异常时，控制模块2控制气体采集模块4对检测点的气体进行采集取样。

所述气体采集模块4包括用于储存气体的气体收集机构6和用于向气体收集机构6送气的气体压缩装置4a。

为了能够实现多点采集，所述气体收集机构6具有多组。在所述无人机1的下方设置有分配器5，所述分配器5包括可旋转地悬挂在无人机1的下方的固定架5a，所述气体收集机构6设置在固定架5a上，通过固定架5a的旋转，气体压缩装置4a可以向不同的气体收集机构6送气。每组所述气体收集机构6包括储气瓶6b，储气瓶6b可拆卸地固定在固定架5a上，气体压缩装置4a用于向储气瓶6b中送气。

所述固定架5a包括固定盘5a1、固定环5a3以及连接固定盘5a1和固定环5a3的连接筒5a2，所述固定盘5a1、固定环5a3以及连接筒5a2同轴设置。在固定盘5a1和固定环5a3上设置有多个安装孔5a4，固定盘5a1的安装孔5a4相对于固定盘5a1的轴线等角度设置，固定环5a3上的安装孔5a4相对于固定环5a3的轴线等角度设置，固定盘5a1上的安装孔5a4的数量与固定环5a3上的安装孔5a4的数量相同，并且沿着固定架5a的旋转轴线的方向一一对齐，安装孔5a4在固定盘5a1的径向上位于连接筒5a2的外侧，每个所述储气瓶6b同时固定在固定盘5a1和固定环5a3上的安装孔5a4中。

所述分配器5还包括设置在无人机1的下方的电机5b，所述电机5b的输出轴与固定盘5a1传动连接，并且所述电机5b与控制模块2连接，通过控制模块2控制电机5b的旋转角度能够依次将气体收集机构6与气体压缩装置4a连通。

每组所述气体收集机构6还包括用于对进入到储气瓶6b中的空气进行过滤的空气过滤减压阀6a，所述空气过滤减压阀6a的出气端通过第二气管6c与储气瓶6b的进气口连通，空气过滤减压阀6a的进气端与气体压缩装置4a的出气端连通，通过空气过滤减压阀6a能够将空气中的固体颗粒过滤并且收集。所述空气过滤减压阀6a

在所述空气过滤减压阀6a的进气端设置有第一单向阀71，储气瓶6b的进气端设置有第二单向阀72，第一单向阀71和第二单向阀72均沿着气体收集机构6的进气方向单向导通。第一单向阀71和第二单向阀72的工作原理相同，尺寸可以相同，也可以不同。在所述储气瓶6c的与第二单向阀72相反的一端设定值有第三单向阀6d，所述第三单向阀6d沿着储气瓶6b出气的方向单向导通，并且第三单向阀6d的开启压力能够根据需要进行设置，通过第三单向阀6d能够保证气体能够顺利地进入到储气瓶6b，并且通过设定第三单向阀6d的开启压力能够保证进入到储气瓶6b内的气体在不受外力作用下不会跑出。第三单向阀6d可以选用与第一单向阀71相同原理的单向阀。

第一单向阀71包括设置进气端和出气端的阀体7a、弹簧7b和阀芯7c，阀体7a为中空的圆柱形，在阀体7a内设置有安装板7a1，安装板7a1所在平面垂直于阀体7a的轴线，在安装板7a1上设置有供阀芯7c穿过的安装孔7a2以及多个用于通气的通气孔7a3，所述安装孔7a2的轴线与阀体7a的轴线共线，所述阀芯7c的一端穿过所述安装孔并且能够沿着其轴线来回移动，所述阀芯7c的另一端抵靠的阀体7a的进气端，并且阀芯7c的另一端呈锥形，所述锥形沿着远离安装板7a1的方向直径逐渐变小，这样阀芯7c的另一端能够部分地进入到阀体7a的进气端以将进气端进行封堵。所述弹簧7b套在阀芯7c上并且一端抵靠在安装板7a1上，另一端抵靠在阀芯7芯另一端的锥形结构上，并且所述弹簧7b始终处于被压缩的状态，在未受外力作用下，第一单向阀71处于关闭状态，在使用时，需要一定的外力来克服弹簧7b的作用力来实现单向阀的导通，通过更换不同的弹簧7b，单向阀的导通不需要不同的开启力。

第二单向阀72以及第三单向阀6d的结构与第一单向阀71相同，当然也可以采用现有技术中的其它类型的单向阀，只要能够满足相应的功能即可。

所述第一单向阀71的进气端轴线垂直于固定架5a的旋转轴线。所述气体压缩装置4a的出气端通过第一导管4b连接有充气嘴4c1，所述充气嘴4c1的轴线垂直于固定架5a的旋转轴线，并且所述充气嘴4c1能够沿着垂直于所述旋转轴线的方向来回移动进而能够插入到与充气嘴4c1对齐的空气过滤减压阀6a的进气端，此时气体压缩装置4a能够将气体送入到空气过滤减压阀6a和储气瓶6b中。

在所述无人机1的下方设置有平行于充气嘴4c1的方向设置的电动推杆4d，所述电动推杆4d的活动端通过固定架4c2与充气嘴4c1连接，进而通过电动推杆4d能够带动充气嘴4c1来回移动以将充气嘴4c1插入到相应的空气过滤减压阀6a的进气端或者拔出。

所述控制模块2上设置有无线网络模块，用于将气体检测模块3检测到的空气的参数发送给远程服务器以便于工作人员可以远程查看。所述无线网络模块可以为GPRS模块，所述GPRS模块采用现有技术。

所述控制模块2上还设置有GPS模块，通过GPS模块一方面可以无人机所在的位置进行定位，当气体检测模块3检测到周围的气体异常时，将检测到的参数连同位置信息一起发送给远程服务器，以便于工作人员获取气体异常的位置。并且，通过GPS模块能够使无人机进行自动导航，即将控制模块2中输入需要检测的位置，无人机能够自动飞行到指定的位置进行检测并取样。

在所述无人机1的前端还设置有与控制模块2连接的摄像头1b，一方面工作人员可以通过摄像头1b观察无人机周围的环境，便于工作人员进行远程遥控，另一方面通过摄像头1b可以对一些污染情况进行取证。

在所述无人机1的上方还可以设置与控制模块2连接的风速传感器1a，通过风速传感器1a能够大致获取风速。

上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种基于无人机的多点空气采集和空气检测装置，包括无人机和设置在无人机上的控制模块、与控制模块连接的气体检测模块以及用于用于对气体进行取样的气体采集模块，所述气体检测模块用于对空气质量进行检测，其特征在于，所述气体采集模块包括用于储存气体的气体收集机构和用于向气体收集机构送气的气体压缩装置，所述气体收集机构具有多组，在所述无人机的下方设置有分配器，所述分配器包括可旋转地悬挂在无人机的下方的固定架，每组所述气体收集机构包括储气瓶，储气瓶可拆卸地固定在固定架上，不同组的气体收集机构的储气瓶的进气端随着固定架的旋转能够依次地与气体压缩装置的出气端连通。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机的多点空气采集和空气检测装置，其特征在于，所述固定架包括固定盘、固定环以及连接固定盘和固定环的连接筒，所述固定盘、固定环以及连接筒同轴设置，在固定盘和固定环上均设置有多个安装孔，固定盘的安装孔相对于固定盘的轴线等角度设置，固定环上的安装孔相对于固定环的轴线等角度设置，固定盘上的安装孔的数量与固定环上的安装孔的数量相同，并且沿着固定架的旋转轴线的方向一一对齐，安装孔在固定盘的径向上位于连接筒的外侧，每个所述储气瓶同时固定在固定盘和固定环上的相对齐的安装孔中。

3.根据权利要求2所述的一种基于无人机的多点空气采集和空气检测装置，其特征在于，在所述无人机的下方还设置有与控制模块连接的电机，电机的输出轴与固定盘传动连接。

4.根据权利要求2所述的一种基于无人机的多点空气采集和空气检测装置，其特征在于，在所述储气瓶的进气端和出气端分别设置有单向阀，两单向阀沿着从储气瓶的进气端向着出气端的气体流动方向单向导通，位于储气瓶的出气端的单向阀的导通需要一定的开启压力。

5.根据权利要求4所述的一种基于无人机的多点空气采集和空气检测装置，其特征在于，所述气体收集机构还包括空气过滤减压阀，所述空气过滤减压阀的出气端与设置在储气瓶的进气端的单向阀的进气端通过气管连通，同一组的气体采集机构的所述空气过滤减压阀和储气瓶安装在相邻的安装孔中。

6.根据权利要求5所述的一种基于无人机的多点空气采集和空气检测装置，其特征在于，在空气过滤减压阀的进气端设置有单向阀，安装在空气过滤减压上的单向阀的进气端与气体压缩装置的出气端通过气管连通，安装在空气过滤减压阀上的单向阀沿着空气过滤减压阀进气的方向单向导通。

7.根据权利要求6所述的一种基于无人机的多点空气采集和空气检测装置，其特征在于，安装在空气过滤减压阀上的单向阀的进气端的轴线垂直于固定架的旋转轴线，所述气体压缩装置的出气端通过管道连接有充气嘴，所述充气嘴的轴线垂直于所述旋转轴线，并且所述充气嘴能够沿着其轴线的方向来回移动以插入到安装在空气过滤减压阀的单向阀的进气端或者从安装在空气过滤减压阀的单向阀的进气端拔出。

8.根据权利要求1所述的一种基于无人机的多点空气采集和空气检测装置，其特征在于，所述控制模块设置有无线网络模块，控制模块通过无线网络模块能够将气体检测模块检测到的气体参数发送到远程服务器。

9.根据权利要求1所述的一种基于无人机的多点空气采集和空气检测装置，其特征在于，所述控制模块还设置有GPS模块，所述控制模块能够将检测位置的位置信息与所述气体参数一同发送到远程服务器。

10.根据权利要求1所述的一种基于无人机的多点空气采集和空气检测装置，其特征在于，在无人机的前端还设置有与控制模块连接的摄像头。