一种基于无人机的气体环境监测系统技术方案

一种基于无人机的气体环境监测系统，其包括通过网络链接的无人机和控制终端，所述无人机包括无人机控制系统，所述无人机控制系统至少包括用于测量环境中的各种气体浓度、粉尘含量、温度和/或湿度的测量子系统、导航定位子系统、通信子系统和处理器，导航定位子系统用于确定无人机的位置，并将位置信息提供给处理器，其特征在于，所述测量子系统包括多个传感器、多路复用器、放大器和反相器，其中，多个传感器并行连接于多路复用器，而后依次经过放大器和反相器与处理器相连；处理器通过通信子系统将获得的数据通过经网络发送给控制终端；控制终端至少安装了将环境检测应用程序，所述应用程序将从无人机获取的数据绘制成粉尘浓度、温度、湿度和气体含量曲线。本发明专利技术提供的系统能够对任何环境进行智能化、自动化、信息化的全方位监测。

An unmanned air environment monitoring system based on unmanned aerial vehicle

A gas monitoring system based on UAV, including by UAV and control terminal network links, including the UAV UAV control system, the UAV control system includes at least for measuring the environment in various gas concentration, dust content, temperature and / or humidity measuring subsystem the navigation subsystem, communication subsystem and processor, navigation subsystem is used to determine the UAV's location, and location information will be provided to the processor, which is characterized in that the measurement system includes a plurality of sensors, a multiplexer, and an inverter amplifier, wherein, a plurality of sensors connected in parallel to the multiplexer. And then are connected with the processor and the inverter amplifier; the processor through the communication subsystem will receive data through the network to send to the control terminal; The control terminal is installed at least, and the data of the environmental detection application and the data obtained from the UAV are drawn into the dust concentration, temperature, humidity and gas content curve. The system provided by the invention can carry out all - directional monitoring of intelligence, automation and information for any environment.

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机的气体环境监测系统
本专利技术涉及一种基于无人机的气体环境监测系统，属于环境监测领域。
技术介绍
众所周知，环境污染已成为现代社会在工业化进程中显现出的重要问题之一，尤其是大气污染问题，雾霾的加剧，酸雨的形成，臭氧的富集等等，无一不影响人们的身心健康。我国目前的大气环境监测主要采取网格划分固定点式监测手段，不能对监测区域进行大面积、多种高度的空间整体检测。另外，当出现突发性事故如工厂爆炸、污染泄漏等情况时，采用人工进行测量，容易发生二次事故。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的技术问题，本专利技术的专利技术目的是提供一种无人机环境检测系统，其能够对任何环境进行智能化、自动化、信息化的全方位监测。为实现所述专利技术目的，本专利技术提供一种基于无人机的气体环境监测系统，其包括通过网络链接的无人机和控制终端，所述无人机包括无人机控制系统，所述无人机控制系统至少包括用于测量环境中的各种气体浓度、粉尘含量、温度和/或湿度的测量子系统、导航定位子系统、通信子系统和处理器，导航定位子系统用于确定无人机的位置，并将位置信息提供给处理器，其特征在于，所述测量子系统包括多个传感器、多路复用器、放大器和反相器，其中，多个传感器并行连接于多路复用器，而后依次经过放大器和反相器与处理器相连；处理器通过通信子系统将获得的数据通过经网络发送给控制终端；控制终端至少安装了将环境检测应用程序，所述应用程序将从无人机获取的数据绘制成粉尘浓度、温度、湿度和气体含量曲线。优选地，多个传感器包括：气体传感器、粉尘传感器、温度传感器和/或湿度传感器。优选地，气体传感器选自下列传感器中的一种或者几种：二氧化硫传感器、二氧化氮传感器、一氧化氮传感器、一氧化碳传感器、挥发性有机物传感器、臭氧传感器、二氧化氯2传感器、氟化氢传感器、氟气传感器、光气传感器、硅烷传感器、过氧化氢传感器、环氧乙烷传感器、甲硫醇传感器、甲醛传感器、磷化氢传感器、硫化氢传感器、氯化氢传感器、氯气传感器、氢气传感器、氰化氢传感器、四氢噻吩传感器、溴化氢传感器、溴气传感器、氧气传感器、乙烯传感器及可燃性气体传感器。优选地，环境监测系统还包括气泵，所述气泵通过吸气口抽取环境中待测气体，再通过排气口排给气体传感器以进行检测。优选地，无人机控制系统还包括摄像子系统，其用于获取被测环境的图像信息，并将图像信息传送给处理器。优选地，无线网络至少包括设置在被测环境一定区域内的无人机基站。优选地，无人机基站至少包括多个电机及多个电机的驱动电路，其中每个电机至少包括定子和转子，所述定子至少包括交错且与中心轴呈等角设置的多个第一定子线圈和多个第二定子线圈，所述转子包括极性呈N极性和S极性且交错布置的永久磁铁。优选地，控制终端选包括：手机、电脑、PAD和/或个人数字助理，用户可在控制终端上给无人机发送指令，无人机根据指令飞机。优选地，气体环境监测系统还包括通过网络链接的服务器，无人机可将飞行过程中的三维立体监测数据通过网络传送至服务器，进而对测量区域的环境气体建立基于诸如GIS平台的大数据平台。优选地，气体环境监测系统，其特征在于，无人机可为多旋翼、固定翼、复合翼或倾转翼无人机。优选地，至少包括GPS接收器，其用于获取无人机的位置信息，所述处理器还将无人机的位置信息叠加到图像信息中，并通过通信子系统实时发送给控制终端，控制终端能实时显示包括无人机的位置信息的图像信息。与现有技术相比，本专利技术提供的无人机环境检测系统能够对任何环境进行智能化、自动化、信息化的全方位监测。附图说明图1是本专利技术提供的无人机基站的控制系统的组成示意图；图2是本专利技术提供的无人机基站的动力部分的组成电路图；图3是本专利技术提供的用于执行测量任务的无人机的控制系统的组成框图；图4是本专利技术提供的测量子系统的组成框图；图5是本明的提供的通信子系统的组成框图；图6是本专利技术提供的通信子系统中的高频功率放大电路的电路图。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术，相同的附图标记表示相同的部件。根据本专利技术一个实施例提供的基于无人机的气体环境检测系统包括通过网络链接的无人机、控制终端和服务器，所述网络至少包括基站、用于控制基站的基站控制中心和用于数据切换中心，所述网络可以包括现有技术中的固定电话网络、移动电话网络、数据网络等。数据切换中心（MSC）至少包括交换机，所述交换机可以将接收的一种格式信号转换为另一种格式的信号，便于在不同的网络中传输。所述无人机包括无人机控制系统，所述无人机控制系统至少包括用于测量环境中的各种气体浓度、粉尘含量、温度和/或湿度的测量子系统、导航定位子系统、通信子系统和处理器，导航定位子系统用于确定无人机的位置，并将位置信息提供给处理器，处理器通过通信子系统将获得的数据通过经网络发送给控制终端；控制终端至少安装了环境检测应用程序，所述应用程序将从无人机获取的数据绘制成粉尘浓度、温度、湿度和气体含量曲线。控制终端选包括：手机、电脑、PAD和/或个人数字助理，用户可在控制终端上给无人机发送指令，无人机根据指令飞机。无人机可将飞行过程中的监测数据通过网络传送至服务器，进而对测量区域的环境气体建立基于诸如GIS平台的大数据平台。无人机可为多旋翼、固定翼、复合翼或倾转翼无人机等。专利技术的一个实施例提供的网络至少包括无人机基站，下面结合附图1-2说明无人机基站。在一个示例性实施方式中，无线网络中，每个基站均发送导频信号，所述导频信号可由基站覆盖空间中的所有无线电通信系统接收。为避免基站所覆盖区域的边界处的导频干扰，可以采时分复用方式，即相邻基站在在不同时隙中发送导频信号，以便避免相邻小区边界处的干扰。还可以采用频分复用方式，即，即相邻基站发送的导频信号的频率不同。根据本专利技术的一个实施例，本专利技术提供的无人机基站包括机架、动力系统和控制系统，结合图1详细说明本专利技术提供的无人机基站的控制系统。如图1所示，根据本专利技术一个实施例，无人机基站的控制系统包括处理器405、MEMS402、存储器401、存储器408和飞控器406，飞控器406被配置给无人机的伺服机构提供控制信号，无人机的伺服机构示例性地包括四个驱动器和四个电机，如驱动器DR1、驱动器DR2、驱动器DR3、驱动器DR4，如电机M1、电机M2、电机M3、电机M4，四个驱动器分别驱动四个电机。存储器408用于存储控制电机的运行程序及数据。MEMS402用于获取无人机的航向信息并提供给处理器405，航向信息包括俯仰角、横滚角、侧倾角等。根据本专利技术一个实施例，无人机基站的控制系统还包括导航定位子系统403，其通过天线A1接收导航定位卫星的关于无人机基站的位置信息及时间信息，并将数据传送给处理器405。控制系统还包括确定无人机基站的位置的其它传感器设备。导航定位子系统403例如为GPS接收器、北斗定位授时接收器等。根据本专利技术一个实施例，无人机基站由旋翼飞行器携带无线电子系统并旋停在空中上大致恒定位置而形成。无线电子系统包括无线电子系统包括发信机TX、收信机RX、切换开关405和天线设备A2、所述天线备A2被配置为向一定区域提供电磁信号覆盖，其将接收的电磁波转换为电信号经切换开关404传送给收信机RX；收信机RX被配置成接收天线设备A2传送来的第一射频的电信号，并进行解调，而后传送给处理器405，处理器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无人机的气体环境监测系统，其包括通过网络链接的无人机和控制终端，所述无人机包括无人机控制系统，所述无人机控制系统至少包括用于测量环境中的各种气体浓度、粉尘含量、温度和/或湿度的测量子系统、导航定位子系统、通信子系统和处理器，导航定位子系统用于确定无人机的位置，并将位置信息提供给处理器，其特征在于，所述测量子系统包括多个传感器、多路复用器、放大器和反相器，其中，多个传感器并行连接于多路复用器，而后依次经过放大器和反相器与处理器相连；处理器通过通信子系统将获得的数据通过经网络发送给控制终端；控制终端至少安装了将环境检测应用程序，所述应用程序将从无人机获取的数据绘制成粉尘浓度、温度、湿度和气体含量曲线。

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的气体环境监测系统，其包括通过网络链接的无人机和控制终端，所述无人机包括无人机控制系统，所述无人机控制系统至少包括用于测量环境中的各种气体浓度、粉尘含量、温度和/或湿度的测量子系统、导航定位子系统、通信子系统和处理器，导航定位子系统用于确定无人机的位置，并将位置信息提供给处理器，其特征在于，所述测量子系统包括多个传感器、多路复用器、放大器和反相器，其中，多个传感器并行连接于多路复用器，而后依次经过放大器和反相器与处理器相连；处理器通过通信子系统将获得的数据通过经网络发送给控制终端；控制终端至少安装了将环境检测应用程序，所述应用程序将从无人机获取的数据绘制成粉尘浓度、温度、湿度和气体含量曲线。2.根据权利要求1所述的基于无人机的气体环境监测系统，其特征在于，多个传感器包括：气体传感器、粉尘传感器、温度传感器和/或湿度传感器。3.根据权利要求2所述的基于无人机的气体环境监测系统，其特征在于，气体传感器选自下列传感器中的一种或者几种：二氧化硫传感器、二氧化氮传感器、一氧化氮传感器、一氧化碳传感器、挥发性有机物传感器、臭氧传感器、二氧化氯2传感器、氟化氢传感器、氟气传感器、光气传感器、硅烷传感器、过氧化氢传感器、环氧乙烷传感器、甲硫醇传感器、甲醛传感器、磷化氢传感器、硫化氢传感器、氯化氢传感器、氯气传感器、氢气传感器、氰化氢传感器、四氢噻吩传感器、溴化氢传感器、溴气传感器、氧气传感器、乙烯传感器及可燃性气体传感器。4.根据权利要求3所述的基于无人机的气体环境监测系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦少鹏，吴雅菲，
申请(专利权)人：北京神鹫智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11