一种大气成分采样系统技术方案

本发明专利技术涉及一种大气成分采样系统，属于大气监测技术领域，该采样系统包括通过电缆连接的地面移动供电装置和飞行器、连接在飞行器上的采样装置，地面移动供电装置中设置有用于电缆收放的电缆卷取装置，采样装置包括控制器、借助于云台定位的旋转式气体收集机构以及一组气体采样器，所述的一组气体采样器借助控制器对旋转式气体收集机构的控制形成对大气成分的分时、多参数采样机构，气体采样器包括多个种类，该采样系统在工作时，一次起飞就能够实现多位置、多项目的大气成分采集工作，效率大大提高，不同位置间的采集工作间隔时间较短，可以提供短时间范围内不同位置的大气成分数据，对于研究的参考性较好。

【技术实现步骤摘要】
一种大气成分采样系统
本专利技术属于大气监测
，具体涉及一种大气成分采样系统。
技术介绍
大气边界层是直接受地表影响最强烈的垂直气层，近几十年来，由于城市大气污染日益严重，人类活动对大气环境的影响越来越明显，人们愈加关注城市对环境和大气的影响，从而推动了城市大气边界层的研究。通过对大气边界层中的主要污染物的分析，例如总悬浮颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等浓度的分析，可以更精确的掌握大气边界层的污染情况。目前，对大气边界层进行观测和采样的主要方法是利用气象铁塔或者系留气球。气象铁塔是城市边界层研究很好的平台，但实际操作中，气象塔的数量、范围、成本以及效率上都无法满足采样要求；系留气球是对城市边界层研究的很好工具，但是系留气球在高空的稳定控制、回收以及携带仪器方面也无法满足现代的采样要求。因此，城市边界层污染物的采集需要更便利、更高效的采样系统。近年来，小型多旋翼飞行器得到了广泛的关注和快速的发展，相对于传统飞行器，是一种从机械结构上具有低惯性，稳定性更好的飞行器。多旋翼飞行器可通过搭载多种传感器来获取多个方面的数据，但是电池的单位质量储能强度非常有限，必须通过增加电池数量来延长续航时间，电池本身的重量又极大程度降低了飞行器的载重能力，飞行器只能搭载小型照相机或传感器短时间飞行，无法满足长时间的飞行要求。申请号为201210597187.9的专利文件公开了一种电缆供电的多旋翼飞行器系统，此专利虽然提出了利用电缆给飞行器供电，实现长时间飞行的想法，但是供电系统采用从地面以能满足无刷电机的低电压输送电能，无法满足大载重大功率飞行器的供电要求；申请号为201320011037.5的专利文件公开了一种机载空气采样装置，该装置主要用来采集大气中的气溶胶和小分子颗粒，无法采集空气中其他成分，每次只能进行一个样品的采集，功能单一、效率较低。因此，设计一种能够长时间、高效率工作的机载空气、水汽等不同样品的采集系统已经成为研究大气边界层的迫切需求。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中的缺点和不足，提供了一种大气成分采样系统，该系统以电缆供电的飞行器为平台进行大气边界层的采样作业，能够搭载多种传感器进行不同项目的检测，而且飞行时间长，能够满足空中长时间采样的需求。本专利技术的具体技术方案是：一种大气成分采样系统，该系统包括带有采样装置的飞行器和地面移动供电装置，飞行器、采样装置通过电缆均与地面移动供电装置连接，关键点是，所述的采样装置包括控制器、借助于与飞行器连接的云台定位的旋转式气体收集机构以及一组气体采样器，控制器、旋转式气体收集机构均借助电缆与地面移动供电装置连接，所述的一组气体采样器借助控制器对旋转式气体收集机构的控制形成对大气成分的分时、多参数采样机构。所述的旋转式气体收集机构包括真空泵、与真空泵输出端连接的转接装置、设置于云台下端面的转盘，转盘上设置有环形阵列排布的一组气体收集口，所述的一组气体采样器与各个气体收集口一一对应连接，转接装置中设置有与气体收集口插接式配合的伸缩式转换接头，真空泵与转接装置均与控制器相连。所述的旋转式气体收集机构包括真空泵、与真空泵输出端连接的转接装置、与云台固定连接的环形导轨，转接装置尾部固定设置有与环形导轨滑动配合的滑座，所述的一组气体采样器与云台固定连接且与环形导轨对应设置，转接装置中设置有与气体采样器输入端插接式配合的伸缩式转换接头，真空泵与转接装置均与控制器相连。所述的转接装置包括可供转换接头滑动的半圆筒形滑轨，转换接头尾部外侧连接有吸附铁片，吸附铁片与转换接头尾部之间设置有行程空间，吸附铁片与半圆筒形滑轨尾部之间固定连接有弹簧，半圆筒形滑轨尾部固定有与之平行的支撑板，支撑板另一端固定有吸盘式电磁铁并且位于行程空间中，转换接头沿半圆筒形滑轨伸缩从而与进气口插接或断开。所述的气体采样器包括三种，分别为气袋型采样器、吸收管型采样器以及固体填充型采样器；气袋型采样器为输入端安装有单向止回阀的铝制气袋；吸收管型采样器包括进气孔和出气孔均位于上部的集液管，集液管中装有收集液，进气孔处安装有下端深入收集液中的进气管；固体填充型采样器为两端分别为输入端和输出端的管状，输入端和输出端之间填充有固体填充剂。所述的地面移动供电装置中设置有地面电源，地面电源包括输出端与电缆连接的柴油发电机和直流电源。所述的地面移动供电装置中设置有用于电缆收放的电缆卷取装置，其包括上端安装有电缆调向机构的支撑架及设置于对称支座上的电缆卷取轮，电缆卷取轮设置于调整机构下方，电缆卷取轮的转轴两端分别设置有集电环和平面发条式恒力弹簧。所述的电缆调向机构包括水平固定于支撑架上的轴承、固定架及滑轮机构，固定架一端设置有竖直的空心转轴与轴承相配合，滑轮机构包括架设在固定架上的张紧滑轮和换向滑轮，张紧滑轮输入端位于空心转轴的空心处上端，电缆依次穿过空心转轴、张紧滑轮、换向滑轮后向上与飞行器电连接。所述的地面移动供电装置为履带式电动车。所述的飞行器上端设置有竖直向上的天线式进气管，真空泵输入端通过管路与天线式进气管相连。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用旋转式气体收集机构进行大气的采样工作，该旋转式气体收集机构能够搭载多种、多个气体采样器进行不同位置大气的采集，结合依靠地面移动供电装置和与之连接的飞行器的设置，能够满足连续的、长时间的、不同位置的大气采样工作，与现有技术相比，采样种类更多、采样数量更多、采样效率更高。附图说明图1是本专利技术实施例1中采样系统的结构示意图。图2是图1中采样装置的结构示意图。图3是图2中转接装置的结构示意图。图4是图1中采样箱的俯视图。图5是气袋型采样器的结构示意图。图6是吸收管型采样器的结构示意图。图7是固体填充型采样器的结构示意图。图8是图1中电缆卷取装置和电缆调向机构的结构示意图。图9是图8中A的放大结构示意图。附图中，1、采样装置，2、飞行器，3、电缆卷取装置，4、地面电源，5、地面移动供电装置，6、天线式进气管，7、真空泵，8、转接装置，9、转盘，10、采样箱，11、气体收集口，12、采样器，13、转换接头，14、云台，15、半圆筒形滑轨，16、吸附铁片，17、弹簧，18、支撑板，19、吸盘式电磁铁，20、单向止回阀，21、进气孔，22、出气孔，23、集液管，24、收集液，25、进气管，26、固体填充剂，27、支撑架，28、电缆卷取轮，29、集电环，30、平面发条式，31、空心转轴，32、固定架，33、张紧滑轮，34、换向滑轮，35、电缆。具体实施方式本专利技术涉及一种大气成分采样系统，该系统包括带有采样装置1的飞行器2和地面移动供电装置5，飞行器2、采样装置1通过电缆35均与地面移动供电装置5连接，所述的采样装置1包括控制器、借助于与飞行器2连接的云台14定位的旋转式气体收集机构以及一组气体采样器12，控制器、旋转式气体收集机构均借助电缆与地面移动供电装置连接，所述的一组气体采样器12借助控制器对旋转式气体收集机构的控制形成对大气成分的分时、多参数采样机构。实施例1，地面移动供电装置5为履带式电动车，增强了越障和爬坡的性能，大大增加了该采样系统的运用范围，履带式电动车安装设置有地面电源4，地面电源4包括柴油发电机和直流电源，柴油发电机和直流电源的电力输出端通过电缆传输给控制器和旋转式气体收集机构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大气成分采样系统，该系统包括带有采样装置(1)的飞行器(2)和地面移动供电装置(5)，飞行器(2)、采样装置(1)通过电缆(35)均与地面移动供电装置(5)连接，其特征在于：所述的采样装置(1)包括控制器、借助于与飞行器(2)连接的云台(14)定位的旋转式气体收集机构以及一组气体采样器(12)，控制器、旋转式气体收集机构均借助电缆(35)与地面移动供电装置(5)连接，所述的一组气体采样器(12)借助控制器对旋转式气体收集机构的控制形成对大气成分的分时、多参数采样机构。

【技术特征摘要】
1.一种大气成分采样系统，该系统包括带有采样装置(1)的飞行器(2)和地面移动供电装置(5)，飞行器(2)、采样装置(1)通过电缆(35)均与地面移动供电装置(5)连接，其特征在于：所述的采样装置(1)包括控制器、借助于与飞行器(2)连接的云台(14)定位的旋转式气体收集机构以及一组气体采样器(12)，控制器、旋转式气体收集机构均借助电缆(35)与地面移动供电装置(5)连接，所述的一组气体采样器(12)借助控制器对旋转式气体收集机构的控制形成对大气成分的分时、多参数采样机构；所述的旋转式气体收集机构包括以下两种实施方式：旋转式气体收集机构包括真空泵(7)、与真空泵(7)输出端连接的转接装置(8)、设置于云台(14)下端面的转盘(9)，转盘(9)上设置有环形阵列排布的一组气体收集口(11)，所述的一组气体采样器(12)与各个气体收集口(11)一一对应连接，转接装置(8)中设置有与气体收集口(11)插接式配合的伸缩式转换接头(13)，真空泵(7)与转接装置(8)均与控制器相连；旋转式气体收集机构包括真空泵(7)、与真空泵(7)输出端连接的转接装置(8)、与云台(14)固定连接的环形导轨，转接装置(8)尾部固定设置有与环形导轨滑动配合的滑座，所述的一组气体采样器(12)与云台(14)固定连接且与环形导轨对应设置，转接装置(8)中设置有与气体采样器(12)输入端插接式配合的伸缩式转换接头(13)，真空泵(7)与转接装置(8)均与控制器相连；所述的转接装置(8)包括可供转换接头(13)滑动的半圆筒形滑轨(15)，转换接头(13)尾部外侧连接有吸附铁片(16)，吸附铁片(16)与转换接头(13)尾部之间设置有行程空间，吸附铁片(16)与半圆筒形滑轨(15)尾部之间固定连接有弹簧(17)，半圆筒形滑轨(15)尾部固定有与之平行的支撑板(18)，支撑板(18)另一端固定有吸盘式电磁铁(19)并且位于行程空间中，转换接头(13)沿半圆筒形滑轨(15)伸缩从而与气体收集口(11)插接或...

【专利技术属性】
技术研发人员：王光伟，万撒特，王仕琴，
申请(专利权)人：中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心，王仕琴，
类型：发明
国别省市：河北;13