一种监测城市热岛效应的无人机系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种监测城市热岛效应的无人机系统，包括无人机，还包括电磁铁吸盘、弹性套、安装环和百叶箱，无人机的机身底面设有环形凹槽，环形凹槽的内壁上设有内螺纹，环形凹槽的圆心处设有磁性贴片，电磁铁吸盘设于百叶箱的顶面，弹性套套设在电磁铁吸盘外，弹性套的一端与百叶箱的顶面固定连接，弹性套的另一端设置安装环，安装环的外壁上设有与内螺纹匹配的外螺纹，百叶箱内设有中央控制器，以及无线通信器、风速传感器、GPS传感器、湿度传感器、红外热像仪、黑球温度传感器、干球温度传感器和采集数据存储器。与现有技术相比，本实用新型专利技术结构简单，使用范围广，稳定性高，可满足不同的城市热岛效应监测需求。

An unmanned aerial vehicle (UAV) system for monitoring urban heat island effect

The utility model relates to a UAV system for monitoring urban heat island effect, including a UAV, including an electromagnet sucker, an elastic sleeve, an installation ring and a shutter box. A ring groove is provided on the bottom surface of the unmanned aerial vehicle. The inner wall of the inner wall of the annular groove is provided with an inner thread, a magnetic patch is provided at the center of the ring groove and the electromagnet is sucked. The plate is located at the top surface of the hundred leaf box, the elastic sleeve is located outside the electromagnet sucker, one end of the elastic sleeve is fixed connected with the top surface of the 100 leaf box, the other end of the elastic sleeve is set up with the installation ring, the outer wall of the mounting ring is equipped with the external thread that matches the inner thread, the central controller is set in the box, and the wireless communicator and the wind speed sensor are in the box. GPS sensor, humidity sensor, infrared thermal imager, black sphere temperature sensor, dry ball temperature sensor and data acquisition memory. Compared with the prior art, the utility model has the advantages of simple structure, wide application range and high stability, and can meet different monitoring needs of urban heat island effect.

【技术实现步骤摘要】
一种监测城市热岛效应的无人机系统
本技术涉及无人机
，尤其是涉及一种监测城市热岛效应的无人机系统。
技术介绍
高速发展的城市化让道路和高楼大厦迅速占领城市的主要区域，城市下垫面的类型和结构发生变化，原有的森林植被、水体等自然景观被众多低反射率、高吸热率和高储热性的建筑物、道路等不透水面逐渐取代，导致城市温度的普遍升高。再加上工业生产、居民生活、以及交通运输等燃烧消耗大量的石化燃料（煤炭、石油、天然气等）直接产生大量热量排放到环境中，还有过多的二氧化碳、甲烷等温室气体以及气溶胶被排放到大气中，通过风的输送以及湍流扩散很快呈跨境、跨省市分布形成温室效应使城市温度升高。下垫面改变和热排放等因素导致和加重了城市热岛效应。有研究表明，城市热岛效应与城市区域的持续扩张、人口的高密度大数量集中有着密不可分的联系，在人口众多和经济发达的大城市尤为突出。飞机作为遥感对地观测平台获取的影像分辨率高，数据质量好。低空无人飞行器主要特点有：低空飞行受大气条件影响较小，能够获取高分辨率影像数据，比飞机平台的航拍更为清晰。低空遥感设备系统运输便利、升空准备时间短、操作简单，可以快速到达指定空域。大多情况下，飞行高度不在空域限飞范围内，无需提前申请即可飞行，飞行时间自由灵活，使用成本低，系统易于运行和维护。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种监测城市热岛效应的无人机系统，结构简单，使用范围广，稳定性高，可满足不同的城市热岛效应监测需求。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种监测城市热岛效应的无人机系统，包括无人机，还包括电磁铁吸盘、弹性套、安装环和百叶箱，所述无人机的机身底面设有环形凹槽，所述环形凹槽的内壁上设有内螺纹，环形凹槽的圆心处设有磁性贴片，所述电磁铁吸盘设于百叶箱的顶面，所述弹性套套设在电磁铁吸盘外，弹性套的一端与百叶箱的顶面固定连接，弹性套的另一端设置安装环，所述安装环的外壁上设有与内螺纹匹配的外螺纹，所述百叶箱内设有中央控制器，以及分别连接中央控制器的无线通信器、风速传感器、GPS传感器、湿度传感器、红外热像仪、黑球温度传感器、干球温度传感器和采集数据存储器，所述中央控制器连接电磁铁吸盘。所述无人机采用采用四旋翼无人机。所述风速传感器采用皮托管式风速传感器。所述中央控制器采用双核处理器。所述百叶箱底面内壁上设有防振垫板。所述红外热像仪采用TH9260红外热像仪。还包括条状缓冲支架，所述条状缓冲支架的两端分别折弯呈倒V型，所述百叶箱的底面设有与条状缓冲支架中部相配合的固定槽。与现有技术相比，本技术具有以下优点：（1）与传统的热岛效应监测相比，使用无人机机动灵活，全天候使用，克服了资料缺乏的缺点。中央控制器利用皮托管式风速传感器采集风速，湿度传感器测量空气湿度，黑球温度传感器测量空气温度，干球温度传感器测量空气温度并与黑球温度传感器测量的数据进行核查，提高采集数据的精准度，GPS传感器实时获取采集点位置信息，中央控制器接收上述采集的数据后将位置信息与数据匹配，并利用采集数据存储器进行保存，中央控制器还可以通过无线通信器与地面上位机进行实时通讯，从而满足不同的城市热岛效应监测需求。（2）在无人机上设置磁性贴片与环形凹槽，并在百叶箱上设计弹性套和电磁铁吸盘，起飞前中央控制器控制电磁铁吸盘工作，电磁铁吸盘与磁性贴片相吸，保证无人机飞行过程中百叶箱的安全性，待无人机降前，中央控制器控制电磁铁吸盘断电不工作，电磁铁吸盘与磁性贴片分离，弹性套可缓冲无人机降落过程中百叶箱受到的冲力。（3）飞行时百叶箱避免辐射及空气流动干扰，同时百叶箱底面内壁上设有防振垫板，用于固定安装各传感器等元器件。（4）该无人机系统还包括条状缓冲支架，条状缓冲支架的两端分别折弯呈倒V型，可以在无人机驻停时缓冲底面与百叶箱的冲力，进一步提高百叶箱内部结构的稳定性。（5）无人机技术的发展提供了相较于传统遥感系统，分辨率更高，获取了精确度更高的监测结果。使用无人机作为载体，减少了人工成本。（6）结构简单，制作成本低，中央控制器采用ARM+DSP双核处理器，以保证数据的处理速度，以及长时间工作的稳定性。附图说明图1为本技术监测城市热岛效应的无人机系统的整体结构示意图；图2为无人机与百叶箱相连接的安装示意图；图3为百叶箱内部布设示意图；图4为无人机的内部系统框图；图5为无人机飞行姿态控制模块电路图。图中，1、无人机，101、中心处理模块，102、姿态控制系统，103、电机调速器，104、GPS模块，105、超声波传感器，106、电源系统，107、驱动电机，108、螺旋桨，109、机身，110、脚架；2、电磁铁吸盘，3、弹性套，5、百叶箱，6、环形凹槽，601、内螺纹，7、磁性贴片，8、安装环，801、外螺纹，9、中央控制器，10、风速传感器，11、湿度传感器，12、红外热像仪，13、黑球温度传感器，14、干球温度传感器，15、防振垫板，16、条状缓冲支架，17、数据线；18、遥控模块，181、地面站上位机，182、无线模块，183、遥控接收器，184、遥控器。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。本实施例以本技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1-图3所示，一种监测城市热岛效应的无人机系统，包括无人机1，还包括电磁铁吸盘2、弹性套3、安装环8和百叶箱5，无人机1的机身109底面设有环形凹槽6，环形凹槽6的内壁上设有内螺纹601，环形凹槽6的圆心处设有磁性贴片7，电磁铁吸盘2设于百叶箱5的顶面，弹性套3套设在电磁铁吸盘2外，弹性套3的一端与百叶箱5的顶面固定连接，弹性套3的另一端设置安装环8，安装环8的外壁上设有与内螺纹601匹配的外螺纹801，百叶箱5内设有中央控制器9，以及分别连接中央控制器9的无线通信器、风速传感器10、GPS传感器、湿度传感器11、红外热像仪12、黑球温度传感器13、干球温度传感器14和采集数据存储器，中央控制器9连接电磁铁吸盘2，百叶箱5底面内壁上设有防振垫板15，用于固定安装各传感器等元器件，各元器件之间通过数据线17连接后进行数据传输。使用时，将安装环8插入环形凹槽6内后，利用内螺纹601与外螺纹801的配合，将无人机1的机身109与百叶箱5固定连接，起飞前中央控制器9控制电磁铁吸盘2工作，电磁铁吸盘2与磁性贴片7相吸，保证无人机1飞行过程中百叶箱5的安全性，飞行时百叶箱5避免辐射及空气流动干扰，待无人机1降前，中央控制器9控制电磁铁吸盘2断电不工作，电磁铁吸盘2与磁性贴片7分离，弹性套3可缓冲无人机1降落过程中百叶箱5受到的冲力。风速传感器10采用皮托管式风速传感器。中央控制器9采用ARM+DSP双核处理器，以保证数据的处理速度，以及长时间工作的稳定性。监测城市热岛效应时，皮托管式风速传感器采集风速，湿度传感器11测量空气湿度，黑球温度传感器13测量空气温度，干球温度传感器14测量空气温度并与黑球温度传感器13测量的数据进行核查，GPS传感器实时获取采集点位置信息，中央控制器9接收上述采集的数据后将位置信息与数据匹配，并利用采集数据存储器进行保存，中央控制器9本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种监测城市热岛效应的无人机系统，包括无人机（1），其特征在于，还包括电磁铁吸盘（2）、弹性套（3）、安装环（8）和百叶箱（5），所述无人机（1）的机身底面设有环形凹槽（6），所述环形凹槽（6）的内壁上设有内螺纹（601），环形凹槽（6）的圆心处设有磁性贴片（7），所述电磁铁吸盘（2）设于百叶箱（5）的顶面，所述弹性套（3）套设在电磁铁吸盘（2）外，弹性套（3）的一端与百叶箱（5）的顶面固定连接，弹性套（3）的另一端设置安装环（8），所述安装环（8）的外壁上设有与内螺纹（601）匹配的外螺纹（801），所述百叶箱（5）内设有中央控制器（9），以及分别连接中央控制器（9）的无线通信器、风速传感器（10）、GPS传感器、湿度传感器（11）、红外热像仪（12）、黑球温度传感器（13）、干球温度传感器（14）和采集数据存储器，所述中央控制器（9）连接电磁铁吸盘（2）。

【技术特征摘要】
1.一种监测城市热岛效应的无人机系统，包括无人机（1），其特征在于，还包括电磁铁吸盘（2）、弹性套（3）、安装环（8）和百叶箱（5），所述无人机（1）的机身底面设有环形凹槽（6），所述环形凹槽（6）的内壁上设有内螺纹（601），环形凹槽（6）的圆心处设有磁性贴片（7），所述电磁铁吸盘（2）设于百叶箱（5）的顶面，所述弹性套（3）套设在电磁铁吸盘（2）外，弹性套（3）的一端与百叶箱（5）的顶面固定连接，弹性套（3）的另一端设置安装环（8），所述安装环（8）的外壁上设有与内螺纹（601）匹配的外螺纹（801），所述百叶箱（5）内设有中央控制器（9），以及分别连接中央控制器（9）的无线通信器、风速传感器（10）、GPS传感器、湿度传感器（11）、红外热像仪（12）、黑球温度传感器（13）、干球温度传感器（14）和采集数据存储器，所述中央控制器（9）连接电磁铁吸盘（2）。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓玥，杨茜，侯庆贺，黄启堂，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：新型
国别省市：福建,35