无人机大气生物颗粒采集设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种无人机大气生物颗粒采集设备及方法，属于农业技术领域，包括吊挂件、吊舱、伸缩器、供电设施、驱动器、回转机构和采集仓；吊挂件与伸缩器相连；回转机构由主轴、副轴、主齿轮、副齿轮组成；采集仓在副轴所在的侧面上设有可随副轴转动的面板，面板上设置有呈矩阵式排列的多个采样工件；供电设施与伸缩器和驱动器分别电性连接。本发明专利技术通过在无人机上悬挂该采集设备对高空中的大气生物颗粒实施采样，有利于克服低空无法反应出大气生物颗粒扩散的局限性。本发明专利技术可准确、连续的完成大气中的生物颗粒采样操作，具有结构紧凑，采集高效、稳定、可靠的特点。

【技术实现步骤摘要】
无人机大气生物颗粒采集设备及方法
本专利技术属于农业
，涉及一种无人机大气生物颗粒采集设备及方法。
技术介绍
现有技术中，大气中生物颗粒的飘散一直是农业生态系统研究的关键性课题，是入侵物种扩散，生态种群变迁，花粉过敏源追溯等研究的关键技术。由于随风传播的生物颗粒，体重轻、体积小，传播高度、远度变化范围大，且本身大气的变化快，生物颗粒飘散采样一直是生物颗粒大气传播研究的掣肘。尽可能的捕捉到随大气飘散的生物颗粒，如花粉、种子等，增大有效采样的机会，就需要研发新型的采样工具。无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，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行器。无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称，从技术角度定义可以分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机这几大类。与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强等优点，而随着现代社会对环境污染的重视和对环境污染研究的不断加强，环境样品采集的需求不断增加。传统的环境样品采集主要分为人工携带采集仪的现场采集和固定点样品采集。这两种采集方式各有利弊，前者灵活性高，但人力成本和时间成本较高，同时采集精度底；后者虽然采集精度高，但固定投资较大，同时该采集方法需要占用土地和持续维护。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种工作效率高的无人机大气生物颗粒采集设备及方法，以克服低空无法反应出大气生物颗粒扩散的局限性，并可快速、准确、连续的完成大气中的生物颗粒采样操作。为达到上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：本专利技术提供一种无人机大气生物颗粒采集设备，包括吊挂件、吊舱以及设置在吊舱上的伸缩器、供电设施、驱动器、回转机构和采集仓；所述吊挂件与伸缩器相连；所述回转机构由主轴、副轴、主齿轮、副齿轮组成，主轴一端贯穿于采集仓且与之可转动的连接，另一端与驱动器转动连接，其在靠近采集仓的一侧上还设置主齿轮；副轴与主轴相互平行且可转动的穿设于采集仓上，其上设置与主齿轮啮合传动的副齿轮；所述采集仓在副轴所在的侧面上设有可随副轴转动的面板，所述面板上设置有呈矩阵式排列的多个采样工件；所述供电设施与伸缩器和驱动器分别电性连接。进一步，所述采样工件通过与供电设施电性连接的转动器在面板上可转动的设置，所述主轴通过齿轮副、涡轮蜗杆副或同步带与驱动器相连，所述转动器和驱动器采用电机。进一步，所述伸缩器采用卷扬机。进一步，所述供电设施设置在吊舱位于伸缩器和驱动器之间的区域，采用蓄电池。进一步，所述主轴在远离吊舱的一端还设置有与吊挂件相互钩挂的吊环，所述吊环与主轴可转动的连接，所述吊挂件采用吊钩。进一步，所述采样工件由支架、可拆卸连接于该支架上的采样片组成，所述采样片设置为2-4个，呈环形分布，采用涂抹有粘附剂的显微镜玻片。进一步，所述采集仓为多边形结构，相应的各边上均设有一个副轴。进一步，所述主齿轮为圆形齿轮或凸齿轮。本专利技术利用上述的无人机大气生物颗粒采集设备的采集方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将采集设备安装在无人机上；S2、根据待测地设置无人机的飞行高度；S3、待无人机升空至指定高度后，通过伸缩器下放吊舱至待测高空点，并由驱动器转动回转机构而使采样工件旋出采集仓；S4、利用采样工件对待测高空点的大气生物颗粒进行采集；S5、待采样工件采集完毕后，由驱动器转动回转机构将采样工件旋进采集仓，伸缩器上拉吊舱，无人机返航。优选的，在步骤S1中还包括在无人机上串联设置的多个采集设备，并在步骤S3中，通过对多个采集设备的伸缩器进行单独操作来下放各自的吊舱至不同的待测高空点，以在同一区域设置不同的垂直高度采样点，形成不同垂直高度的大气生物颗粒数据的分布图。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过在无人机上悬挂该采集设备对高空中的大气生物颗粒实施采样，有利于克服低空无法反应出大气生物颗粒扩散的局限性。本专利技术还能通过多个采集设备停留在不同的待测高空点，以在同一区域设置不同的垂直高度采样点，形成不同垂直高度的大气生物颗粒数据的分布图，以此获得连续可靠的采集数据，从而提高由其计算所得的空气总颗粒浓度的准确性。本专利技术的采集设备实用性强，有利于降低操作成本和减少了由人工采集样本的危险性，并具有结构紧凑，采集高效、稳定、可靠的特点。本专利技术采集方法的整个采集过程均可由本采集设备实现灵活快速、连续准确的采集效果，即可准确、连续的完成大气中的生物颗粒采样操作。本专利技术采集设备在采集过程中通过采样工件旋出采集仓进行采样工作，而在采集完毕后，又能将采样工件旋进采集仓，利于对采集样本的保存，提高采集准确性。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：图1为本专利技术采集设备的结构示意图；图2为图1中A-A视图方向的采样工件旋出采集仓的示意图；图3为本专利技术采集设备的回转机构另一实施例示意图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。请参阅图1-3，附图中的元件标号分别表示：吊挂件1、吊舱2、伸缩器3、供电设施4、驱动器5、回转机构6、采集仓7、采样工件8；主轴61、副轴62、主齿轮63、副齿轮64、65。实施例基本如附图1所示：本实施例提供一种无人机大气生物颗粒采集设备，包括吊挂件1、吊舱2、采样工件8以及设置在吊舱2上的伸缩器3、驱动器5、回转机构6、采集仓7和供电设施4；所述吊挂件1与无人机(未画出)进行连接；所述吊挂件1与伸缩器3相连，该伸缩器3采用卷扬机设备，利用钢丝或绳索的收放来下放或上拉吊舱2；所述回转机构6由主轴61、副轴62、主齿轮63、副齿轮64组成，主轴61一端贯穿于采集仓7且与之可转动的连接，另一端与驱动器5转动连接，其在靠近采集仓7的一侧上还设置主齿轮63；副轴62与主轴61相互平行且可转动的穿设于采集仓7上，其上设置与主齿轮63啮合传动的副齿轮64；所述采集仓7在副轴62所在的侧面上设有可随副轴62转动的面板(未标记)，所述面板上设置有呈矩阵式排列的多个采样工件8；如图2所述，通过驱动器5转动主轴61旋转，，主轴上的主齿轮63带动副轴62上的副齿轮64，从而带动副轴转动，进而设置在副轴上的面板跟随其转动，这样就可以将安装在面板上的采样工件8旋出货旋进采集仓7了；当然，此齿轮传动方式并不是唯一结构，还可以是同步带等替换形式，均属于本申请类似构思；所述供电设施4与伸缩器3和驱动器5分别电性连接。使用时，首先将本采集设备安装在无人机上；然后，根据待测地设置无人机的飞行高度；接着，待无人机升空至指本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机大气生物颗粒采集设备，其特征在于，包括吊挂件(1)、吊舱(2)以及设置在吊舱上的伸缩器(3)、供电设施(4)、驱动器(5)、回转机构(6)和采集仓(7)；所述吊挂件与伸缩器相连；所述回转机构由主轴(61)、副轴(62)、主齿轮(63)、副齿轮(64)组成，主轴一端贯穿于采集仓且与之可转动的连接，另一端与驱动器转动连接，其在靠近采集仓的一侧上还设置主齿轮；副轴与主轴相互平行且可转动的穿设于采集仓上，其上设置与主齿轮啮合传动的副齿轮；所述采集仓在副轴所在的侧面上设有可随副轴转动的面板，所述面板上设置有呈矩阵式排列的多个采样工件(8)；所述供电设施与伸缩器和驱动器分别电性连接。

【技术特征摘要】
1.一种无人机大气生物颗粒采集设备，其特征在于，包括吊挂件(1)、吊舱(2)以及设置在吊舱上的伸缩器(3)、供电设施(4)、驱动器(5)、回转机构(6)和采集仓(7)；所述吊挂件与伸缩器相连；所述回转机构由主轴(61)、副轴(62)、主齿轮(63)、副齿轮(64)组成，主轴一端贯穿于采集仓且与之可转动的连接，另一端与驱动器转动连接，其在靠近采集仓的一侧上还设置主齿轮；副轴与主轴相互平行且可转动的穿设于采集仓上，其上设置与主齿轮啮合传动的副齿轮；所述采集仓在副轴所在的侧面上设有可随副轴转动的面板，所述面板上设置有呈矩阵式排列的多个采样工件(8)；所述供电设施与伸缩器和驱动器分别电性连接。2.根据权利要求1所述的无人机大气生物颗粒采集设备，其特征在于，所述采样工件通过与供电设施电性连接的转动器在面板上可转动的设置，所述主轴通过齿轮副、涡轮蜗杆副或同步带与驱动器相连，所述转动器和驱动器采用电机。3.根据权利要求1所述的无人机大气生物颗粒采集设备，其特征在于，所述伸缩器采用卷扬机。4.根据权利要求1所述的无人机大气生物颗粒采集设备，其特征在于，所述供电设施设置在吊舱位于伸缩器和驱动器之间的区域，采用蓄电池。5.根据权利要求1所述的无人机大气生物颗粒采集设备，其特征在于，所述主轴在远离吊舱的一端还设置有与吊挂件相互钩挂的吊环(65)，所述吊环与主轴可...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘君，李黎，何伟，张玲，刘洋，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50