一种无人机载多要素大气污染物一体化探测系统技术方案

无人机载多要素大气污染物一体化探测系统，包括在无人机上装载的依次连接的多要素传感器模块(1)、采集处理模块(2)、数据存储模块(3)；另设有地面数据显示模块(5)；所述的多要素传感器模块包括多种大气污染物传感器和气象传感器；所述的采集处理模块用于采集多要素传感器的数据，并将采集的模拟数据转换成数字量再进行数据处理；所述的数据存储模块用于离线存储多要素数据；所述的电源模块用于为无人机载设备提供电源；所述的地面数据显示模块用于在地面下载接收机载上的多要素数据。本实用新型专利技术具有探测要素多、精度高、机动性强等优点，为大气污染和气象的预测和防治的提供精确信息。

An Integrated Detection System for Multi-Element Air Pollutants on Unmanned Aerial Vehicle

The integrated detection system for multi-element atmospheric pollutants on UAV includes multi-element sensor module (1), acquisition and processing module (2), data storage module (3), ground data display module (5), multi-element sensor module including multi-element atmospheric pollutant sensors and meteorological sensors, and acquisition and processing module for mining. The data of multi-factor sensors are collected and converted into digital data for data processing; the data storage module is used to store multi-factor data offline; the power supply module is used to provide power for UAV-borne equipment; and the ground data display module is used to download multi-factor data on the ground receiver. The utility model has the advantages of multiple detection elements, high accuracy and strong mobility, and provides accurate information for air pollution and meteorological prediction and prevention.

【技术实现步骤摘要】
一种无人机载多要素大气污染物一体化探测系统
本技术涉及气象和电子
，尤其是一种无人机载多要素大气污染物一体化探测系统。
技术介绍
利用多旋翼无人机进行气象探测是在多旋翼无人机平台的发展和大气探测技术的基础上发展起来的一种新型气象探测方法。可以将探测仪器直接加装在多旋翼无人机上，对指定区域进行探测。具有人机分离、按指定航线探测、飞行高度高、可重复使用、机动性强、直接探测等优点，而多旋翼无人机操作控制简单、起降方便、成本低，特别是可以实现悬停飞行和垂直起降，能够对大气垂直分布特征进行探测，使其在气象探测中具有了独特的作用和优势，得到了广泛的应用。无人机大气探测通常是在无人机上搭载多种独立的传感器进行大气探测，多种大气探测设备同时搭载在多旋翼无人机上，导致无人机超重无法平衡飞行，还会影响数据的真实性。另外，利用无人机搭载单一的探测设备进行探测，获得的气象要素单一，要获得多种要素气象要素，需无人机多次搭载不同传感器，这样效率低下、且要素时空一致性不好。
技术实现思路
针对上述技术问题，本技术目的是，提供一种结构简单，能够一次性获取多要素大气污染物和气象数据且成本低的无人机载多要素大气污染物一体化探测系统。本技术解决上述技术问题采用以下技术方案：一种无人机载多要素大气污染物一体化探测系统，其特征是，包括在无人机上装载的依次连接的多要素传感器模块(1)、采集处理模块(2)、数据存储模块(3)；电源模块(4)连接多要素传感器模块(1)、采集处理模块(2)、数据存储模块(3)的电源输入端；另设有地面数据显示模块(5)；所述的多要素传感器模块包括多种大气污染物传感器和气象传感器；所述的采集处理模块用于采集多要素传感器的数据，并将采集的模拟数据转换成数字量再进行数据处理；所述的数据存储模块用于离线存储多要素数据；所述的电源模块用于为无人机载设备提供电源；所述的地面数据显示模块用于在地面下载接收机载上的多要素数据。所述的大气污染物要素采集模块采用CO传感器、NO传感器、NO2传感器、SO2传感器、TVOC传感器、O3传感器、PM2.5传感器进行CO、NO、NO2、SO2、TVOC、O3、PM2.5的采集；所述的气象要素采集模块采用温湿度、气压传感器进行大气温度、湿度、大气压力数据的采集，并通过气压值反算出无人机所在高度；采用一体化、集成化设计，气象要素采集模块装在一框内，框四周设有栅格式通气口。有益效果：本技术提出一种无人机载多要素大气污染物探测系统，能够充分利用无人机搭载多要素传感器一次性获取不同高度的多种大气污染物数据，包括：CO、NO、NO2、SO2、TVOC、O3、PM2.5、温度、湿度和气压信息。同时采用旋翼式无人机进行探测，具有机动性强、响应速度快、可连续测量、硬件系统实现容易、结构简单、成本低、可靠性高等有益技术效果。附图说明图1是本技术一种无人机载多要素大气污染物一体化探测系统的功能模块图。图2是本技术一种无人机载多要素大气污染物一体化探测系统的结构模块图。具体实施方式下面结合说明书附图对本技术的具体实施方式作进一步详细的说明。如图1和图2所示，本技术设计了一种无人机载多要素大气污染物一体化探测系统，其特征是包括多要素传感器模块(1)、采集处理模块(2)、数据存储模块(3)、电源模块(4)和地面数据显示模块(5)。所述的多要素传感器模块包括多种大气污染物、气象和机载高度传感器；所述的大气污染物要素采集模块采用CO传感器、NO传感器、NO2传感器、SO2传感器、TVOC传感器、O3传感器、PM2.5传感器进行CO、NO、NO2、SO2、TVOC、O3、PM2.5的采集；所述的气象要素采集模块采用温湿度、大气压力传感器进行大气温度、湿度、大气压力数据的采集，并通过气压值反算出无人机所在高度；所述的采集处理模块用于采集多要素传感器的数据，并将采集的模拟数据转换成数字量再进行数据处理；所述的数据存储模块用于离线存储多要素数据；所述的电源模块用于为无人机载设备提供电源；所述的地面数据显示模块用于在地面下载接收机载上的多要素数据。作为一种优选技术方案，所述的无人机为微型四旋翼无人机。作为一种优选技术方案，所述的多要素传感器模块包括CO传感器、NO传感器、NO2传感器、SO2传感器、TVOC传感器、O3传感器、PM2.5传感器、温湿度传感器和气压传感器，采用一体化、集成化设计，外框四周设有栅格式通气口。作为一种优选技术方案，所述的多要素传感器模块分别选用电化学式英国阿尔法Alphasense一氧化碳传感器CO-B4、电化学式英国阿尔法Alphasense一氧化氮传感器NO-B4、电化学式英国阿尔法Alphasense二氧化氮传感器NO2-B4、电化学式英国阿尔法Alphasense二氧化硫传感器SO2-B4、英国达特2-FE5型甲醛TVOC气体传感器、英国Alphasense高分辨率臭氧传感器OX-B431、攀藤PMSA003-A型PM2.5激光数字式颗粒物浓度传感器、电阻式温湿度一体传感器、数字气压传感器BMP085。作为一种优选技术方案，所述的电源模块选用5V的可充电锂电池，可由市电220V或电脑USB接口通过电源线充电。作为一种优选技术方案，所述的采集处理模块选用STC12LE5A60S2351-LQFP44G型号集成芯片。作为一种优选技术方案，所述的数据存储模块选用SD存储卡。作为一种优选技术方案，所述的电源模块充电接口也可作为数据接口，通过电脑USB接口将探测数据传输至地面显示模块中。本技术设计的一种无人机载多要素大气污染物一体化探测系统，可以代替铁塔、地基固定式设备，由无人机水平或垂直起飞或悬停一定高度快速、获取不同位置的多种大气污染物和气象信息。相对于传统的铁塔、地基固定式探测设备，本技术设计的方法具有机动性强、探测要素多、硬件系统实现容易、结构简单、成本低、可靠性高等有益技术效果。综上，通过建立并实施本技术设计的基于无人机的多要素大气污染物一体化探测系统，能够实现对任意大气高度层不同方向上的多种大气污染物和气象信息进行探测，对于大气环保具有重要意义，具有广阔的市场应用前景与经济价值。上面结合附图对本技术的实施方式作了详细说明，但是本技术并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本技术宗旨的前提下做出各种变化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机载多要素大气污染物一体化探测系统，其特征是，包括在无人机上装载的依次连接的多要素传感器模块（1）、采集处理模块（2）、数据存储模块（3）；电源模块（4）连接多要素传感器模块（1）、采集处理模块（2）、数据存储模块（3）的电源输入端；另设有地面数据显示模块（5）；所述的多要素传感器模块包括多种大气污染物传感器和气象传感器；所述的采集处理模块用于采集多要素传感器的数据，并将采集的模拟数据转换成数字量再进行数据处理；所述的数据存储模块用于离线存储多要素数据；所述的电源模块用于为无人机载设备提供电源；所述的地面数据显示模块用于在地面下载接收机载上的多要素数据。

【技术特征摘要】
1.一种无人机载多要素大气污染物一体化探测系统，其特征是，包括在无人机上装载的依次连接的多要素传感器模块（1）、采集处理模块（2）、数据存储模块（3）；电源模块（4）连接多要素传感器模块（1）、采集处理模块（2）、数据存储模块（3）的电源输入端；另设有地面数据显示模块（5）；所述的多要素传感器模块包括多种大气污染物传感器和气象传感器；所述的采集处理模块用于采集多要素传感器的数据，并将采集的模拟数据转换成数字量再进行数据处理；所述的数据存储模块用于离线存储多要素数据；所述的电源模块用于为无人机载设备提...

【专利技术属性】
技术研发人员：周树道，王敏，沈奥，王辉赞，姬文明，任尚书，彭舒龄，刘展华，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32