一种无人机搭载的大气污染在线监测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种无人机搭载的大气污染在线监测系统，包括在无人机在线监测模块、数据处理模块、无线通信模块、地面基站；在线监测模块输出端接数据处理模块，数据处理模块输出端接无线通信模块，同时无线通信模块还与在线监测模块相接；数据处理模块、无线通信模块以及在线监测模块中的GPS定位仪和控制器固定于无人机机身外表面正上方位置，在线监测模块中的电源和污染物监测传感器固定于机身正下方位置，但传感器采样口延伸到机身正上方；该系统通过无线通信模块与地面基站建立通信，实时地将监测数据传输到地面基站，实现了大气污染物的时空在线监测，能够实时、准确、直观的分析大气污染物的分布情况。

An On-line Air Pollution Monitoring System for UAV

【技术实现步骤摘要】
一种无人机搭载的大气污染在线监测系统
本技术涉及大气污染监测领域，更具体地，涉及一种无人机搭载的大气污染在线监测系统。
技术介绍
近年来，无人机越来越多地被应用于环境监测领域；目前大气污染已成为危害居民健康和降低生活质量的重大环境问题，而精确有效地监测大气污染状况成为当前大气污染防控的重要举措；无人机因其机动性强、覆盖范围广、可进行立体监测等优势而备受瞩目，但现有的无人机监测技术多按照巡航监测后对监测结果进行后期处理和分析的技术流程进行操作，并不能与地面基站建立实时通信，进而不能即刻的展示监测结果。
技术实现思路
本技术为克服上述现有技术所述无人机检测技术不能与地面基站建立实时通信，而不能即可展示检测结果的缺陷，提供一种无人机搭载的大气污染在线监测系统。所述的系统包括：地面基站、无人机以及无人机搭载的在线监测模块、数据处理模块、无线通信模块；在线监测模块分别与数据处理模块、无线通信模块连接，数据处理模块与无线通信模块连接，无线通信模块与地面基站通过无线通讯连接。所述的系统通过无人机搭载在线监测模块、数据处理模块、无线通信模块实现对大气污染的在线监测，在线监测模块负责采集环境数据的采集，数据处理模块负责将在线监测模块采集到的数据进行处理，然后将处理后的数据发送给无线通信模块，无线通信模块将数据通过无线通讯的方式发送给地面基站，同时无线通信模块负责地面基站与搭载装置之间的双向通信；该系统适用于户外的大气污染时空分布的在线监测，可以高精度地监测大气污染状况并与地面基站进行双向通信，完成地面控制指令、实时传输监测数据并展示监测结果。优选地，所述的在线监测模块包括：污染物监测传感器、GPS定位仪、控制器和电源，控制器分别与污染物监测传感器、GPS定位仪、电源连接，污染物监测传感器和电源分别与数据处理模块连接，控制器与无线通信模块连接。GPS定位仪与控制器连接，用来确定无人机飞行位置，控制器通过无线通信模块实现与地面基站的通信，同时控制器可接受地面基站的指令，实现对污染物监测传感器、GPS定位仪和电源的控制。优选地，所述污染物监测传感器为CO传感器、NO传感器、NO2传感器、HC传感器、PM2.5传感器、PM10传感器和O3传感器中的若干种；污染物监测传感器可根据实际所要监测的情况进行具体选择。优选地，所述污染物监测传感器的质量不超过1kg，以免影响无人机续航时间。优选地，所述的数据处理模块、无线通信模块以及在线监测模块中的GPS定位仪和控制器集成在主板上，然后固定于无人机机身外表面正上方位置，在线监测模块中的电源和污染物监测传感器固定于机身正下方位置，但污染物监测传感器的采样口延伸到机身正上方，该位置的气体受无人机自身流场的影响较小，采集到的气体较稳定，采样数据符合实际大气中的监测结果，精度较高。优选地，所述的数据处理模块包括放大器、A/D转换器和单片机，A/D转换器与单片机连接，放大器输入端与污染物监测传感器连接，输出端与A/D转换器连接，放大器嵌入单片机中，单片机的输出端与无线通信模块连接。优选地，所述的无线通信模块含有第一串口WI-FI模块，无线通信模块通过第一串口WI-FI模块实现与地面基站之间的无线通信。优选地，所述的地面基站含有第二串口WI-FI模块，第二串口WI-FI模块与第一串口WI-FI模块无线通讯连接。优选地，所述的地面基站含有中继器，第二串口WI-FI模块嵌入中继器中，以此增强WI-FI信号，增加信号传输距离到4km，从而扩大无人机监测范围。优选地，所述的在线监测模块、数据处理模块、无线通信模块三者的质量之和不超过3kg，控制搭载装置的重量，以免影响无人机续航时间。与现有技术相比，本技术技术方案的有益效果是：采用本无人机搭载的大气污染在线监测系统，利用串口Wi-Fi模块能够完成无人机与地面基站的双向实时在线通信，无人机可实时向地面传输监测数据和飞行状态，地面可实时根据无人机飞行状态发布适当的调控指令；大气污染物的在线监测数据结果即刻传输，用户能够实时的掌握大气污染情况。附图说明图1为本技术的无人机搭载的大气污染在线监测系统的组成示意图。图2为本技术的无人机搭载的大气污染在线监测系统的具体连接示意图。图中：1-在线监测模块，2-数据处理模块，3-无线通信模块，4-地面基站，5-无人机，11-污染物监测传感器，12-GPS定位仪，13-控制器，14-电源，21-放大器，22-A/D转换器，23-单片机，31-第一串口WI-FI模块，41-第二串口WI-FI模块，42-中继器。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本技术的技术方案做进一步的说明。实施例1如图1，一种无人机搭载的大气污染在线监测系统，适用于在户外利用多旋翼无人机监测大气污染物的时空分布，包括在线监测模块1、数据处理模块2、无线通信模块3、地面基站4和无人机5，线监测模块1、数据处理模块2、无线通信模块3搭载于无人机5。在线监测模块1与数据处理模块2连接，数据处理模块2与无线通信模块3连接，同时无线通信模块3还与在线监测模块1连接，该系统通过无线通信模块3与地面基站4建立无线通信连接。如图2，所述的在线监测模块1包括污染物监测传感器11、GPS定位仪12、控制器13和电源14，电源14与控制器13连接，控制器13分别与污染物监测传感器11、GPS定位仪12连接，当GPS定位仪12所确定的位置到达监测起始点和终点时，控制器13控制污染物监测传感器11的启动和关闭，控制器13还与第一串口Wi-Fi模块31连接来建立与地面基站4的通信，传输无人机5飞行位置和接收地面对在线监测模块1的控制指令；所述的数据处理模块2包括放大器21、A/D转换器22和单片机23，放大器21输入端与污染物监测传感器11连接，得到监测数据，输出端与A/D转换器22电性连接后嵌入单片机23中，对数据进行简单的处理，单片机23的输出端与串口Wi-Fi模块31电连接，以便将监测数据在线传输到地面；所述的无线通信模块3包括第一串口Wi-Fi模块31，第一串口Wi-Fi模块31与地面基站4中的第二串口Wi-Fi模块41定义传输协议并建立无线通信连接，地面基站4的第二串口Wi-Fi模块41需要嵌入地面基站4的中继器42中，以此增强Wi-Fi信号，增加信号传输距离到4km，从而扩大无人机监测范围。所述的数据处理模块2、无线通信模块3以及在线监测模块1中的GPS定位仪12和控制器13集成在主板上之后固定于无人机5机身外表面正上方位置，在线监测模块1中的电源14和污染物监测传感器11固定于无人机5机身正下方位置，但污染物监测传感器11的采样口延伸到机身正上方，该位置的气体受无人机5自身流场的影响较小，采集到的气体较稳定，采样数据符合实际大气中的监测结果，精度较高；在线监测模块1、数据处理模块2、无线通信模块3三者的质量之和不超过3kg，以免影响无人机续航时间。相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机搭载的大气污染在线监测系统，其特征在于，所述的系统包括：地面基站(4)、无人机(5)以及无人机(5)搭载的在线监测模块(1)、数据处理模块(2)、无线通信模块(3)；在线监测模块(1)分别与数据处理模块(2)、无线通信模块(3)连接，数据处理模块(2)与无线通信模块(3)连接，无线通信模块(3)与地面基站(4)通过无线通讯连接；所述的在线监测模块(1)包括：污染物监测传感器(11)、GPS定位仪(12)、控制器(13)和电源(14)，控制器(13)分别与污染物监测传感器(11)、GPS定位仪(12)、电源(14)连接，污染物监测传感器(11)和电源(14)分别与数据处理模块(2)连接，控制器(13)与无线通信模块(3)连接。

【技术特征摘要】
1.一种无人机搭载的大气污染在线监测系统，其特征在于，所述的系统包括：地面基站(4)、无人机(5)以及无人机(5)搭载的在线监测模块(1)、数据处理模块(2)、无线通信模块(3)；在线监测模块(1)分别与数据处理模块(2)、无线通信模块(3)连接，数据处理模块(2)与无线通信模块(3)连接，无线通信模块(3)与地面基站(4)通过无线通讯连接；所述的在线监测模块(1)包括：污染物监测传感器(11)、GPS定位仪(12)、控制器(13)和电源(14)，控制器(13)分别与污染物监测传感器(11)、GPS定位仪(12)、电源(14)连接，污染物监测传感器(11)和电源(14)分别与数据处理模块(2)连接，控制器(13)与无线通信模块(3)连接。2.根据权利要求1所述的无人机搭载的大气污染在线监测系统，其特征在于，所述污染物监测传感器(11)为CO传感器、NO传感器、NO2传感器、HC传感器、PM2.5传感器、PM10传感器和O3传感器中的若干种。3.根据权利要求1所述的无人机搭载的大气污染在线监测系统，其特征在于，所述污染物监测传感器(11)的质量不超过1kg。4.根据权利要求1所述的无人机搭载的大气污染在线监测系统，其特征在于，所述的数据处理模块(2)、无线通信模块(3)以及在线监测模块(1)中的GPS定位仪(12)和控制器(13)集成在主板上，然后固定于无人机(5)机身外表面正上方位置，在线监测模块(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡铭，张媛媛，王占永，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：新型
国别省市：广东,44