一种基于无人机的空气质量监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于无人机的空气质量监测系统，包括无人机，所述无人机的机架上部固定设置有基础架，基础架上安装外支架，基础架上固定安装有微处理器模块，外支架将微处理器模块包裹在内，并在其上部固定设置有暴露在环境中的环境监测设备，机架的两侧设置有4G天线，所述机架的底部设置有云台，云台上安装有摄像头；地面基站通过4G网络与应用服务器无线连接，并由应用服务器向微处理器模块下发指令，微处理器模块接收指令后能分别控制云台控制模块、无人机、摄像头和环境检测设备执行相应的动作,通过采用立体的，机动地的数据监测模式，有效地提升环境监测效率和精度，为人们提供了一种结构稳定，功能多样的空气质量监测系统。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机的空气质量监测系统
本技术属于空气质量监测
，具体涉及一种基于无人机的空气质量监测系统。
技术介绍
目前我国采用AQI（AirQualityIndex）来表述空气质量，AQI分级计算参考的标准是GB3095-2012《环境空气质量标准》，参与评价的污染物为CO、SO2、NO2、O3、PM2.5、PM10等六项，每小时发布一次。空气质量监测站分为国家、省、市、区(县)4个层级，监测站点超过5000个。其中省市区的站点因设备差异，协议差异未能统一，数据无法统一上报，无处可查。而可查询到的1670个国控站点，分布于人口密度较高的367个城市，平均到每个城市4.55个国控站点，仅能被动地反馈城市整体的空气质量情况，无法对更细致的定位重点污染区域，无法依据精细的海量数据主动开展高效的防治工作。通过增加监测站点的个数和频次不进成本高而且也很难解决上述问题。而随着无人机技术的发展，无人机由于自身的优良性能被广泛应用于遥感探测，搭载救援物资设备等。可操控性强，受地形影响小，覆盖性广的特性，使得无人机尤为适合用作空气质量检测，但是现有的这种装置环境监测效率低、精度较差，结构稳定性差，功能单一，不能满足人们的需求，因此研究一种基于无人机的空气质量监测系统是必要的。
技术实现思路
针对现有设备存在的缺陷和问题，本技术提供一种基于无人机的空气质量监测系统，有效解决了现有设备中存在的结构稳定性差，功能单一，环境监测效率低和精度差的问题。本技术解决其技术问题所采用的方案是：一种基于无人机的空气质量监测系统，包括无人机，所述无人机的机架上部固定设置有基础架，基础架上安装外支架，基础架上固定安装有微处理器模块，外支架将微处理器模块包裹在内，并在其上部固定设置有暴露在环境中的环境监测设备，机架的两侧设置有4G天线，所述机架的底部设置有云台，云台上安装有摄像头；地面基站通过4G网络与应用服务器无线连接，并由应用服务器向微处理器模块下发指令，微处理器模块接收指令后能分别控制云台控制模块、无人机、摄像头和环境检测设备执行相应的动作。进一步的，所述基础架与机架之间设置有减震垫，外支架与基础架之间安装有减震球。进一步的，所述无人机为六旋翼无人机。进一步的，所述环境监测设备内设置有空气质量传感器，空气质量传感器包括CO传感器、NO2传感器、SO2传感器、O3传感器、PM2.5传感器和PM10传感器。进一步的，所述基础架内还设置有GPS模块和存储模块。本技术的有益效果：本技术涉及无人机控制和大气环境数据采集
，其主要用于三维立体空间的空气质量监测，在具体结构上在无人机的上方设置了基础架，基础架固定在机架的上部中心，基础架的外侧安装有外支架，基础架的中部安装有微处理器模块，外支架的上部安装有环境监测设备，机架的底部安装摄像头，从而实现了摄像和空气质量检测功能，且本技术减震效果好，使用更加安全稳定。同时本技术可用于追溯污染源，应用服务器向无人机发送控制指令,根据预设追踪算法自动调整无人机的飞行路线规划,控制无人机自动搜索追溯污染源，当进行自动搜索追溯污染源时，智能控制终端向无人机发送控制指令，调整无人机的飞行路线规划，控制无人机自动搜索污染源。由此，本技术提供一种基于无人机的空气质量监测系统，通过采用立体的，机动地的数据监测模式，有效地提升环境监测效率和精度，为人们提供了一种结构稳定，功能多样的空气质量监测系统。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为监测系统的结构示意图。图3为无人机工作流程图。图中的标号为：图中的标号为：1为无人机，2为基础架，3为微处理器模块，4为外支架，5为环境监测设备，6为4G天线，7为云台，8为摄像头。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。实施例1：本实施例旨在提供一种基于无人机的空气质量监测系统，主要有用于无人机控制和大气环境数据采集
，针对现有的结构中存在的稳定性差，功能单一，环境监测效率低和精度差的问题，本实施例提供了一种立体的，机动地的数据监测模式，有效地提升环境监测效率和精度，为人们提供了一种结构稳定，功能多样的空气质量监测系统。如图1中所示，一种基于无人机的空气质量监测系统包括无人机，本实施例中所述无人机1为六旋翼无人机，无人机1的机架上部固定设置有基础架2，基础架2上安装外支架4，基础架2上固定安装有微处理器模块3，外支架4将微处理器模块3包裹在内，并在其上部固定设置有暴露在环境中的环境监测设备5，将微处理器模块3和环境监测设备5安装在无人机的上方，实现了空气质量检测的功能，将环境监测设备5朝上，监测精度高；且本实施例中将核心部件安装在上部，避免其降落时误碰到障碍物上，使用安全。具体实施时，如图1中所示，所述基础架2与机架之间设置有减震垫，外支架4与基础架2之间安装有减震球，避免无人机降落时机架产生的振动对上部设备造成影响。在机架的两侧设置有4G天线6，所述机架的底部设置有云台7，云台7上安装有摄像头8，从而实现了摄像功能，且本实施例中云台为电动云台，电动云台适用于对大范围进行扫描监视，它可以扩大摄像机的监视范围在控制信号的作用下，云台上的摄像机8可自动扫描监视区域，并进行视频录制。如图2中所示，在数据传输过程中，地面基站通过4G网络与应用服务器无线连接，并由应用服务器向微处理器模块下发指令，微处理器模块接收指令后能分别控制云台控制模块、无人机1、摄像头8和环境检测设备5执行相应的动作。如图3中所示，环境监测设备初始化串口，配置波特率，并利用libev创建串口的接收触发事件，微处理模块初始化MQTT并与应用服务器建立连接，本地时间配置成功后，对无人机进行初始化，创建遥控检测数据并获取进程，创建飞行控制任务进程，获取GPS信息，创建定时发送数据事件，无人机接收到航点数据和起飞指令，打开摄像头开始视频录制，当无人机飞行结束后，视频录制结束，发送飞行结束报文。本实施例待无人机飞行至指定目标位置后进行空气质量采集，具体骤如下：1.在应用服务器录入无人机信息，保证服务器能够识别收到的数据为该无人机所连接的微处理器模块上传。2.在应用服务器选择一台无人机将要采集的监测点数据，系统将根据最小能耗规划出最优航线，也可手动规划航线。3.在应用服务器向无人机的微处理器模块发送航线信息，无人机的微处理器模块判断自身状态（本地时间与服务器时间是否同步，定位模块是否正常，传感器是否完成预热，无人机电量是否支持完成本次任务等），如果校验通过则回复应用服务器，此时可以下达任务开始的命令。4.无人机的微处理器模块收到起飞命令后开启摄像头拍摄视频，垂直起飞，达到目标高度后，向第一个监测点飞去同时开始向应用服务器每秒发送一次采集到的空气质量数据，设备信息。5.到达站点后，无人机进行悬停，并通过云台控制摄像头旋转不同角度，记录站点不同角度的环境视频。悬停5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无人机的空气质量监测系统，包括无人机，其特征在于：所述无人机的机架上部固定设置有基础架，基础架上安装外支架，基础架上固定安装有微处理器模块，外支架将微处理器模块包裹在内，并在其上部固定设置有暴露在环境中的环境监测设备，机架的两侧设置有4G天线，所述机架的底部设置有云台，云台上安装有摄像头；地面基站通过4G网络与应用服务器无线连接，并由应用服务器向微处理器模块下发指令，微处理器模块接收指令后能分别控制云台控制模块、无人机、摄像头和环境检测设备执行相应的动作。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机的空气质量监测系统，包括无人机，其特征在于：所述无人机的机架上部固定设置有基础架，基础架上安装外支架，基础架上固定安装有微处理器模块，外支架将微处理器模块包裹在内，并在其上部固定设置有暴露在环境中的环境监测设备，机架的两侧设置有4G天线，所述机架的底部设置有云台，云台上安装有摄像头；地面基站通过4G网络与应用服务器无线连接，并由应用服务器向微处理器模块下发指令，微处理器模块接收指令后能分别控制云台控制模块、无人机、摄像头和环境检测设备执行相应的动作。


2.根据权利要求1所述的基于无人机的空气质量监测系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳宝，刘敏，王元卓，王煜炜，
申请(专利权)人：中科院计算技术研究所大数据研究院，
类型：新型
国别省市：河南;41