一种无人机搭载式大气污染物多组分监测系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种无人机搭载式大气污染物多组分监测系统，包括无人机和搭载于无人机的监测装置和采样装置；监测装置包括监测控制模块、真空泵和传感器组件，采样装置包括多个苏玛罐和多个电磁阀，真空泵的出气端口分别与传感器组件所在空间连通以及与每个苏玛罐连通，且苏玛罐的连通管路上接入电磁阀；真空泵、多个电磁阀和传感器组件均与监测控制模块电连接。本发明专利技术简单便携、成本低、操控性强、易装卸、可实时传输数据的监测系统，能够获得人工难到达区域的高空立体大气监测数据和大气样品，不受时空限制，实现三维立体的大气污染调查，获得更加准确全面的监测结果。还提供了用于其检测大气环境样品的控制方法、控制装置和监测平台。监测平台。监测平台。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机搭载式大气污染物多组分监测系统及其控制方法


[0001]本专利技术属空气环境监测
，更具体地，涉及一种无人机搭载式大气污染物多组分监测系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]近年来随着经济的快速发展，大气污染问题尤为突出。针对大气污染中常见的污染物包括氮氧化物(NO
X
)，臭氧(O3)，二氧化硫(SO2)，挥发性有机物(VOCs)，一氧化碳(CO)和颗粒物PM，在全国各地展开了监测活动，监测活动是大气污染有效控制的前提和基础。当前的监测技术活动多侧重开展在地面水平上(距地面1.5米)，例如网格化区域监测，区域走航监测。但对于高空大气的监测由于设备所限相关检测活动较少，高空大气多污染物的在线监测技术尚未成熟。
[0003]虽然目前针对大气监测的技术方法多种多样，但是大气采样仍然需要人工操作，局限在地面或者人可以抵达的装置工段与区域，这样导致大气污染物监测只能反映近地面的污染物浓度水平，无法获取关注污染区域的污染物垂直立体分布状况，并且对于一些污染物排放浓度较高的高空或者是危险环境的排放源，特别是对于那些人工无法抵达的区域，这并不有利于污染物排放源核查，排放量核实以及污染区域污染物排放特征的研究。无人机作为具有灵活性可控飞行能力的工具，将采样装置搭载在无人机上并且实现自动控制采样，能有效弥补人工采样的不足。实现高空大气污染物多组分同时检测，特别是可以实现不同高度和人工不可到达区域的环境空气中多组分大气污染物的定点精准监测。

技术实现思路

[0004]为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本专利技术提供一种用于无人机搭载式大气污染物多组分监测系统及其控制方法，解决了现有技术中高空大气无法通过一次监测活动获得多组分污染物的浓度水平，无法全面了解高空大气污染状况的问题。同时也解决了垂直立体分布的样品难获取以及无法实时了解高空和人工不可到达区域的污染物监测状况以及采样设备状况的问题。
[0005]本专利技术的目的通过下述方案来实现：
[0006]在一些实施例中，一种无人机搭载式大气污染物多组分监测系统，包括无人机和装载于所述无人机上的大气污染物多组分监测装置和挥发性有机物采样装置；所述大气污染物多组分监测装置包括监测控制模块、真空泵和传感器组件，所述真空泵的进气端口与大气相通，第一出气端口与所述传感器组件所在空间连通；所述挥发性有机物采样装置包括多个苏玛罐和多个电磁阀，每一所述苏玛罐均与所述真空泵的第二出气端口连通，且连通的管路上均接入所述电磁阀；所述真空泵的控制端、多个所述电磁阀的控制端均与所述监测控制模块电连接，所述传感器组件的传感输出端与所述监测控制模块的数据采集端口电连接。
[0007]在一些实施例中，一种用于无人机搭载式大气污染物多组分监测系统的控制方
法，包括：
[0008]根据目标调查区域的排放源信息，确定目标监测区域；
[0009]根据所述目标监测区域、排放源特征和调查目的，制定预设飞行轨迹，并确定预设检测位置；
[0010]根据所述预设飞行轨迹，确定检测模式；所述检测模式包括悬停检测模式和飞行检测模式；根据所述预设飞行轨迹和所述检测模式，获得第一检测参数和第二检测参数；
[0011]所述无人机的控制系统接收所述预设飞行轨迹，并在所述无人机飞行进入目标监测区域后根据所述预设飞行轨迹执行飞行；
[0012]当所述无人机到达预设检测位置时，所述监测控制模块接收相应检测模式的第一检测参数，并根据所述第一检测参数控制启动所述真空泵、所述传感器组件和一个所述电磁阀；所述无人机的控制系统接收相应检测模式的第二检测参数，并控制所述无人机根据所述第二检测参数和所述预设飞行轨迹执行飞行；
[0013]当确定检测结束时，控制关闭所述电磁阀、所述传感器组件和所述真空泵；所述无人机继续根据预设飞行轨迹执行飞行。
[0014]在一些实施例中，一种用于无人机搭载式大气污染物多组分监测系统的控制装置，包括处理器和存储有程序指令的存储器，所述处理器被配置为在执行所述程序指令时，执行如所述的用于无人机搭载式大气污染物多组分监测系统的控制方法。
[0015]在一些实施例中，一种用于无人机搭载式大气污染物多组分监测平台，包括前述的无人机搭载式大气污染物多组分监测系统和前述的用于无人机搭载式大气污染物多组分监测系统的控制装置。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0017]1.本专利技术在无人机上搭载大气污染物多组分监测装置以及挥发性有机物采样装置，获得一种简单便携、成本低、操控性强、易装卸的高空大气污染物多组分监测系统，而且便于操作、可控制性强、可实时传输数据，时间空间上可操作灵活性大。能够获得人工难到达区域的高空立体大气监测数据和大气样品，不受时空限制，实现三维立体的大气污染调查，获得更加准确全面的监测结果。具体地，既能实现空间上不同高度挥发性有机物的立体精准采样以及实现人工难以到达区域的采样点，又可以同时监测大气中的多组分污染气体在大气中的垂直立体分布。可用于不同高空高度下多种大气污染物的监测和挥发性有机物的定点精准采集；以获得更加准确全面的大气污染物多组分污染数据，为大气环境监测提供了更加有效的监测。
[0018]2.本专利技术的控制方法中，通过监测装置内的监测控制模块作为远程控制的媒介，接收远程控制信号进而控制真空泵和电磁阀开关、流量；通过数据传输模块共享与传输高空与地面的数据，无人机搭载的大气污染物多组分监测系统可随时根据大气污染状况做出调整，使得监测结果更加准确全面，实现在监测时间上的灵活控制。对于挥发性有机物的采样研究，大气监测技术方法以及大气污染物监控都提供了更加广泛的思路。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的无人机搭载的大气污染物多组分监测系统的结构分解示意图。
[0020]图2为本专利技术的无人机搭载的大气污染物多组分监测系统的结构示意图；
[0021]图3为本专利技术的用于无人机搭载的大气污染物多组分监测系统的控制方法流程框图；
[0022]图4是本专利技术的用于无人机搭载的大气污染物多组分监测系统的控制装置的示意图。
[0023]图中：1、无人机；2、大气污染物多组分监测装置；21、外壳；3、挥发性有机物采样装置；31、苏玛罐；32、电磁阀；4、地面服务器；51、第一搭载平台；52、第二搭载平台；53、第一连接组架；54、第二连接组架；6、落地架。
具体实施方式
[0024]下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。
[0025]实施例1
[0026]结合图1至图2所示，说明本专利技术实施例提供的一种无人机搭载式大气污染物多组分监测系统，包括无人机1和装载于无人机的大气污染物多组分监测装置2和挥发性有机物采样装置3；大气污染物多组分监测装置2包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机搭载式大气污染物多组分监测系统，其特征在于，包括无人机和装载于所述无人机的大气污染物多组分监测装置和挥发性有机物采样装置；所述大气污染物多组分监测装置包括监测控制模块、真空泵和传感器组件，所述真空泵的进气端口与大气相通，第一出气端口与所述传感器组件所在空间连通；所述挥发性有机物采样装置包括多个苏玛罐和多个电磁阀，每一所述苏玛罐均与所述真空泵的第二出气端口连通，且连通的管路上均接入所述电磁阀；所述真空泵的控制端、多个所述电磁阀的控制端均与所述监测控制模块电连接，所述传感器组件的传感输出端与所述监测控制模块的数据采集端口电连接。2.根据权利要求1所述的无人机搭载式大气污染物多组分监测系统，其特征在于，所述监测控制模块包括远程控制子模块、数据采集子模块和数据传输子模块，所述远程控制子模块分别与所述真空泵的控制端、所述电磁阀的控制端、所述传感器组件的供电端电连接，所述远程控制子模块接收远程控制信号，用于控制所述真空泵、所述电磁阀和所述传感器组件；所述数据采集子模块的输出端与所述数据传输子模块的输入端电连接，所述数据采集子模块的输入端与所述传感器组件的传感输出端电连接，接收所述传感器组件获取的大气污染物模拟量检测数据并转换为数字量检测数据后输出。3.根据权利要求2所述的无人机搭载式大气污染物多组分监测系统，其特征在于，所述传感器组件包括颗粒物传感部件和多组分检测传感部件，所述颗粒物传感部件的传感输出端与所述数据采集子模块的输入端电连接；所述多组分检测传感部件的传感输出端与所述数据采集子模块的输入端电连接。4.根据权利要求1至3任一项所述的无人机搭载式大气污染物多组分监测系统，其特征在于，还包括除湿装置，所述除湿装置串联或并联接入所述真空泵的进气端口的进气管路上；且所述除湿装置的控制端与所述监测控制模块电连接，以控制启动或停止所述除湿装置；在所述除湿装置并联接入所述真空泵的进气端口的进气管路上的情况下，根据大气湿度确定是否经过所述除湿装置进行除湿处理。5.一种用于无人机搭载式大气污染物多组分监测系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：根据目标调查区域的排放源信息，确定目标监测区域；根据所述目标监测区域、排...

【专利技术属性】
技术研发人员：安太成，李佳佳，庞小兵，林钦浩，李桂英，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：