本发明专利技术提供了一种无人机环境监测系统及其监测装置，该系统包括无人机机体2、数据采集模块、定位模块、数据检测模块、功能控制模块、机载无线通信模块、地面无线通信模块、地面工作站、电机模块、数据分析模块和软件模块；通过操作无人机先在水面滑行并飞行在指定的位置，然后采集相关位置的各种污染物浓度，并且无人机体上设置无线通信模块，可做到实时回传水质和空气状况并将采集的信息显示在软件和网页终端。将该系统应用于高污染企业排放监测、煤炭厂气体泄漏监测、景区环境监测、生态环境保护区监测及石油排污口监测等，具有广泛的应用价值。价值。价值。
【技术实现步骤摘要】
一种无人机环境监测系统及其监测装置
[0001]本专利技术涉及环境监测领域，具体涉及一种无人机环境监测系统及其监测装置。
技术介绍
[0002]随着近年来无人机技术的发展，无人机低空遥感可以弥补卫星遥感和人工执法环境检测手段在时效性和准确性上的不足，同时，随着大数据的相关业务的不断扩大，对数据的准确的和实时性的要求提出了更高的要求，利用无人机低空遥感进行数据采集成为环保行业的必然趋势。
[0003]目前的无人机领域功能单一，几乎只能进行天空作业，忽略了水域监测，如专利ZL201811274719.9的《一种无人机环境监测系统及其应用》，其中只是单纯的气体监测，殊不知很多污染模式还有水质污染。例如海洋污染、油田污染、水电站污染等。
[0004]利用一种适合水天两用的环境监测无人机，通过多方位的前端布局，实现对污染源的实时、准确的信息采集，构建全天候、立体化、多层次的智慧环保感知系统，使得感知监控更透彻，资源整合更多面，智能应用更深入是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种无人机环境监测系统，将整套完善的环境监测系统搭载在无人机上，通过多种传感器以及控制器及信号传输系统的配合使用，使得环境监测数据成本更低、范围更广、效率更高。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种无人机环境监测系统及其监测装置，其特征在于包括：无人机机体2、数据采集模块、定位模块、数据检测模块、功能控制模块、机载无线通信模块、地面无线通信模块、地面工作站、数据分析模块和软件模块；所述无人机机体2与机翼3相连接，在机翼3顶端安装有浮球1；为了飞行平稳，无人机有4个机翼3，4个机翼3顶端安装有4个浮球1；所述无人机机体2与所述数据采集模块相连接；所述数据采集模块与所述定位模块均与所述数据检测模块连接，用于采集水质和气体、分析成分并在采集数据的同时实时定位；所述数据检测模块与所述机载无线通信模块连接，用于短时间采集并处理过的数据无线远程实时传输；所述功能控制模块与所述数据采集和定位模型相连接，用于控制所述数据采集模块中的传感器和所述的定位模块；所述机载无线通信模块与所述地面无线通信模块相连接，所述地面无线通信模块与所述地面工作站连接，接收所述机载无线通信模块传输的数据信息；所述地面工作站包括电机模块和校正模块，与所述数据分析模块相连接，用于处理地面工作站接收的数据信息；所述数据分析模块包括数据处理模块、所述预测模块和污染源位置确定模块，与
软件模块相连接，用于数据处理和数据短缺预测；所述数据分析模块与所述软件模块相连接，用于所述地面工作站接收的数据信息进行处理并实时显示。
[0007]采取上述技术方案的有益效果是：将数据采集模块、数据检测模块与定位模块以及无线通信模块搭载至无人机上，可使该监测系统进入到任何人类无法进入的地区进行采样及监测，并将数据实时传回用于数据处理后把处理过的数据进行短期预测并显示在软件和网页终端。便于使用，且数据精确性高。
[0008]优选的，无人机机体2采用四旋翼结构，其机翼3下端有四个浮球1，浮球1采用合成泡沫材料。
[0009]上述优选技术方案的有益效果是：合成泡沫密度比水小，无人机通过控制可在水面进行旋转、前进、后退滑行，可大规模的进行水质检测，并防止水上无人机着水后与海浪的撞击, 将整个着水过程分为直线下滑段、末端拉平段、飘落段和水面滑行段，刚着水的一段时间, 速度仍比较快, 应当保持其姿态稳定, 避免与水面的撞击; 当速度减慢后, 应当使其进行波面跟随, 避免被剧烈的海浪再次抛起。
[0010]优选的，所述数据采集器采用功能传感器。
[0011]优选的，所述功能控制器采用STM32单片机。
[0012]上述优选技术方案的有益效果是：采用功能控制器控制水质和大气的采样，并且使用传感器对微量水质和气体的识别检测，保证采集数据的准确性。
[0013]优选的，所述数据检测模块包括水质传感器、气体传感器、灰尘传感器和温湿度传感器，所述水质传感器、气体传感器和、灰尘传感器和温湿度传感器与所述功能控制器相连，所述定位模块与功能控制器相连。
[0014]优选的，所述数据传感器为可拆卸更换结构。
[0015]上述优选技术方案的有益效果是：水质传感器、气体传感器、灰尘传感器和温湿度传感器可更换，可根据需要监测区域的大体环境情况更换传感器的种类，使用方便快捷且具有更广泛的应用范围和更精密的监测效果。
[0016]优选的，所述机载无线通信模块和所述地面通信模块采用Lora通信。所述机载无线通信模块通过无线通信网与所述地面无线通信模块实现数据无线传输功能。
[0017]上述优选技术方案的有益效果是：无线通信模块具有低功耗的特点，因无人机搭载的电源电量有限，续航能力有限，故采用低功耗的部件更能延长无人机的续航时间，重要的是无线通信信号具有较强的抗干扰性，保证采集的数据顺利传输并确保数据精准性。
[0018]优选的，所述地面工作站包括电机模块和校正模块，所述地面工作站采用树莓派和智龙1c2000。
[0019]上述优选技术方案的有益效果是：通过 GPS 定位无人机飞行到地面中继站附近；固定在地面中继站上的摄像头对无人机进行 Kalman 滤波、定位捕捉、背景差分等操作；结合无人机和地面中继站回传的差分信息，确定无人机的精确位置，引导无人机自主降落，通过主控板控制树莓派的运行，读取树莓派传输的数据。对无人机的飞行位置做出调整。电机模块由电机和电机控制电路组成，实现智龙 1C2000主控板小信号控制大电机的功能，以大功率电机带动无人机回收舱系统的主要活动单元，保证无人机稳定的工作性能。校正模块是通过无人机回收舱内部的机械结构，实现对已经降落到无人机回收舱中的无人机位置的
机械校正，对降落后的无人机进行位置姿态的微调方便后续的充电补给功能。
[0020]优选的，所述定位模块采用GPS定位系统，ATK
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S1216F8
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BD GPS/北斗进行定位，模块核心拟采用S1216F8
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BD模组与所述机载无线传输模块连接。
[0021]上述优选技术方案的有益效果是：模块自带可充电后备电池，可以掉电保持星历数据，在主电源断开后，后备电池可以维持半小时左右的 GPS 星历数据的保存，以支持温启动或热启动，从而实现快速定位。使用基于 RTK 差分定位技术北斗+GPS 双精度定位模块，位置信息精度控制在 3 米以内，完全满足污染物分布栅格图和数据预测的精度要求。
[0022]优选的，数据分析模块包括数据处理模块、短缺数据预测模块和污染源位置确定模块，数据处理模块采用粒子群算法，短缺数据预测模块采用岭回归算法，污染源位置确定模块采用经纬度的距离算法和TSP近似算法。
[0023]采取上述优选技术方案的有益效果是：无人机收集到的PM2.5、PM10、CO2、SO2温度、湿度等环境监测数据，太过繁杂的环本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无人机环境监测系统及其监测装置，其特征在于，包括无人机机体2、数据采集模块、定位模块、数据检测模块、功能控制模块、机载无线通信模块、地面无线通信模块、地面工作站、电机模块、数据分析模块和软件模块；所述无人机机体2与4个机翼3连接，在4个机翼3顶端安装有4个浮球1；所述无人机机体2与所述数据采集模块相连接；所述数据采集模块与所述定位模块均与所述数据检测模块连接，用于采集水质和气体、分析成分并在采集数据的同时实时定位；所述数据检测模块与所述机载无线通信模块连接，用于短时间采集并处理过的数据无线远程实时传输；所述功能控制模块与所述数据采集和定位模型相连接，用于控制所述数据采集模块中的传感器和定位模块；所述机载无线通信模块与所述地面无线通信模块相连接，所述地面无线通信模块与所述地面工作站连接，接收所述机载无线通信模块传输的数据信息；所述地面工作站包括电机模块和校正模块，与所述数据分析模块相连接，用于处理地面工作站接收的数据信息；所述数据分析模块包括数据处理模块、预测模块和污染源位置确定模块，所述数据分析模块与所述软件模块相连接，用于数据处理和数据短缺预测；所述数据分析模块与所述软件模块相连接，用于所述地面工作站接收的数据信息进行处理并实时显示。2.根据权利要求1所述的一种无人机环境监测系统及其监测装置，其特征在于，所述数据采集模块包括水质收集器、气体收集器和、灰尘收集器和温湿度收集器。3.根据权利要求2所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：金清，王鼎钧，刘迅，朱宁宁，陈伟，赵付青，宋彬，何继爱，
申请(专利权)人：朱宁宁，
类型：发明
国别省市：
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