[发明专利]一种空气采样飞行器及空气采样的方法

说明书

技术领域

本发明涉及空气采样器，尤其涉及一种用于高空空气采样的空气采样器及采样方法，以便检测和测量高空中可能存在的污染物。

背景技术

空气采样器在本领域是已知的，目前的常规空气采样方法主要是由工作人员携带大气采样仪进行现场采样，或者是在指定地点设定采样点，安放高科技分析仪器，直接将分析所得的数据并通过网络发送给环保，这两种采样方式各有利弊，前者灵活性高，但耗费大量时间以及人力物力，后者虽然精度高，速度快，但移动不灵活，采集范围有限，最重要的是它高昂的成本，基本都在百万人民币以上。而在对险要地形与恶劣环境如有毒化学气体泄漏，或是悬崖峭壁等特殊场合所进行的空气采样方面，如果由采样人员手动操作，必须亲身涉险，不但有人生危险，而且心里压力大，影响采样工作。

能否利用自动化技术对前者进行修改，使其既能自动化地采集空气样品，又能突破时间、地域的限制呢？更重要地，通过这种自动化的技术，既方便了采样技术人员采集空气，在某些特定条件下，如到地形险要或是含有大量有毒气体的地区进行空气采样，还能保护采样人员的生命安全。对其进行改装后，是否还能实现航拍、携带实验仪器进行各种实验甚至军事上的用途呢？根据这些问题，本申请人最先考虑的是制作一种可携带空气采样仪的固定翼式或旋翼式飞机模型，在飞行途中对空气进行同步采样，但很快发现这个方案也存在问题，原因主要来自于两个方面。

（1）空气采样对周围的风速有着很严格的要求，一般风速需要低于3级，风速过快会对采样造成影响，使采样分析后所获得的数据失去其精确性。因此无法悬停或低速飞行的固定翼式飞机模型不能满足要求，而旋翼式飞机周围又有着强烈的气流，因此同样无法用于此项目的研究。

（2）目前飞机模型的飞行需要很强的电能提供支持，以常用的航空模型电池作为电源，飞行时间无法超过15分钟，而目前太阳能电池板的转换效率又过低，无法满足普通飞机模型的高耗能，在没有碳纤维等高科技材料的前提下，利用电池无法满足此项目的要求。目前飞机模型一般采用燃烧专用煤油以获得足够动力，这同样也是问题所在。燃烧煤油的同时必然产生污染物质，如硫氧化物，对于污染物质极为敏感的采样试剂必定会与煤油燃烧产生的废气反应形成二次污染，这样采样的工作就无法进行了。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题的存在，提供一种可在人员无法到达的区域进行自动化的移动式的高空空气采样的、结构简单可靠、携带方便的、采样数据准确的空气采样飞行器及空气采样方法。在此基础上，本发明的进一步目的是提供一种以蓄电池为主，太阳能供电为辅的清洁能源，具备比较长的续航能力，同时在空气采样过程中不会对采样空气产生二次污染，进一步确保数据准确可靠的并拥有更好的灵活性、机动性的空气采样飞行器及空气采样方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种空气采样飞行器，其特点是包括飞行主体、装置于飞行主体上的控制装置和采样装置，其中所述控制装置包括智能控制模块QRCU、与智能控制模块QRCU连接的用于控制和调整飞行主体飞行方向和定位采样位置的方向定位模块、与智能控制模块QRCU连接的用于驱动飞行主体运行的动力驱动模块，其中所述的动力驱动模块包括用于驱动飞行主体进行水平方向的角度旋转的第一级舵机、连接于第一舵机上的用于负责垂直方向角度旋转的第二级舵机、连接于第二级舵机上的可正转、反转及变速的驱动电机及装置于驱动电机上的螺旋桨、用于控制驱动电机进行正转、反转及变速的驱动装置。