[发明专利]一种基于无人机的污染气体采集装置

说明书

本发明公开了一种基于无人机的污染气体采集装置，涉及气体采集技术领域。所述装置利用主副无人机下洗气流碰撞所形成的喷泉流对污染气体进行快速准确地采集，减小了下洗气流对气体空间分布的影响，提高了样本的可靠性；本装置采用可调速的气泵进行采气，并且搭配伺服电机中控旋转平台和多个储气盒，支持全方位多次数的采样任务；采气和储气材料均采用聚四氟乙烯，减少材料本身对气体样本的干扰。本发明检测快速，实用价值高，数据准确，性能稳定，适用范围广。

技术领域

本发明涉及气体采集技术领域，特别涉及一种基于无人机的污染气体采集装置。

背景技术

近年来，随着我国国民经济持续快速发展，人类生产经营活动所带来的大气环境风险不断加剧，频繁发生的大气污染事件均造成了严重的环境和社会影响，人们对于大气环境保护的观念也日益加强，虽然这几年我国城市空气环境质量有了明显得改善，但城市周边垃圾处理厂通过填埋、焚烧以及堆肥等方式产生的污染气体仍严重超标，其中有些气体例如二氧化碳和甲烷具有温室效应，硫化氢、氨气会产生刺激性臭味，以及二氧化硫、氮氧化物、粉尘等都会影响城市的空气质量。因此，对垃圾处理厂多个位置的污染气体进行采集检测，研究污染气体的排放量以及气体扩散规律能为城市的大气环境治理提供可靠得理论依据。

为了防止废气对检测人员的健康造成影响，在过去的十几年里，多用移动机器人进行气体采集工作，但轮式或腿式地面机器人仍有在坑洼不平、障碍物多或泥泞的地面上不易移动的缺点。无人机的出现提供了机动、灵活和快速的采样工具，利用无人机进行气体采集不受地形因素的限制，大大减少了时间成本。然而在利用无人机进行检测时，为了获得足够的升力，保持一定的飞行高度，其桨叶旋转产生的下洗气流会对污染气体的空间分布产生扰动，影响气体输送，如果气体释放发生在地面，当它到达空中飞行的无人机时，气体的浓度将被大大稀释，导致测量值与实际值会有较大的偏差，从而影响对污染气体的检测和气体扩散规律的研究。因此，研制出能够准确检测并快速采集污染气体的相关装置，对于提高城市大气环境治理能力具有重要的现实意义。

无人机在悬停状态下，旋翼产生的下洗气流撞击地面后呈放射状扩散形成壁面射流，此时在一定范围内增加一架无人机，使两架无人机产生的壁面射流碰撞，在两架无人机连线中心的地面撞击形成喷泉流上升(附图3)，不仅能减少下洗气流对气体分布的影响，而且有效提高对污染气体的采集和检测的效率。

通过筛选无人机气体采集装置，目前相关专利有《一种无人机气体采样装置及其使用方法》(发明(设计)人：南京禾谱航空科技有限公司，公开号：CN109238787A)、《无人机气体采集防干扰装置》(发明(设计)人：深圳市智璟科技有限公司，公开号：CN208143649U)。上述专利均没有考虑无人机产生的下洗气流对气体的影响，且受装置限制，功能比较单一，无法进行全方位多次的污染气体采集。因此现有的无人机气体采集技术仍然存在破坏气体分布和样品采集不准确等问题，而利用两架无人机产生的喷泉流进行污染气体采集可以有效的提高检测的效率和准确率。

发明内容

针对以上问题，本发明提出一种基于无人机的污染气体采集装置，利用主副无人机下洗气流碰撞所形成的喷泉流对污染气体进行快速准确地采集，并且搭配360°旋转平台和多个储气盒，支持全方位多次数的采样工作。此装置不仅解决了移动机器人受地形限制的问题，而且减小了下洗气流对气体空间分布的影响，提高了样本的准确率。

为实现上述目的，实现对污染气体的快速准确采样。本发明采用的技术方案为：一种基于无人机的污染气体采集装置，所述装置主要包括主无人机(1)、副无人机(2)、滤网(3)、进气口(4)、进气管(5)、电动推杆(6)、电动推杆电机(7)、气泵(8)、储气盒阀门(9)、储气盒(10)、伺服电机中控旋转平台(11)、单片机控制端(12)、气压表(13)、上部圆台(14)、下部圆台(15)和地面站。

优选的，所述副无人机(2)跟随主无人机(1)调整自身位置，利用两架无人下洗气流对撞形成的喷泉流进行污染气体采集工作，无人机机身安装高清摄像头，可在地面站上实时观察无人机周边环境信息。