[发明专利]一种基于无人机的空气采集装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及空气质量调查领域，尤其是一种基于无人机的空气采集装置及方法。

背景技术

无人机(UAV)技术作为航空遥感手段，具有续航时间长、影像实时传输、高危地区探测、成本低、高分辨率、机动灵活等优点，是卫星遥感与有人机的有力补充，在国外已得到广泛应用。其利用高分辨CCD相机系统获取遥感影像，利用空中和地面控制系统实现影像的自动拍摄和获取，同时实现航迹的规划和监控、信息数据的压缩和自动传输、影像预处理等功能，可广泛应用于国家生态环境保护、矿产资源勘探、海洋环境监测、土地利用调查、水资源开发、农作物长势监测与估产、农业作业、自然灾害监测与评估、城市规划与市政管理、森林病虫害防护与监测、公共安全、国防事业、数字地球等领域。

在空气质量监测方面，目前采用的大气自动监测站属于固定点位，只能监测站点附近地带的空气质量。而无人机对空气质量进行流动监测，覆盖面会扩大。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的上述缺点和不足，实现现有工程的要求，提供一种基于无人机的空气采集装置及方法。该系统及其方法适用于日常空气质量监测，特别适用于通行困难或作业危险的地区的空气采集。

为达到以上目的，本发明采用以下技术方案：基于无人机的空气采集装置，包括无人机和其搭载的空气采集设备、定位设备、成像设备、控制设备和数据存储设备；所述空气采集设备采集检测点的空气并保存，所述定位设备用来确定无人机当前的位置；所述成像设备对检测点周围的环境进行拍照；所述数据存储设备用来存储预定信息和采集到的信息；所述控制设备对无人机进行飞行轨迹控制、起停控制，对空气采集设备进行采集控制，对成像设备进行拍摄控制；软件方面包括主控模块、采集接口、拍摄接口和数据处理模块，所述采集接口、拍摄接口、数据处理模块均与主控模块直接相连。

优选的，空气采集设备为至少一个大气采样仪，所述定位设备采用GPS定位系统，所述控制设备采用单片机，数据存储设备为移动硬盘。

本发明还包括一种利用基于无人机的空气采集装置进行空气采集的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）  无人机沿预定路线飞行；

（2）  定位设备获取无人机当前的位置信息传给数据处理模块，数据处理模块将该信息与预先设定的检测点的位置进行比较，如果无人机位置在预定检测点经纬度的±20cm范围内，则无人机悬停对该处检测点进行空气采集和对周围环境进行360°拍照；

所述步骤（2）中空气采集的具体方法是，无人机悬停后，空气采集设备自动对空气进行采集，采集完毕后自动关闭。

实际应用中，既可以重复步骤（1）~（2），采集多个检测点的空气，也可以在无人机悬停后每间隔特定时间，启用不同的空气采集设备对某一个检测点进行空气采集和拍照。

本发明可带来以下有益效果：无需专用起降跑道，不受航空管制约束，场地适应性强，特别适用于环境恶劣人力检测有困难的地区；该系统省时、省力且拍照没有死角；无人机小巧灵活，可实现地形匹配；使用安全，不会造成人员伤害。

附图说明

图1为本发明无人机搭载的硬件设备示意图；

图2为本发明软件模块示意图；

图3为本发明进行空气采集的流程。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明无人机所搭载的设备包括空气采集设备、定位设备、成像设备、控制设备和数据存储设备。

空气采集设备采集检测点的空气并保存，为了适用现在雾霾较多的环境，我们采用能同时采集气体和颗粒物质的采样仪，供电方式有220V和内置直流电池两种。定位设备采用GPS定位系统，用来确定无人机当前的位置。成像设备对检测点周围的环境进行360°拍照。数据存储设备用来存储采集到的照片和预定信息如检测点位置、飞行轨迹信息。控制设备对无人机进行飞行轨迹控制、起停控制，对空气采集设备进行采集控制，对成像设备进行拍摄控制。

如图2，软件方面包括主控模块、采集接口、拍摄接口和数据处理模块，所述采集接口、拍摄接口、数据处理模块均与主控模块直接相连，由主控模块发指令给其他模块执行相应操作。

实施例1