[发明专利]用于无人机的气体检测装置

说明书

一种用于无人机的气体检测装置，包括：带有电池的上底座、设置于上底座上的气体浓度采集控制板、带有扣环的下外壳、信号通讯接口，其中：下外壳与上底座固定连接，信号通讯接口分别与无人机和气体浓度采集控制板相连以进行数据传输通讯，用于吊挂连接无人机的扣环通过螺钉紧固于下外壳上。本发明利用无人机自动执行大气设定路径及特定监测点的环境气体浓度采集，可极大地提高大气污染实时监测的实时性，实现大气浓度采集作业过程的数据处理自动化，提高大气监测对事故预警、评估的效率和质量。

技术领域

本发明涉及一种环境监测领域的技术，具体涉及一种用于无人机的环境监测区域遍历气体浓度采集和矩阵点集气体浓度采集的气体检测装置。

背景技术

突发性大气污染事故种类繁多，包括火灾污染、爆炸污染、泄露污染等。对于突发性大气污染事故，大气监测技术对事故预警、事态评估、事故污染恢复的全链条过程起着至关重要的作用。气体浓度采集是大气监测场景中最重要的任务类型，也是浓度分布、灾害事态评估的核心数据来源。

发明内容

本发明针对环境监测中气体检测技术领域，提出一种用于无人机的气体检测装置，利用了无人机自动执行大气设定路径及特定监测点的环境气体浓度采集，可极大地提高大气污染实时监测的实时性，实现大气浓度采集作业过程的数据处理自动化，提高大气监测对事故预警、评估的效率和质量。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种用于无人机的气体检测装置，包括：带有电池的上底座、设置于上底座上的气体浓度采集控制板、带有扣环的下外壳、信号通讯接口，其中：下外壳与上底座固定连接，信号通讯接口分别与无人机和气体浓度采集控制板相连以进行数据传输通讯，用于吊挂连接无人机的扣环通过螺钉紧固于下外壳上。

所述的气体浓度采集控制板包括：单片机和分别与之相连的输入输出接口、用于将5V电平转换至3.3V的直流转换模块和两个气体浓度采集传感器，其中：单片机分别与两个气体浓度采集传感器相连，根据气体浓度传感器采集的气体浓度数据信息进行数据处理并输出气体浓度数据值信息，单片机同时与无人机相连，由无人机接收并解析来自地面站的mavlink协议格式的数据采集请求并将得到数据测量指令和目标气体类型发送至单片机，使得地面控制台可通过无人机飞控模块实现气体浓度传感器数据请求与接收功能；输入输出接口通过串口收发的方式分别与无人机、电池、直流转换模块和单片机相连；直流转换模块分别与输入输出接口和单片机相连，第一气体浓度采集传感器根据单片机气体浓度采集指令信息进行CO气体浓度数据采集并输出相应CO浓度数据信息给单片机，第二气体浓度采集传感器根据单片机气体浓度采集指令信息进行NO₂气体浓度数据采集并输出相应NO₂浓度数据信息给单片机。

所述的解析是指：mavlink协议格式的数据采集请求中前5帧内容来确定是否是地面站与本机通讯，第6帧确定所接收消息为数据测量指令，并通过第7至10帧获取采集的目标气体类型，最后通过CRC16校验指令是否出错。

所述的采集是指：单片机监测当前已采集的数据量，当不足时向气体浓度采集传感器请求数据，请求格式与飞控传来的测量指令相同，气体浓度采集传感器根据请求，向单片机发送自定义的气体类型及浓度数据格式的测量数据，供单片机进行数据梳理并通过无人机以mavlink协议格式将测量数据反馈回地面站。

所述的数据梳理是指：当单片机得到足量数据后，单片机首先将获得的数据中的前50％个数的测量数据剔除，以减少电化学传感器在响应时间内测量数据带来的误差影响；然后计算剩余数据的方差值，并判断：其中：D(X)为所采集气体浓度数据方差，x_i为所采集气体浓度样本个体数值，P_i为数据剔除函数，R为所采集气体浓度值，为所采集气体浓度数据均值；即当数据方差大于测量浓度数据的5％时回传数据，错误位置1代表目标区域浓度值不稳定；当数据方差小于测量浓度数据的5％，剔除测量数据中偏差大于方差值的测量数据，取剩余数据的平均值作为最终的气体测量浓度，R即为初步处理后的气体浓度数据。