[发明专利]与无人机协同工作的空气质量监测系统

摘要

本发明涉及一种与无人机协同工作的空气质量监测系统，包括多旋翼式无人机，其特征在于：在无人机的底部固定有监测装置，监测装置包括外壳以及安装在外壳内的控制电路，控制电路包括微处理器以及对空气质量进行采集的传感器模块，传感器模块与微处理器的输入端相连，外壳上开设有用于空气进入的透气孔；所述的传感器模块包括分别接入微处理器不同输入端口的：PM10传感器、PM2.5传感器、CO传感器、NO2传感器、O3传感器、SO2传感器以及温湿度传感器；所述NO2传感器为厚膜型，采用陶瓷基板为衬底，在该陶瓷基板上设有插指电极，插指电极上设有敏感薄膜，所述敏感薄膜为ZnO纳米片和Au/SnO2/RGO复合材料的混合物。 1

主权项

1.与无人机协同工作的空气质量监测系统，包括多旋翼式无人机，其特征在于：在无人机的底部固定有监测装置，监测装置包括外壳以及安装在外壳内的控制电路，控制电路包括微处理器以及对空气质量进行采集的传感器模块，传感器模块与微处理器的输入端相连，外壳上开设有用于空气进入的透气孔；

所述的传感器模块包括分别接入微处理器不同输入端口的：PM10传感器、PM2.5传感器、CO传感器、NO₂传感器、O₃传感器、SO₂传感器以及温湿度传感器；所述NO₂传感器为厚膜型，采用陶瓷基板为衬底，在该陶瓷基板上设有插指电极，插指电极上设有敏感薄膜，所述敏感薄膜为ZnO纳米片和Au/SnO₂/RGO复合材料的混合物。

2.根据权利要求1所述的一种与无人机协同工作的空气质量监测系统，其特征在于，所述的外壳通过固定架固定在无人机的底部，在其表面上开设有若干透气孔。

3.根据权利要求2所述的一种与无人机协同工作的空气质量监测系统，其特征在于，在所述的外壳的内部同时设置有接入控制电路的摄像头，摄像头通过开设在外壳下部或周圈的任意一个表面上的通孔引出。

4.根据权利要求1所述的一种与无人机协同工作的空气质量监测系统，其特征在于，所述的控制电路中还包括用于与地面进行数据传输的无线数传电台，无线数传电台的天线从外壳表面引出；所述的控制电路中还包括用于进行数据存储的存储模块；所述的固定架上表面固定在无人机的底部，下表面设置有固定卡槽，在监测装置上表面设置有与固定卡槽滑动卡装的导轨。

5.根据权利要求1所述的一种与无人机协同工作的空气质量监测系统，其特征在于，敏感薄膜中，所述Au/SnO₂/RGO复合材料是通过水热法制备的，该复合材料呈二维片状结构，Au和SnO₂均为纳米粒子，均匀的担载在石墨烯表面；所述Au纳米粒子粒径为10nm；所述SnO₂纳米粒子粒径为5nm；该复合材料中，Au、SnO₂和RGO的质量比例为7:5:4。

6.根据权利要求5所述的一种与无人机协同工作的空气质量监测系统，其特征在于，所述敏感薄膜厚度为0.15mm。

7.根据权利要求5所述的一种与无人机协同工作的空气质量监测系统，其特征在于，所述ZnO纳米片与Au/SnO₂/RGO复合材料的质量比为4:1。

8.根据权利要求5所述的一种与无人机协同工作的空气质量监测系统，其特征在于，所述NO₂传感器的制备过程为：

步骤1，制备ZnO纳米片

分别取3.5g的尿素和1g的乙酸锌，将尿素和乙酸锌溶解在40ml去例子水中，形成混合溶液，然后搅拌50min，搅拌后将混合溶液转移到100ml的锥形瓶中，密封，将锥形瓶置于烘箱中，在95℃下保温8h，然后自然冷却，将沉淀离心、洗涤，再在60℃干燥3h，最后，将沉淀在马弗炉中320℃煅烧2h，得到所述的ZnO纳米片粉末；

步骤2，制备Au/SnO₂/RGO复合材料

a)制备氧化石墨，GO的制备是通过改进的Hummers方法完成；

b)制备Au/SnO₂/RGO复合材料

将1ml的上述GO溶液加入到40ml蒸馏水中，再将SnCl₄·5H₂O加入到GO的分散液中，超声分散30min，而后将溶液转移至50ml的水热反应釜中，密封后放在烘箱中180℃反应12h，将所得产物离心分离，得到In₂O₃/RGO分散液；

再将Au纳米粒子加入到上述In₂O₃/RGO分散液中，将混合溶液加热到100℃反应60min，所得产物经离心分离、洗涤，得到所述Au/SnO₂/RGO复合材料分散液；

步骤3，等离子体处理

将上述得到的Au/SnO₂/RGO复合材料分散液滴涂到ZnO纳米片粉末表面，研磨60min、超声处理20min，使其混合均匀，然后，将混合物进行低温射频氩等离子体处理，等离子发生装置为电感耦合式，工作频率为15.24MHz，功率为350W，气压45Pa，气体流速为22sccm，处理时间为40min；

步骤4，制备NO₂传感器

将步骤3中等离子体处理后的混合物与适量去例子水混合均匀，在研钵中研磨10min，将所得糊状物涂敷于带有插指电极的陶瓷基底表面，干燥后，得到所述NO₂传感器；所述的插指电极为Au电极，Au电极线条宽为0.1mm，指间距为0.15mm，插指电极厚度为0.1～0.2mm。