一種基于無人機的空氣采集裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于無人機的空氣采集裝置，包括無人機和其搭載的空氣采集設備、定位設備、成像設備、控制設備和數據存儲設備；所述空氣采集設備采集檢測點的空氣并保存，所述定位設備用來確定無人機當前的位置；所述成像設備對檢測點周圍的環(huán)境進行拍照；所述數據存儲設備用來存儲預定信息和采集到的信息；所述控制設備對無人機進行飛行軌跡控制、起?？刂疲瑢諝獠杉O備進行采集控制，對成像設備進行拍攝控制；軟件方面包括主控模塊、采集接口、拍攝接口和數據處理模塊，所述采集接口、拍攝接口、數據處理模塊均與主控模塊直接相連。本發(fā)明適用于日?？諝赓|量和霧霾及環(huán)境檢測，尤其適用通行困難或有危險的地區(qū)。
【專利說明】—種基于無人機的空氣采集裝置及方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及空氣質量調查領域，尤其是一種基于無人機的空氣采集裝置及方法。

【背景技術】
[0002]無人機(UAV)技術作為航空遙感手段，具有續(xù)航時間長、影像實時傳輸、高危地區(qū)探測、成本低、高分辨率、機動靈活等優(yōu)點，是衛(wèi)星遙感與有人機的有力補充，在國外已得到廣泛應用。其利用高分辨CCD相機系統獲取遙感影像，利用空中和地面控制系統實現影像的自動拍攝和獲取，同時實現航跡的規(guī)劃和監(jiān)控、信息數據的壓縮和自動傳輸、影像預處理等功能，可廣泛應用于國家生態(tài)環(huán)境保護、礦產資源勘探、海洋環(huán)境監(jiān)測、土地利用調查、水資源開發(fā)、農作物長勢監(jiān)測與估產、農業(yè)作業(yè)、自然災害監(jiān)測與評估、城市規(guī)劃與市政管理、森林病蟲害防護與監(jiān)測、公共安全、國防事業(yè)、數字地球等領域。
[0003]在空氣質量監(jiān)測方面，目前采用的大氣自動監(jiān)測站屬于固定點位，只能監(jiān)測站點附近地帶的空氣質量。而無人機對空氣質量進行流動監(jiān)測，覆蓋面會擴大。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現有技術存在的上述缺點和不足，實現現有工程的要求，提供一種基于無人機的空氣采集裝置及方法。該系統及其方法適用于日?？諝赓|量監(jiān)測，特別適用于通行困難或作業(yè)危險的地區(qū)的空氣采集。
[0005]為達到以上目的，本發(fā)明采用以下技術方案:基于無人機的空氣采集裝置，包括無人機和其搭載的空氣采集設備、定位設備、成像設備、控制設備和數據存儲設備；所述空氣采集設備采集檢測點的空氣并保存，所述定位設備用來確定無人機當前的位置；所述成像設備對檢測點周圍的環(huán)境進行拍照；所述數據存儲設備用來存儲預定信息和采集到的信息；所述控制設備對無人機進行飛行軌跡控制、起?？刂疲瑢諝獠杉O備進行采集控制，對成像設備進行拍攝控制；軟件方面包括主控模塊、采集接口、拍攝接口和數據處理模塊，所述采集接口、拍攝接口、數據處理模塊均與主控模塊直接相連。
[0006]優(yōu)選的，空氣采集設備為至少一個大氣采樣儀，所述定位設備采用GPS定位系統，所述控制設備采用單片機，數據存儲設備為移動硬盤。
[0007]本發(fā)明還包括一種利用基于無人機的空氣采集裝置進行空氣采集的方法，其特征在于，包括以下步驟:
(1)無人機沿預定路線飛行；
(2)定位設備獲取無人機當前的位置信息傳給數據處理模塊，數據處理模塊將該信息與預先設定的檢測點的位置進行比較，如果無人機位置在預定檢測點經緯度的±20cm范圍內，則無人機懸停對該處檢測點進行空氣采集和對周圍環(huán)境進行360°拍照；
所述步驟(2 )中空氣采集的具體方法是，無人機懸停后，空氣采集設備自動對空氣進行采集，采集完畢后自動關閉。
[0008]實際應用中，既可以重復步驟(I廣(2)，采集多個檢測點的空氣，也可以在無人機懸停后每間隔特定時間，啟用不同的空氣采集設備對某一個檢測點進行空氣采集和拍照。
[0009]本發(fā)明可帶來以下有益效果:無需專用起降跑道，不受航空管制約束，場地適應性強，特別適用于環(huán)境惡劣人力檢測有困難的地區(qū)；該系統省時、省力且拍照沒有死角；無人機小巧靈活，可實現地形匹配；使用安全，不會造成人員傷害。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明無人機搭載的硬件設備示意圖；
圖2為本發(fā)明軟件模塊示意圖；
圖3為本發(fā)明進行空氣采集的流程。

【具體實施方式】
[0011]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0012]如圖1所示，本發(fā)明無人機所搭載的設備包括空氣采集設備、定位設備、成像設備、控制設備和數據存儲設備。
[0013]空氣采集設備采集檢測點的空氣并保存，為了適用現在霧霾較多的環(huán)境，我們采用能同時采集氣體和顆粒物質的采樣儀，供電方式有220V和內置直流電池兩種。定位設備采用GPS定位系統，用來確定無人機當前的位置。成像設備對檢測點周圍的環(huán)境進行360°拍照。數據存儲設備用來存儲采集到的照片和預定信息如檢測點位置、飛行軌跡信息?？刂圃O備對無人機進行飛行軌跡控制、起停控制，對空氣采集設備進行采集控制，對成像設備進行拍攝控制。
[0014]如圖2，軟件方面包括主控模塊、采集接口、拍攝接口和數據處理模塊，所述采集接口、拍攝接口、數據處理模塊均與主控模塊直接相連，由主控模塊發(fā)指令給其他模塊執(zhí)行相應操作。
[0015]實施例1
本發(fā)明采集空氣的流程如圖3所示，根據預先設定好的程序，無人機沿預定路線飛行，定位設備將無人機當前的位置信息與存儲的檢測點位置進行比較，判斷是否到達檢測點，如果無人機位置在預定檢測點經緯度的±20cm范圍內，則判斷為此處是檢測點，無人機懸停。如果不處于檢測點范圍內，無人機繼續(xù)沿預定路線飛行。無人機懸停后，控制模塊啟動大氣采樣儀采集該處空氣并保存，之后成像設備對周圍環(huán)境進行360°拍攝，照片保存在數據存儲模塊。完成對一個檢測點的空氣采集后，無人機繼續(xù)沿預定路線飛行，進行下一個檢測點的判斷、采集。
[0016]實施例2
對一個檢測點的空氣采集流程與實施例1中相同，采集完成后，無人機仍停在此處，每隔一段時間如5分鐘、10分鐘等等，再次對該處的空氣進行采集和拍照，根據需要完成數次采集后返回。后期可對該處的空氣數據進行取平均值、觀察變化趨勢等進行深入分析。
[0017]以上是本發(fā)明的較佳實施方式，但本發(fā)明的保護范圍不限于此。任何熟悉本領域的技術人員在本發(fā)明所揭露的技術范圍內，未經創(chuàng)造性勞動想到的變換或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此本發(fā)明的保護范圍應以權利要求所限定的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種基于無人機的空氣采集裝置，其特征在于:包括無人機和其搭載的空氣采集設備、定位設備、成像設備、控制設備和數據存儲設備；所述空氣采集設備采集檢測點的空氣并保存，所述定位設備用來確定無人機當前的位置；所述成像設備對檢測點周圍的環(huán)境進行拍照；所述數據存儲設備用來存儲預定信息和采集到的信息；所述控制設備對無人機進行飛行軌跡控制、起停控制，對空氣采集設備進行采集控制，對成像設備進行拍攝控制； 軟件方面包括主控模塊、采集接口、拍攝接口和數據處理模塊，所述采集接口、拍攝接口、數據處理模塊均與主控模塊直接相連。
2.如權利要求1所述基于無人機的空氣采集裝置，其特征在于:所述空氣采集設備為至少一個大氣采樣儀。
3.如權利要求1所述基于無人機的空氣采集裝置，其特征在于:所述定位設備采用GPS定位系統。
4.如權利要求1所述基于無人機的空氣采集裝置，其特征在于:所述控制設備采用單片機。
5.如權利要求1所述基于無人機的空氣采集裝置，其特征在于:所述數據存儲設備為移動硬盤。
6.一種利用權利要求1所述基于無人機的空氣采集裝置進行空氣采集的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)無人機沿預定路線飛行； (2)定位設備獲取無人機當前的位置信息傳給數據處理模塊，數據處理模塊將該信息與預先設定的檢測點的位置進行比較，如果無人機位置在預定檢測點經緯度的±20cm范圍內，則無人機懸停對該處檢測點進行空氣采集和對周圍環(huán)境進行360°拍照。
7.如權利要求6所述利用基于無人機的空氣采集裝置進行空氣采集的方法，其特征在于:所述步驟(2)中空氣采集的具體方法是，無人機懸停后，空氣采集設備自動對空氣進行采集，采集完畢后自動關閉。
8.如權利要求6所述利用基于無人機的空氣采集裝置進行空氣采集的方法，其特征在于:重復步驟(I)?(2)，采集多個檢測點的空氣。
9.如權利要求6所述利用基于無人機的空氣采集裝置進行空氣采集的方法，其特征在于:所述步驟(2)中無人機懸停后，每間隔特定時間，啟用不同的空氣采集設備對該檢測點進行空氣采集和拍照。
【文檔編號】G01N1/22GK104132830SQ201410380877
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月5日 優(yōu)先權日:2014年8月5日
【發(fā)明者】沙敏, 王鑫 申請人:江蘇恒創(chuàng)軟件有限公司