基于無人機(jī)平臺(tái)的空氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于無人機(jī)平臺(tái)的空氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，包括有搭載于無人機(jī)機(jī)身內(nèi)的空氣粉塵傳感器、數(shù)據(jù)傳輸模塊、高度氣壓傳感器、Arduino單片機(jī)控制器,無人機(jī)通電升空后，位于機(jī)身上部的空氣粉塵傳感器開始工作，空氣粉塵傳感器的LED發(fā)光并通過折射率判斷空氣中粉塵含量，同時(shí)高度氣壓傳感器開始工作，高度氣壓傳感器通過當(dāng)前氣壓變化判斷當(dāng)前無人機(jī)的高度差大小,本發(fā)明將無人機(jī)上測(cè)得的空氣質(zhì)量指數(shù)和當(dāng)前無人機(jī)的高度等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛嬲?，有效測(cè)得了像工廠、農(nóng)田、礦場(chǎng)等污染物高發(fā)地段上空具體高度的粉塵指數(shù)。
【專利說明】
基于無人機(jī)平臺(tái)的空氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及無人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，具體屬于基于無人機(jī)平臺(tái)的空氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今，空氣質(zhì)量問題引起越來越多公眾的關(guān)注，在中國(guó)乃至世界的發(fā)展下，如何協(xié)調(diào)好經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境適應(yīng)就顯得尤為重要。在一些重工業(yè)聚集地區(qū)，鋼鐵生產(chǎn)等重工業(yè)工廠每天向空中排放的大氣污染物對(duì)空氣質(zhì)量影響尤其突出，在一些農(nóng)田地帶，現(xiàn)在仍然有焚燒秸桿現(xiàn)象出現(xiàn)，礦場(chǎng)爆破引發(fā)的粉塵空氣污染，對(duì)環(huán)境的影響都是公眾關(guān)注的熱點(diǎn)。想要控制好這些空氣污染高發(fā)地段的粉塵排放，就要精準(zhǔn)的測(cè)量這些地區(qū)的空氣質(zhì)量指數(shù)。往往空氣中粉塵流動(dòng)高度是地面起50米左右，如果使用一般的地面站測(cè)量空氣質(zhì)量指數(shù)就顯得不太準(zhǔn)確。本作品將空氣粉塵傳感器和氣壓傳感器搭載在無人機(jī)上，通過無人機(jī)升空后測(cè)得當(dāng)前高度的空氣粉塵指數(shù)，從而了解該區(qū)域的空氣質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了無線數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，解決了污染高發(fā)區(qū)空中空氣質(zhì)量檢測(cè)困難的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種基于無人機(jī)平臺(tái)的空氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，將無人機(jī)上測(cè)得的空氣質(zhì)量指數(shù)和當(dāng)前無人機(jī)的高度等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛嬲?，有效測(cè)得了像工廠、農(nóng)田、礦場(chǎng)等污染物高發(fā)地段上空具體高度的粉塵指數(shù)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種基于無人機(jī)平臺(tái)的空氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，包括有搭載于無人機(jī)機(jī)身內(nèi)的空氣粉塵傳感器、數(shù)據(jù)傳輸模塊、高度氣壓傳感器、Arduino單片機(jī)控制器，無人機(jī)通電升空后，位于機(jī)身上部的空氣粉塵傳感器開始工作，空氣粉塵傳感器的LED發(fā)光并通過折射率判斷空氣中粉塵含量，同時(shí)高度氣壓傳感器開始工作，高度氣壓傳感器通過當(dāng)前氣壓變化判斷當(dāng)前無人機(jī)的高度差大小，空氣粉塵傳感器和高度氣壓傳感器將采集信號(hào)傳送給Arduino單片機(jī)，Arduino單片機(jī)通過處理器以及設(shè)定運(yùn)行程序處理傳感器的信號(hào)，并將處理后信號(hào)通過數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)射到地面，地面的PC站通過數(shù)據(jù)傳輸模塊接收該信號(hào)，并在電腦上完成顯示數(shù)據(jù)。
[0005]所述的Arduino單片機(jī)為Arduino pro mini單片機(jī)控制器。
[000?]所述的數(shù)據(jù)傳輸模塊為43 3MH Z數(shù)據(jù)傳輸模塊。
[0007]本發(fā)明包括數(shù)據(jù)采集傳輸部分、無人機(jī)平臺(tái)部分、地面站接收部分，4個(gè)層次為空氣質(zhì)量傳感器與氣壓傳感器感知層，單片機(jī)數(shù)據(jù)處理層，數(shù)據(jù)傳輸模塊工作層，地面PC站數(shù)據(jù)顯示層。以無人機(jī)為平臺(tái)，創(chuàng)新地將粉塵傳感器、氣壓傳感器、數(shù)傳模塊搭載在無人機(jī)上，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量某一高度的空氣質(zhì)量指數(shù)，是無人機(jī)的創(chuàng)新應(yīng)用。
[0008]本發(fā)明屬于無人機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，在無人機(jī)上搭載空氣質(zhì)量檢測(cè)器件，將無人機(jī)上測(cè)得的空氣質(zhì)量指數(shù)和當(dāng)前無人機(jī)的高度等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛嬲?，有效測(cè)得了像工廠、農(nóng)田、礦場(chǎng)等污染物高發(fā)地段上空具體高度的粉塵指數(shù)。這套系統(tǒng)是可移動(dòng)的檢測(cè)不同高度的空氣質(zhì)量平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了無線數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，解決了污染高發(fā)區(qū)空中空氣質(zhì)量檢測(cè)困難的問題。
[0009]本發(fā)明是一種收集與檢測(cè)一定高度和廣度空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，將無人機(jī)平臺(tái)與空氣質(zhì)量檢測(cè)傳輸模塊結(jié)合在了一起，無人機(jī)升空后機(jī)內(nèi)的空氣粉塵傳感器和氣壓計(jì)傳感器分別記錄當(dāng)前無人機(jī)所在點(diǎn)的空氣粉塵指數(shù)和無人機(jī)升空前后高度差，并實(shí)時(shí)將這些采集數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)，單片機(jī)接收數(shù)據(jù)后處理信息并將信息通過無線傳輸模塊無線傳輸?shù)降孛鍼C站，地面PC站通過數(shù)傳模塊接收發(fā)射信號(hào)，經(jīng)電腦信號(hào)處理后顯示出來。本發(fā)明彌補(bǔ)了空氣質(zhì)量在空曠地區(qū)如田野、礦場(chǎng)、工廠上空指定高度無法測(cè)量的空白，并且具有飛行器飛行穩(wěn)定，傳輸信號(hào)穩(wěn)定，刷新快，傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]參見附圖，一種基于無人機(jī)平臺(tái)的空氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，包括有搭載于無人機(jī)機(jī)身內(nèi)的空氣粉塵傳感器1、數(shù)據(jù)傳輸模塊2、高度氣壓傳感器3、Arduino單片機(jī)控制器4，無人機(jī)5通電升空后，位于機(jī)身上部的空氣粉塵傳感器I開始工作，空氣粉塵傳感器I的LED發(fā)光并通過折射率判斷空氣中粉塵含量，同時(shí)高度氣壓傳感器3開始工作，高度氣壓傳感器3通過當(dāng)前氣壓變化判斷當(dāng)前無人機(jī)5的高度差大小，空氣粉塵傳感器I和高度氣壓傳感器3將采集信號(hào)傳送給Arduino單片機(jī)4 ,Arduino單片機(jī)4通過處理器以及設(shè)定運(yùn)行程序處理傳感器的信號(hào)，并將處理后信號(hào)通過數(shù)據(jù)傳輸模塊2發(fā)射到地面，地面的PC站6通過數(shù)據(jù)傳輸模塊2接收該信號(hào)，并在電腦上完成顯示數(shù)據(jù)。
[0012]Arduino單片機(jī)4為Arduino pro mini單片機(jī)控制器，數(shù)據(jù)傳輸模塊2為433MHz數(shù)據(jù)傳輸模塊。
[0013]將無人機(jī)通上航模電池，用橡皮筋十字形纏繞固定機(jī)翼后，操控手助手將無人機(jī)拋向空中，操控手操控?zé)o人機(jī)飛行方向。采用輕型KT材料制作，在保證強(qiáng)度的同時(shí)降低了重量，采用了蒙皮制作，大大增強(qiáng)了機(jī)翼的穩(wěn)定性以及減輕了重量。無人機(jī)通電升空后，位于機(jī)身上部的空氣粉塵傳感器開始工作，粉塵傳感器內(nèi)的LED發(fā)光并通過折射率的不同來判斷空氣中粉塵含量的大小，同時(shí)，氣壓傳感器也開始工作，氣壓傳感器能通過當(dāng)前氣壓的變化來判斷當(dāng)前無人機(jī)的高度差大小。粉塵傳感器和氣壓傳感器將采集信號(hào)傳送給Arduino單片機(jī)，Arduino單片機(jī)通過處理器以及之前寫好的運(yùn)行程序處理傳感器的信號(hào)，并將這些信號(hào)通過數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)射出去。在地面的PC站中，我們另一個(gè)該數(shù)據(jù)傳輸模塊接收此信號(hào)，并在電腦上完成顯示數(shù)據(jù)。
[0014]空氣質(zhì)量檢測(cè)手段采用無人機(jī)平臺(tái)，空氣粉塵傳感器，氣壓傳感器，單片機(jī)，數(shù)據(jù)傳輸模塊均搭載在無人機(jī)上。特征是檢測(cè)系統(tǒng)模塊化，體積小重量輕，在該平臺(tái)可大面積可知高度快速測(cè)量一定區(qū)域的空氣粉塵指數(shù)。
[0015]機(jī)翼采用可拆卸式蒙皮設(shè)計(jì)并將空氣粉塵傳感器搭載在機(jī)身上部。特征是方便無人機(jī)運(yùn)輸，并且粉塵傳感器在機(jī)身上部便于空氣流入傳感器利于傳感器測(cè)量。
[0016]本發(fā)明的檢測(cè)系統(tǒng)分為3部分4個(gè)層次。三部分為數(shù)據(jù)采集傳輸部分，無人機(jī)平臺(tái)部分，地面站接收部分。4個(gè)層次為空氣質(zhì)量傳感器與氣壓傳感器感知層，單片機(jī)數(shù)據(jù)處理層，數(shù)據(jù)傳輸模塊工作層，地面PC站數(shù)據(jù)顯示層。這套系統(tǒng)以無人機(jī)為平臺(tái)，創(chuàng)新地將粉塵傳感器、氣壓傳感器、數(shù)傳模塊搭載在無人機(jī)上，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量某一高度的空氣質(zhì)量指數(shù)，是無人機(jī)的創(chuàng)新應(yīng)用，具有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):
(1)實(shí)現(xiàn)人無法到達(dá)高度的空氣質(zhì)量粉塵檢測(cè)
(2)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，及時(shí)有效得到高度、粉塵指數(shù)數(shù)據(jù)
(3)機(jī)翼可拆卸設(shè)計(jì)，方便運(yùn)輸
能在短時(shí)間內(nèi)測(cè)得大片地帶的空氣質(zhì)量指數(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于無人機(jī)平臺(tái)的空氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括有搭載于無人機(jī)機(jī)身內(nèi)的空氣粉塵傳感器、數(shù)據(jù)傳輸模塊、高度氣壓傳感器、Arduino單片機(jī)控制器，無人機(jī)通電升空后，位于機(jī)身上部的空氣粉塵傳感器開始工作，空氣粉塵傳感器的LED發(fā)光并通過折射率判斷空氣中粉塵含量，同時(shí)高度氣壓傳感器開始工作，高度氣壓傳感器通過當(dāng)前氣壓變化判斷當(dāng)前無人機(jī)的高度差大小，空氣粉塵傳感器和高度氣壓傳感器將采集信號(hào)傳送給Arduino單片機(jī)，Arduino單片機(jī)通過處理器以及設(shè)定運(yùn)行程序處理傳感器的信號(hào)，并將處理后信號(hào)通過數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)射到地面，地面的PC站通過數(shù)據(jù)傳輸模塊接收該信號(hào)，并在電腦上完成顯示數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無人機(jī)平臺(tái)的空氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的Arduino單片機(jī)為Arduino pro mini單片機(jī)控制器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無人機(jī)平臺(tái)的空氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)傳輸模塊為433MHz數(shù)據(jù)傳輸模塊。
【文檔編號(hào)】G01C5/06GK105973774SQ201610073976
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年1月29日
【發(fā)明人】李斌, 廖同慶, 閆帥, 陳振, 沙欣, 沙一欣, 方佳儀, 劉思源, 呂天傲
【申請(qǐng)人】安徽大學(xué), 合肥前瞻智能科技有限公司