微型無(wú)人機(jī)機(jī)載有毒氣體泄漏應(yīng)急檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及大氣檢測(cè)裝置領(lǐng)域，特別涉及一種微型無(wú)人機(jī)機(jī)載的可快速監(jiān)測(cè)空氣中有毒氣體泄漏的種類(lèi)和濃度檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著民用無(wú)人機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，無(wú)人機(jī)的在爆炸、泄漏、火災(zāi)等環(huán)境突發(fā)事件引發(fā)的大氣污染應(yīng)急監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)區(qū)的常規(guī)大氣質(zhì)量狀況巡查的作用日益突出，但目前有毒氣體檢測(cè)儀器主要是針對(duì)地面站、車(chē)載流動(dòng)站或是手持來(lái)設(shè)計(jì)的，體積大、重量重不能滿(mǎn)足微小型無(wú)人機(jī)使用，這限制了無(wú)人機(jī)大氣污染應(yīng)急監(jiān)測(cè)中應(yīng)用，因此研制微型無(wú)人機(jī)機(jī)載有毒氣體泄漏應(yīng)急檢測(cè)系統(tǒng)需求十分迫切。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有有毒氣體檢測(cè)儀器，體積大、重量重，不能滿(mǎn)足微小型無(wú)人機(jī)使用的現(xiàn)狀，提供一種適用于小型、微型無(wú)人機(jī)機(jī)載有毒氣體泄漏應(yīng)急檢測(cè)的傳感器集成系統(tǒng)，可以滿(mǎn)足無(wú)人機(jī)基于地理數(shù)據(jù)的快速實(shí)時(shí)區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量檢測(cè)的需求。
[0004]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0005]微型無(wú)人機(jī)機(jī)載有毒氣體泄漏應(yīng)急檢測(cè)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、電源模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊三部分組成，三部分模塊集成于一塊電路板上，可以方便地掛載于微小型民用無(wú)人機(jī)上，所述數(shù)據(jù)采集模塊由有毒氣體檢測(cè)傳感器、GPS模塊、單片機(jī)系統(tǒng)芯片組成，用于實(shí)時(shí)測(cè)量微小型無(wú)人機(jī)所在位置空氣中VOCs有毒氣體和該位置的GPS信息多種數(shù)據(jù)，通過(guò)串行接口將測(cè)量數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)傳輸模塊，采集數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)傳輸。
[0006]作為優(yōu)選，所述有毒氣體檢測(cè)傳感器集成美國(guó)base-line PID光離子氣體傳感器，英國(guó)city系列有毒氣體電化學(xué)氣體傳感器，可以直接高精度、靈敏的測(cè)量微小型無(wú)人機(jī)所在位置空氣中VOCs有毒氣體的種類(lèi)和濃度數(shù)據(jù)。
[0007]所述GPS模塊集成GPS信號(hào)接收器，能實(shí)時(shí)測(cè)量微小型無(wú)人機(jī)所在位置的GPS定位數(shù)據(jù)。
[0008]所述單片機(jī)系統(tǒng)芯片采用LPC1768，傳感器通過(guò)串行接口將測(cè)量數(shù)據(jù)傳遞給單片機(jī)系統(tǒng)。
[0009]所述電源模塊由小型5V鋰電池和穩(wěn)壓電路組成，穩(wěn)壓電路能在鋰電池放電過(guò)程中電壓發(fā)生變化時(shí)，穩(wěn)定電壓，保證模塊供電電壓穩(wěn)定。
[0010]所述數(shù)據(jù)傳輸模塊采用DIGI XTend 900 Iw數(shù)傳電臺(tái)，用于接收無(wú)人機(jī)地面控制站的遙控指令并通過(guò)串行接口發(fā)送給數(shù)據(jù)采集模塊，并將接收的數(shù)據(jù)采集模塊的測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送給無(wú)人機(jī)地面控制站。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0012]本實(shí)用新型所涉及的微型無(wú)人機(jī)機(jī)載有毒氣體泄漏應(yīng)急檢測(cè)系統(tǒng)集成傳感器體積小、重量輕，重量小于400克，傳感探頭反應(yīng)快速，測(cè)量精確、靈敏，嵌入GPS模塊，滿(mǎn)足無(wú)人機(jī)區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量測(cè)量的要求，嵌入無(wú)線(xiàn)數(shù)傳模塊，滿(mǎn)足無(wú)人機(jī)測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)囊?，適用于小型和微型無(wú)人機(jī)掛載，可以采集和傳輸飛機(jī)所處位置的VOCs，常規(guī)有毒氣體以及多種特殊的有毒氣體，GPS數(shù)據(jù)，測(cè)量范圍廣，分辨率和測(cè)量精度高，可以直接用于監(jiān)測(cè)指定地點(diǎn)的有毒氣體數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)可以通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)傳輸。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型系統(tǒng)元件連接示意圖。
[0015]如圖所示:1、GPS模塊，2、PID光離子TVOC氣體傳感器，3-8、通用City電化學(xué)有毒氣體傳感器，9、單片機(jī)芯片，10、電池，11、5V直流穩(wěn)壓電路，12、數(shù)傳電臺(tái)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
[0017]如圖1所示的一種微型無(wú)人機(jī)機(jī)載有毒氣體檢測(cè)系統(tǒng)，本系統(tǒng)可以分為數(shù)據(jù)采集模塊、電源模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊三部分，三部分模塊集成于一塊電路板上，可以方便地掛載于微小型民用無(wú)人機(jī)上。
[0018]如圖1所示，圖中I為GPS NE0-M8N—體模塊，使用臺(tái)灣太盟陶瓷片天線(xiàn)，有源28db 二級(jí)放大高增益陶瓷天線(xiàn)，增益高，定位快，弱信號(hào)下也可定位，自帶FLASH，可以保存數(shù)據(jù)配置，可以更改波特率，輸出頻率，輸出協(xié)議，可以保存配置，斷電不丟失。
[0019]如圖1所示，圖中2為PID光離子TVOC氣體傳感器，其使用了一個(gè)紫外燈(UV)光源將有機(jī)物分子電離成可被檢測(cè)器檢測(cè)到的正負(fù)離子(離子化)。檢測(cè)器捕捉到離子化了的氣體的正負(fù)電荷并將其轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)實(shí)現(xiàn)氣體濃度的測(cè)量。是一個(gè)高度靈敏、適用范圍廣泛的檢測(cè)器，對(duì)大部分的惡臭氣體極為敏感，可以靈敏的探測(cè)檢測(cè)烴類(lèi)、氧烴類(lèi)、含鹵烴類(lèi)、氮烴及硫烴類(lèi)等VOCs氣體。
[0020]如圖1所示，圖中3-8為通用City有毒氣體電化學(xué)氣體傳感器，氣體通過(guò)多孔膜背面擴(kuò)散入傳感器的工作電極，在此氣體被氧化或還原，這種電化學(xué)反應(yīng)引起流經(jīng)外部線(xiàn)路的電流，電流是正比于氣體濃度的線(xiàn)性輸出，因此經(jīng)過(guò)對(duì)輸出傳感器輸出電流的精確校正，可以得到較高的測(cè)量精度。
[0021]如圖1所示，圖中9為L(zhǎng)PC1768芯片，擅長(zhǎng)處理要求高度集成和低功耗的嵌入式應(yīng)用，可以高效的完成數(shù)據(jù)收集、處理、轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)。
[0022]如圖1所示，圖中10-11為電源模塊，由小型5V鋰電池和穩(wěn)壓電路組成，穩(wěn)壓電路能在鋰電池放電過(guò)程中電壓發(fā)生變化時(shí)，穩(wěn)定電壓，保證其他模塊供電電壓穩(wěn)定，可以為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的工作電源。
[0023]如圖1所示，圖中12為數(shù)據(jù)傳輸模塊，采用DIGI XTend 900 Iw數(shù)傳電臺(tái)，用于接收無(wú)人機(jī)地面控制站的遙控指令并通過(guò)串行接口發(fā)送給數(shù)據(jù)采集模塊，并將接收的數(shù)據(jù)采集模塊的測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送給無(wú)人機(jī)地面控制站。
[0024]圖2所示為所述實(shí)用新型的數(shù)據(jù)傳輸和控制信息傳輸結(jié)構(gòu)。地面數(shù)據(jù)采集指令通過(guò)數(shù)傳輸模塊，傳達(dá)直單片機(jī)系統(tǒng)，芯片響應(yīng)，通過(guò)控制引腳依次向各傳感器發(fā)送數(shù)據(jù)采集請(qǐng)求，傳感器響應(yīng)請(qǐng)求，通過(guò)數(shù)據(jù)輸出引腳，以串行的方式向芯片輸出數(shù)據(jù)，芯片簡(jiǎn)單處理后將數(shù)據(jù)暫存，再向數(shù)傳電臺(tái)發(fā)送傳送數(shù)據(jù)請(qǐng)求，再收到數(shù)傳電臺(tái)回應(yīng)后，以串行的方式將所采集的數(shù)據(jù)發(fā)往無(wú)人機(jī)地面站。
[0025]上述實(shí)施例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.微型無(wú)人機(jī)機(jī)載有毒氣體泄漏應(yīng)急檢測(cè)系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)采集模塊、電源模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊三部分組成，三部分模塊集成于一塊電路板上，可以方便地掛載于微小型民用無(wú)人機(jī)上，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊由有毒氣體檢測(cè)傳感器、GPS模塊、單片機(jī)系統(tǒng)芯片組成，用于實(shí)時(shí)測(cè)量微小型無(wú)人機(jī)所在位置空氣中VOCs有毒氣體和該位置的GPS信息多種數(shù)據(jù)，通過(guò)串行接口將測(cè)量數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)傳輸模塊，采集數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)傳輸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型無(wú)人機(jī)機(jī)載有毒氣體泄漏應(yīng)急檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述有毒氣體檢測(cè)傳感器集成美國(guó)base-line PID光離子氣體傳感器，英國(guó)city系列有毒氣體電化學(xué)氣體傳感器，可以直接高精度、靈敏的測(cè)量微小型無(wú)人機(jī)所在位置空氣中VOCs有毒氣體的種類(lèi)和濃度數(shù)據(jù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型無(wú)人機(jī)機(jī)載有毒氣體泄漏應(yīng)急檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述GPS模塊集成GPS信號(hào)接收器，能實(shí)時(shí)測(cè)量微小型無(wú)人機(jī)所在位置的GPS定位數(shù)據(jù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型無(wú)人機(jī)機(jī)載有毒氣體泄漏應(yīng)急檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述單片機(jī)系統(tǒng)芯片采用LPC1768，傳感器通過(guò)串行接口將測(cè)量數(shù)據(jù)傳遞給單片機(jī)系統(tǒng)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型無(wú)人機(jī)機(jī)載有毒氣體泄漏應(yīng)急檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述電源模塊由小型5V鋰電池和穩(wěn)壓電路組成，穩(wěn)壓電路能在鋰電池放電過(guò)程中電壓發(fā)生變化時(shí)，穩(wěn)定電壓，保證模塊供電電壓穩(wěn)定。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型無(wú)人機(jī)機(jī)載有毒氣體泄漏應(yīng)急檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊采用DIGI XTend 900 IW數(shù)傳電臺(tái)，用于接收無(wú)人機(jī)地面控制站的遙控指令并通過(guò)串行接口發(fā)送給數(shù)據(jù)采集模塊，并將接收的數(shù)據(jù)采集模塊的測(cè)量數(shù)據(jù)發(fā)送給無(wú)人機(jī)地面控制站。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種微型無(wú)人機(jī)機(jī)載有毒氣體泄漏應(yīng)急檢測(cè)系統(tǒng)，由數(shù)據(jù)采集模塊、電源模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊三部分組成，三部分模塊集成于一塊電路板上，可以方便地掛載于微小型民用無(wú)人機(jī)上。所述數(shù)據(jù)采集模塊由有毒氣體檢測(cè)傳感器、GPS模塊、單片機(jī)系統(tǒng)芯片組成，用于實(shí)時(shí)測(cè)量微小型無(wú)人機(jī)所在位置空氣中VOCs，常規(guī)有毒氣體以及多種特殊的有毒氣體和該位置的GPS信息多種數(shù)據(jù)，適用于小型和微型無(wú)人機(jī)掛載，可以采集和傳輸飛機(jī)所處位置的VOCs，常規(guī)有毒氣體以及多種特殊的有毒氣體，GPS數(shù)據(jù)，測(cè)量范圍廣，分辨率和測(cè)量精度高，可以直接用于監(jiān)測(cè)指定地點(diǎn)的有毒氣體數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)可以通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)傳輸。
【IPC分類(lèi)】G05B19/042
【公開(kāi)號(hào)】CN204832867
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520550737
【發(fā)明人】段章山
【申請(qǐng)人】河北國(guó)呈電子科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年7月21日