一种基于无人机远程控制的大气污染监测取样装置

技术领域

本发明涉及大气环境污染监测技术领域，具体为一种基于无人机远程控制的大气污染监测取样装置。

背景技术

随着工业的快速发展，加工产业链越来越丰富，各种工业加工产生的污染物也越来越多，污染物排放至空气中对大气环境产生破坏，大气环境生态修复复杂并且较为漫长，初期需要先对大气环境进行监测，由于不同高度的大气污染程度不同，在监测的过程中采用无人机控制监测设备高空移动，可以较为全面且精确的监测到大气环境污染情况，同时在监测的过程中还可以取样部分高空大气样本回来进行系统检测。

随着大气污染监测取样装置的不断使用，在使用过程中发现了下述问题：

1.申请号为CN202020208278.9的一种用于大气污染检测无人机用取样器，不便于在飞行的过程中取样多个高度和位置的大气样本，取样成本高且样本较少，不便于后期对比检测。

2.且现有的一些大气污染监测取样装置取样过程中需要电子设备辅助进行，电子设备驱动消耗电量，长期对大气监测取样的耗能较大。

所以需要针对上述问题设计一种基于无人机远程控制的大气污染监测取样装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于无人机远程控制的大气污染监测取样装置，以解决上述背景技术中提出现有的部分大气污染监测取样装置不便于在飞行的过程中取样多个高度和位置的大气样本，取样成本高且样本较少，不便于后期对比检测，且现有的一些大气污染监测取样装置取样过程中需要电子设备辅助进行，电子设备驱动消耗电量，长期对大气监测取样的耗能较大的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于无人机远程控制的大气污染监测取样装置，包括遥控无人机、定位管、取样管、内支架和固定防护罩，所述遥控无人机的下端内侧安装有固定架，且固定架的内部固定安装有防护箱，并且防护箱的内部贯穿连接有排气管，所述遥控无人机的内侧固定有安装架，且安装架的内部中间位置固定有检测仪，所述定位管焊接在防护箱的内部，且定位管和排气管的内部均贯穿连接有安装环，并且防护箱的内侧通过驱动轴与驱动齿轮相互连接，同时驱动齿轮的外侧设置有传动齿轮，所述取样管安装在安装环的内部，且安装环的内部嵌合安装有齿环，并且安装环的内部转动连接有方形连杆，同时取样管的侧面转动连接有传动卡块，所述内支架焊接在排气管的内部，且内支架的侧面通过电动伸缩调节杆与横板相互连接，并且横板的侧面转动连接有侧边齿轮和滑杆，所述滑杆外部焊接有外部齿轮，且滑杆的侧面固定安装有驱动卡块。

优选的，所述安装环与排气管和定位管均组成滑动结构，且安装环通过齿环与传动齿轮的一端啮合连接，并且传动齿轮的另一端与驱动齿轮啮合连接。

优选的，所述取样管等间距环绕状设置在安装环的内部，且取样管的内部转动安装有密封板，并且密封板和取样管的侧面内部均开设有圆槽。

优选的，所述横板通过电动伸缩调节杆与内支架组成伸缩结构，且横板与滑杆、驱动卡块为一体化结构，并且滑杆通过外部齿轮与侧边齿轮啮合连接。

优选的，所述滑杆与内支架组成滑动结构，且滑杆通过驱动卡块与方形连杆的一端卡合连接，并且方形连杆的另一端与传动卡块卡合连接。

优选的，所述固定防护罩固定安装在安装架和防护箱的内侧，且固定防护罩的内部转动连接有叶片，并且叶片的下端固定连接有大齿轮，同时大齿轮的侧面啮合连接有小齿轮。

优选的，所述叶片的正上端对应设置有马达，且马达固定安装在安装架的侧面，并且马达的侧面通过伸缩杆与活动防护罩相互连接，同时活动防护罩的上端两侧对称焊接有滑板。

优选的，所述小齿轮转动安装在微型发电机的侧面，且微型发电机的下端电性连接有蓄电池。

优选的，所述活动防护罩通过滑板与固定防护罩组成滑动结构，且活动防护罩与伸缩杆的一端转动连接，并且伸缩杆的另一端与微型发电机组成转动结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于无人机远程控制的大气污染监测取样装置，采用新型的结构设计，使得本装置可以便捷的对不同位置和高度的大气进行取样，取样的样本较多，便于后期对比检测，且该装置中设置有风能利用转换结构，可以实现自主供能，便于装置长时间使用；

1.滑动结构设置的安装环，以及等间距环绕状设置的取样管，在使用的过程中运行驱动结构控制驱动齿轮转动，在啮合传动结构的作用下使得安装环进行转动，安装环转动将内部嵌合安装的不同位置的取样管移动至排气管中，便于控制无人机飞行至不同的高度和位置进行样本取样，该装置取样的样本数量较多，便于后期进行样本对比检测，增加大气污染数据分析的数据；

2.转动结构设置的叶片，以及啮合连接设置的大齿轮和小齿轮，在使用的过程中，遥控无人机飞行时，叶片在风力的作用下进行转动，在啮合传动的作用下将机械能输送至微型发电机内部，微型发电机将机械能转换成电能存储至蓄电池中，实现装置的自主供能，存储的电能可以提供给取样过程中使用的电子设备使用，便于装置长期进行大气监测和取样，节约能源。

附图说明

图1为本发明正面结构示意图；

图2为本发明防护箱侧面剖视结构示意图；

图3为本发明安装环正面结构示意图；

图4为本发明安装环俯视局部剖视结构示意图；

图5为本发明安装环截面结构示意图；

图6为本发明图4中A处放大结构示意图；

图7为本发明取样管侧面剖视结构示意图；

图8为本发明蓄电池正面结构示意图；

图9为本发明活动防护罩正面结构示意图。

图中：1、遥控无人机；2、固定架；3、防护箱；4、排气管；5、安装架；6、检测仪；7、定位管；8、安装环；9、驱动轴；10、驱动齿轮；11、传动齿轮；12、取样管；13、齿环；14、方形连杆；15、传动卡块；16、内支架；17、电动伸缩调节杆；18、横板；19、侧边齿轮；20、滑杆；21、外部齿轮；22、驱动卡块；23、密封板；24、圆槽；25、固定防护罩；26、叶片；27、大齿轮；28、小齿轮；29、微型发电机；30、蓄电池；31、马达；32、伸缩杆；33、活动防护罩；34、滑板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：一种基于无人机远程控制的大气污染监测取样装置，包括遥控无人机1、固定架2、防护箱3、排气管4、安装架5、检测仪6、定位管7、安装环8、驱动轴9、驱动齿轮10、传动齿轮11、取样管12、齿环13、方形连杆14、传动卡块15、内支架16、电动伸缩调节杆17、横板18、侧边齿轮19、滑杆20、外部齿轮21、驱动卡块22、密封板23、圆槽24、固定防护罩25、叶片26、大齿轮27、小齿轮28、微型发电机29、蓄电池30、马达31、伸缩杆32、活动防护罩33和滑板34，遥控无人机1的下端内侧安装有固定架2，且固定架2的内部固定安装有防护箱3，并且防护箱3的内部贯穿连接有排气管4，遥控无人机1的内侧固定有安装架5，且安装架5的内部中间位置固定有检测仪6，定位管7焊接在防护箱3的内部，且定位管7和排气管4的内部均贯穿连接有安装环8，并且防护箱3的内侧通过驱动轴9与驱动齿轮10相互连接，同时驱动齿轮10的外侧设置有传动齿轮11，取样管12安装在安装环8的内部，且安装环8的内部嵌合安装有齿环13，并且安装环8的内部转动连接有方形连杆14，同时取样管12的侧面转动连接有传动卡块15，内支架16焊接在排气管4的内部，且内支架16的侧面通过电动伸缩调节杆17与横板18相互连接，并且横板18的侧面转动连接有侧边齿轮19和滑杆20，滑杆20外部焊接有外部齿轮21，且滑杆20的侧面固定安装有驱动卡块22。

本例中安装环8与排气管4和定位管7均组成滑动结构，且安装环8通过齿环13与传动齿轮11的一端啮合连接，并且传动齿轮11的另一端与驱动齿轮10啮合连接，通过啮合传动结构可以控制安装环8进行转动，从而使得安装环8内部等间距嵌合安装的取样管12依次对应进入排气管4的内部，便于多个取样管12进行取样；

取样管12等间距环绕状设置在安装环8的内部，且取样管12的内部转动安装有密封板23，并且密封板23和取样管12的侧面内部均开设有圆槽24，密封板23对取样管12侧面的圆槽24可以进行密封，避免取样的大气样本外泄；

横板18通过电动伸缩调节杆17与内支架16组成伸缩结构，且横板18与滑杆20、驱动卡块22为一体化结构，并且滑杆20通过外部齿轮21与侧边齿轮19啮合连接，运行电动伸缩调节杆17控制横板18移动，横板18侧面安装的滑杆20同时移动，便于控制其侧面固定的驱动卡块22对应位置；

滑杆20与内支架16组成滑动结构，且滑杆20通过驱动卡块22与方形连杆14的一端卡合连接，并且方形连杆14的另一端与传动卡块15卡合连接，通过传动结构可以控制滑杆20转动，滑杆20通过驱动卡块22、方形连杆14、传动卡块15带动密封板23转动，密封板23在取样管12的内部转动；

固定防护罩25固定安装在安装架5和防护箱3的内侧，且固定防护罩25的内部转动连接有叶片26，并且叶片26的下端固定连接有大齿轮27，同时大齿轮27的侧面啮合连接有小齿轮28，该部分结构构成自主蓄能结构，在遥控无人机1飞行的过程中，在气流推力的作用下控制两侧的叶片26转动，再通过相应的结构将这部分机械能转换成电能存储；

叶片26的正上端对应设置有马达31，且马达31固定安装在安装架5的侧面，并且马达31的侧面通过伸缩杆32与活动防护罩33相互连接，同时活动防护罩33的上端两侧对称焊接有滑板34，该部分结构构成叶片26防护结构，当蓄电池30的电量存储满格后控制相应的结构对叶片26进行防护，使得叶片26不再进行转动工作；

小齿轮28转动安装在微型发电机29的侧面，且微型发电机29的下端电性连接有蓄电池30，小齿轮28的外部直径小于大齿轮27的外部直径，啮合传动比增加，加速蓄能的效果；

活动防护罩33通过滑板34与固定防护罩25组成滑动结构，且活动防护罩33与伸缩杆32的一端转动连接，并且伸缩杆32的另一端与微型发电机29组成转动结构，运行马达31控制伸缩杆32转动，伸缩杆32控制活动防护罩33横向移动。

工作原理：使用本装置时，首先根据图1-7中所示的结构，远程操控遥控无人机1飞行至高空相应的位置，在飞行的过程中气流贯穿通过排气管4的内部，检测仪6贯穿安装在排气管4的上端中间位置，大气在排气管4内部流动时接收质量检测，同时定时控制驱动电机运行，驱动电机通过驱动轴9控制驱动齿轮10转动，驱动齿轮10、传动齿轮11以及齿环13之间相互啮合连接，通过啮合传动结构控制安装环8进行转动，安装环8在转动的过程中，其内部等间距嵌合安装的取样管12依次对应进入排气管4的内部，当相应的取样管12转动至排气管4内部时，运行电动伸缩调节杆17控制横板18向侧面移动，横板18推动滑杆20在内支架16内部移动，同时滑杆20控制侧面固定的驱动卡块22卡合安装在方形连杆14的一侧，接着运行驱动电机控制侧边齿轮19转动，侧边齿轮19通过外部齿轮21与滑杆20啮合连接，在啮合传动结构的控制作用下使得滑杆20转动，滑杆20通过驱动卡块22、方形连杆14、传动卡块15带动密封板23转动，密封板23在取样管12的内部转动，使得内部开设的圆槽24位置与取样管12侧面开设的圆槽24位置相互重叠对应，排气管4中流通的大气部分通过圆槽24进入取样管12的内部（控制好取样的时间，定时控制微型电机反向运行，通过传动结构控制密封板23反向转动，将取样管12侧面的圆槽24封闭，密封取样的大气样本），完成取样加工，控制遥控无人机1飞行至不同的高度和位置，转动安装环8通过不同的取样管12取样大气样本，取样的样本数量较多，便于后期进行对比检测，增加大气污染分析的数据样本，提高装置的实用性；

随后，根据图1、图8以及图9中所示的结构，遥控无人机1在飞行的过程中，在气流的推力作用下，叶片26进行快速转动，叶片26带动下端的大齿轮27转动，大齿轮27与小齿轮28之间啮合连接，在啮合传动结构的控制作用下使得小齿轮28转动，小齿轮28将转动的机械能传递至微型发电机29中，微型发电机29将机械能转换成电能输送至蓄电池30中存储，该部分结构可以实现自主蓄能，存储的电能可以提供给取样过程中涉及的电力设备使用，增加该装置使用的节能性，便于装置长期进行大气监测和取样，当蓄电池30内部存储的电能达到最高时，马达31运行空盒子伸缩杆32转动，伸缩杆32在转动的过程中控制活动防护罩33横向向侧面移动，活动防护罩33通过滑板34在固定防护罩25的外部滑动，对叶片26的外部进行防护，使得叶片26不再进行工作，同时也避免高空异物撞击在叶片26上，提高对叶片26的防护性，当蓄电池30中的电量使用至一定的范围时，马达31运行再控制活动防护罩33移动打开，叶片26继续转动工作实现自主蓄能。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。