無(wú)人機(jī)水質(zhì)采集器

一、背景

近年來(lái)，受人類活動(dòng)的影響，水資源污染越來(lái)越嚴(yán)重，近半數(shù)水資源受到嚴(yán)重污染。目前我國(guó)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域主要依靠人工監(jiān)測(cè)和無(wú)人船監(jiān)測(cè)以及用衛(wèi)星進(jìn)行遙感拍攝來(lái)完成，人工監(jiān)測(cè)需要實(shí)地采樣，周期長(zhǎng)，工作效率低，需要消耗大量人力物力；無(wú)人船監(jiān)測(cè)在水面受到嚴(yán)重污染或有大量漂浮物時(shí)也會(huì)使無(wú)人船受到阻礙和污染，在水域環(huán)境上有一定的局限性；衛(wèi)星遙感拍攝分辨率比較低，受大氣影響比較嚴(yán)重。

為提高水質(zhì)監(jiān)測(cè)的效率、減少人力勞動(dòng)和能源的浪費(fèi)，圣凱安科技研究生產(chǎn)出了無(wú)人機(jī)自動(dòng)水樣采集、水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置，利用無(wú)人機(jī)系統(tǒng)取樣*取代傳統(tǒng)的人工取樣方式，使水質(zhì)取樣變得更快捷、高效和智能。較好的彌補(bǔ)了傳統(tǒng)上的缺陷，提高了水質(zhì)監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化、精確化、信息化水平。

無(wú)人機(jī)自動(dòng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)采樣裝置具有良好的穩(wěn)定性和操控性，定位準(zhǔn)確、起降靈活，安全性高，可在其上搭載盛水容器和抽水裝置，根據(jù)匹配的位置信息點(diǎn)，飛行到湖*上空后，在距湖面以上兩米空中進(jìn)行取水。這樣有利于節(jié)約成本，而且工作效率高，能夠快速及時(shí)的發(fā)現(xiàn)湖水質(zhì)量問(wèn)題。

二、產(chǎn)品簡(jiǎn)介 

圣凱安科技推出的無(wú)人機(jī)自動(dòng)水質(zhì)采樣裝置是專為無(wú)人機(jī)水質(zhì)環(huán)境資源檢測(cè)而生產(chǎn)設(shè)計(jì)的一款產(chǎn)品。此款取水裝置分為0.5L、1L、5L、10L等容量，水量保證率。無(wú)人機(jī)自動(dòng)水質(zhì)采樣裝置采用耐腐蝕的高合成材料制作其表面吸附和解吸對(duì)水質(zhì)的影響幾乎可以忽略，*的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，采集瓶在下沉過(guò)程中水是從采集器底部進(jìn)入采集瓶的，達(dá)預(yù)定采樣深度后，所有之前進(jìn)入采集器內(nèi)的水都將被預(yù)定深度上的水所置換，因此在下沉過(guò)程中不存在污染之說(shuō)。上升過(guò)程采集瓶底部和頭部全部自動(dòng)密封，從而使上升過(guò)程也不存在污染之說(shuō)。無(wú)人機(jī)自動(dòng)水質(zhì)采樣裝置適用于有機(jī)物、油脂類、微生物（細(xì)菌）等指標(biāo)的水樣采集和含酸堿等腐蝕性的水樣采集，我司的無(wú)人機(jī)自動(dòng)取水裝置裝配了我司自主研發(fā)的升放裝置可以實(shí)時(shí)顯示下放取樣精度的深度。

三、使用方法：

   通過(guò)安裝支架把無(wú)人機(jī)自動(dòng)水質(zhì)采樣裝置與無(wú)人機(jī)固定好，預(yù)設(shè)置好采樣水的深度，到無(wú)人機(jī)到達(dá)采集區(qū)按一下采集鍵，固定采樣瓶的支架自動(dòng)松開采樣瓶，采樣瓶會(huì)自動(dòng)沉入預(yù)設(shè)置的采樣深度，等待1分鐘采樣完畢需輕按一下上升鍵，采樣瓶自動(dòng)上升到支架上至此完成采集過(guò)程。

四、產(chǎn)品性能：

1. 采樣瓶采用合成材料，堅(jiān)固耐用，使用壽命長(zhǎng)。

2. *的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，取水深度可以自行設(shè)置，取樣便捷。

3. 多種安裝支架可以與大部分無(wú)人機(jī)型號(hào)安裝，采樣器一鍵式采樣，操作簡(jiǎn)單

4. 適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，能采集江河水、湖泊水、海水、腐蝕性液體樣品。

5. 多種規(guī)格采樣瓶，任君選擇。

6. 蝸輪蝸桿自鎖結(jié)構(gòu)，在斷電的情況下也能穩(wěn)定可靠；

7. 導(dǎo)線輪自動(dòng)分線功能，采水器在上升過(guò)程中，導(dǎo)線會(huì)自動(dòng)均勻的纏繞在輥?zhàn)由隙话l(fā)生局部堆積

8. 有*的密封閥門結(jié)構(gòu)，依靠水的浮力開啟，重力關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)遇水自動(dòng)啟閉功能

無(wú)人機(jī)氣體檢測(cè)方案

 一、背景

     隨著我國(guó)近幾年來(lái)大氣污染狀況越來(lái)越嚴(yán)重，特別霧霾（顆粒物PM2.5、PM10等）在污染物中所占的比例越來(lái)越重，因此我國(guó)的大氣污染檢測(cè)與治理的任務(wù)也越來(lái)越重。國(guó)家對(duì)此也在大多數(shù)城市布設(shè)或者完善了顆粒物、氣體檢測(cè)設(shè)備，形成了國(guó)控點(diǎn)結(jié)合省空點(diǎn)分布密集的地面污染源檢測(cè)網(wǎng)。

     然而我們也能清除的看到，依據(jù)國(guó)控點(diǎn)地面檢測(cè)數(shù)據(jù)所作出的預(yù)測(cè)與實(shí)際環(huán)境污染狀況的發(fā)展還是存在較大差距，此外，依據(jù)地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)所實(shí)施的治理手段，如地面灑水、建筑工地遮蓋、交通限行、工業(yè)限產(chǎn)、鍋爐改造、脫硫脫硝處理等方案，效果也不盡如人意。

    作為繼航空、航天遙感后的第3代遙感技術(shù)的無(wú)人機(jī)遙感技術(shù), 具有立體監(jiān)測(cè)、響應(yīng)速度快、監(jiān)測(cè)范圍廣、地形干擾小等優(yōu)點(diǎn), 是今后進(jìn)行大氣突發(fā)事件污染源識(shí)別和濃度監(jiān)測(cè)的重要發(fā)展方向之一。

     但是由于無(wú)人機(jī)的載荷有限．要完成高精度的大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)工作需要高精度的傳感器荷載．而傳統(tǒng)傳感器往往在體積、重量等方面的限制可供選擇的不多。因此．深圳市圣凱安科技有限公司研究開發(fā)適合無(wú)人機(jī)搭載的小型．輕型傳感器荷載來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)大氣污染監(jiān)測(cè)、無(wú)人機(jī)固定污染物。

二、無(wú)人機(jī)氣體檢測(cè)荷載特點(diǎn)

●上千種氣體傳感器可以隨時(shí)更換，系統(tǒng)帶有自動(dòng)識(shí)別功能。

●外殼防水、防風(fēng)、防塵、防撞擊設(shè)計(jì)

●實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并生成對(duì)應(yīng)的趨勢(shì)曲線。

●可查看歷史實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并同時(shí)生成曲線分析圖，列表和圖表樣式顯示歷史數(shù)據(jù)，方便對(duì)比查看。

●同時(shí)顯示經(jīng)緯度、高度、飛機(jī)狀態(tài)、溫度、濕度、PM1、PM2.5、PM10、上千種氣體實(shí)時(shí)濃度值。

●檢測(cè)精度可達(dá)到ppb級(jí)。

●實(shí)時(shí)無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)到地面端，也可以通過(guò)GPRS實(shí)時(shí)傳輸?shù)椒?wù)器。

三、無(wú)人機(jī)氣體檢測(cè)荷載參數(shù)

●適用：多旋翼無(wú)人機(jī)、固定翼

●檢測(cè)氣體：PM2.5、PM10、NO2、SO2、CO、O3、VOC等

●電化學(xué)、激光

●重量：1000克（7參數(shù)）

●尺寸：220×145×60mm

●供電：12-24V

●數(shù)據(jù)傳輸方式：GPRS /數(shù)傳

●工作環(huán)境溫度：(-30~+60)℃

●工作環(huán)境濕度：(15 ~ 95)% RH 無(wú)凝露

●設(shè)備壽命：氣體器件壽命2年

四、無(wú)人氣體檢測(cè)荷載尺寸圖

五、無(wú)人機(jī)氣體軟件界面及數(shù)據(jù)分析

      地面接收系統(tǒng)的軟件Green Ear是專門設(shè)計(jì)的可用于上述監(jiān)測(cè)檢測(cè)數(shù)據(jù)接收、解碼、顯示、處理、報(bào)告并向云端上傳的軟件，它與通用飛控軟件Mission Planner相結(jié)合，在獲取飛行路徑規(guī)劃及飛行器飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上加我司的氣體檢測(cè)設(shè)備的實(shí)時(shí)濃度值進(jìn)行數(shù)據(jù)分析融合，并支持多探測(cè)器同步數(shù)據(jù)回傳和處理功能。

    數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，主要功能應(yīng)包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示、歷史數(shù)據(jù)查詢、區(qū)域的GPS經(jīng)緯度、時(shí)間等信息同步傳回地面接收系統(tǒng)。

(1)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示

   平臺(tái)可對(duì)各類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)展示。將空氣質(zhì)量氣體傳感器數(shù)據(jù)、有毒氣體應(yīng)急監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯入到統(tǒng)一平臺(tái)，統(tǒng)一管理，綜合展示。氣體傳感器數(shù)據(jù)以不同顏色代表不同污染級(jí)別。

(2)歷史數(shù)據(jù)查詢

   將各點(diǎn)位的歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)分析，例如日變化分析、時(shí)間序列分析等，幫助采購(gòu)方節(jié)約手動(dòng)分析時(shí)間成本，同時(shí)還能夠幫助采購(gòu)方了解基本污染狀況。

六、無(wú)人機(jī)氣體檢測(cè)系統(tǒng)

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

這套系統(tǒng)主要包括無(wú)人飛行器、NE sensor氣體檢測(cè)、數(shù)傳/GPRS、地面站/服務(wù)器、數(shù)據(jù)處理軟件等構(gòu)成。主要的作用于檢測(cè)大氣空氣質(zhì)量AQI與應(yīng)急檢測(cè)有毒有害氣體，其精度可以達(dá)到1PPB。改變了傳統(tǒng)固定點(diǎn)的檢測(cè)使得氣體檢測(cè)變得靈活、快速、準(zhǔn)確、方便。

2 氣體濃度數(shù)據(jù)采集的軟件實(shí)現(xiàn)

　　氣體檢測(cè)這塊有著成千上萬(wàn)種氣體種類、量程、精度等。我司為了簡(jiǎn)化用戶的操作與成本。我司特設(shè)計(jì)一套7NE系列的傳感器。有著一整套完整的軟件信息系統(tǒng)，把所有可以檢測(cè)到的氣體種類我們有效的劃分開實(shí)現(xiàn)全部智能化的識(shí)別系統(tǒng)?？蛻艨梢愿鶕?jù)不同的檢測(cè)場(chǎng)景搭配不同的傳感器；使得無(wú)人機(jī)氣體檢測(cè)非常靈活不受荷載的影響。數(shù)據(jù)采集主要如下圖所示。

　　　　3傳輸協(xié)議

根據(jù)7NE系列氣體傳感器的通訊方式可以采用模擬電壓、模擬電流、TTL、RS485，我司的采用的是RS485、TTL兩組通訊方式。

串口波特率9600，校驗(yàn)位無(wú)，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位；數(shù)值為Hex

七、數(shù)據(jù)對(duì)比無(wú)人機(jī)污水檢測(cè)/毒氣檢測(cè)

     國(guó)控點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比100小時(shí)同期對(duì)比

八、應(yīng)用市場(chǎng)無(wú)人機(jī)污水檢測(cè)/毒氣檢測(cè)