旋翼机水质采集器

一、背景

近年来，受人类活动的影响，水资源污染越来越严重，近半数水资源受到严重污染。目前我国的水质监测领域主要依靠人工监测和无人船监测以及用卫星进行遥感拍摄来完成，人工监测需要实地采样，周期长，工作效率低，需要消耗大量人力物力；无人船监测在水面受到严重污染或有大量漂浮物时也会使无人船受到阻碍和污染，在水域环境上有一定的局限性；卫星遥感拍摄分辨率比较低，受大气影响比较严重。

为提高水质监测的效率、减少人力劳动和能源的浪费，圣凯安科技研究生产出了旋翼机自动水样采集、水质监测装置，利用旋翼机系统取样完全取代传统的人工取样方式，使水质取样变得更快捷、高效和智能。较好的弥补了传统上的缺陷，提高了水质监测的自动化、精确化、信息化水平。

旋翼机自动水质监测采样装置具有良好的稳定性和操控性，定位准确、起降灵活，安全性高，可在其上搭载盛水容器和抽水装置，根据匹配的位置信息点，飞行到湖中央上空后，在距湖面以上两米空中进行取水。这样有利于节约成本，而且工作效率高，能够快速及时的发现湖水质量问题。

二、产品简介 

圣凯安科技推出的旋翼机自动水质采样装置是专为旋翼机水质环境资源检测而生产设计的一款产品。此款取水装置分为0.5L、1L、5L、10L等容量，水量保证率100%。旋翼机自动水质采样装置采用耐腐蚀的高合成材料制作其表面吸附和解吸对水质的影响几乎可以忽略，独特的机构设计，采集瓶在下沉过程中水是从采集器底部进入采集瓶的，达预定采样深度后，所有之前进入采集器内的水都将被预定深度上的水所置换，因此在下沉过程中不存在污染之说。上升过程采集瓶底部和头部全部自动密封，从而使上升过程也不存在污染之说。旋翼机自动水质采样装置适用于有机物、油脂类、微生物（细菌）等指标的水样采集和含酸碱等腐蚀性的水样采集，我司的旋翼机自动取水装置装配了我司自主研发的升放装置可以实时显示下放取样精度的深度。

三、使用方法：

   通过安装支架把旋翼机自动水质采样装置与旋翼机固定好，预设置好采样水的深度，到旋翼机到达采集区按一下采集键，固定采样瓶的支架自动松开采样瓶，采样瓶会自动沉入预设置的采样深度，等待1分钟采样完毕需轻按一下上升键，采样瓶自动上升到支架上至此完成采集过程。

四、产品性能：

1. 采样瓶采用合成材料，坚固耐用，使用寿命长。

2. 独特的结构设计，取水深度可以自行设置，取样便捷。

3. 多种安装支架可以与大部分旋翼机型号安装，采样器一键式采样，操作简单

4. 适应环境能力强，能采集江河水、湖泊水、海水、腐蚀性液体样品。

5. 多种规格采样瓶，任君选择。

6. 蜗轮蜗杆自锁结构，在断电的情况下也能稳定可靠；

7. 导线轮自动分线功能，采水器在上升过程中，导线会自动均匀的缠绕在辊子上而不发生局部堆积

8. 有独特的密封阀门结构，依靠水的浮力开启，重力关闭，实现遇水自动启闭功能

旋翼机气体检测方案

 一、背景

     随着我国近几年来大气污染状况越来越严重，特别雾霾（颗粒物PM2.5、PM10等）在污染物中所占的比例越来越重，因此我国的大气污染检测与治理的任务也越来越重。国家对此也在大多数城市布设或者完善了颗粒物、气体检测设备，形成了国控点结合省空点分布密集的地面污染源检测网。

     然而我们也能清除的看到，依据国控点地面检测数据所作出的预测与实际环境污染状况的发展还是存在较大差距，此外，依据地面监测数据所实施的治理手段，如地面洒水、建筑工地遮盖、交通限行、工业限产、锅炉改造、脱硫脱硝处理等方案，效果也不尽如人意。

    作为继航空、航天遥感后的第3代遥感技术的旋翼机遥感技术, 具有立体监测、响应速度快、监测范围广、地形干扰小等优点, 是今后进行大气突发事件污染源识别和浓度监测的重要发展方向之一。

     但是由于旋翼机的载荷有限．要完成高精度的大气环境监测工作需要高精度的传感器荷载．而传统传感器往往在体积、重量等方面的限制可供选择的不多。因此．深圳市圣凯安科技有限公司研究开发适合旋翼机搭载的小型．轻型传感器荷载来实现旋翼机大气污染监测、旋翼机固定污染物。

二、旋翼机气体检测荷载特点

●上千种气体传感器可以随时更换，系统带有自动识别功能。

●外壳防水、防风、防尘、防撞击设计

●实时显示监测数据，并生成对应的趋势曲线。

●可查看历史实时数据，并同时生成曲线分析图，列表和图表样式显示历史数据，方便对比查看。

●同时显示经纬度、高度、飞机状态、温度、湿度、PM1、PM2.5、PM10、上千种气体实时浓度值。

●检测精度可达到ppb级。

●实时无线传输数据到地面端，也可以通过GPRS实时传输到服务器。

三、旋翼机气体检测荷载参数

●适用：多旋翼旋翼机、固定翼

●检测气体：PM2.5、PM10、NO2、SO2、CO、O3、VOC等

●电化学、激光

●重量：1000克（7参数）

●尺寸：220×145×60mm

●供电：12-24V

●数据传输方式：GPRS /数传

●工作环境温度：(-30~+60)℃

●工作环境湿度：(15 ~ 95)% RH 无凝露

●设备寿命：气体器件寿命2年

四、无人气体检测荷载尺寸图

五、旋翼机气体软件界面及数据分析

      地面接收系统的软件Green Ear是专门设计的可用于上述监测检测数据接收、解码、显示、处理、报告并向云端上传的专用软件，它与通用飞控软件Mission Planner相结合，在获取飞行路径规划及飞行器飞行姿态数据的基础上加我司的气体检测设备的实时浓度值进行数据分析融合，并支持多探测器同步数据回传和处理功能。

    数据分析平台，主要功能应包括实时数据展示、历史数据查询、区域的GPS经纬度、时间等信息同步传回地面接收系统。

(1)实时数据展示

   平台可对各类监测数据进行实时展示。将空气质量气体传感器数据、有毒气体应急监测数据汇入到统一平台，统一管理，综合展示。气体传感器数据以不同颜色代表不同污染级别。

(2)历史数据查询

   将各点位的历史监测数据进行简单的统计分析，例如日变化分析、时间序列分析等，帮助采购方节约手动分析时间成本，同时还能够帮助采购方了解基本污染状况。

六、旋翼机气体检测系统

1 系统结构及工作原理

这套系统主要包括无人飞行器、NE sensor气体检测、数传/GPRS、地面站/服务器、数据处理软件等构成。主要的作用于检测大气空气质量AQI与应急检测有毒有害气体，其精度可以达到1PPB。改变了传统固定点的检测使得气体检测变得灵活、快速、准确、方便。

2 气体浓度数据采集的软件实现

　　气体检测这块有着成千上万种气体种类、量程、精度等。我司为了简化用户的操作与成本。我司特设计一套7NE系列的传感器。有着一整套完整的软件信息系统，把所有可以检测到的气体种类我们有效的划分开实现全部智能化的识别系统。客户可以根据不同的检测场景搭配不同的传感器；使得旋翼机气体检测非常灵活不受荷载的影响。数据采集主要如下图所示。

　　　　3传输协议

根据7NE系列气体传感器的通讯方式可以采用模拟电压、模拟电流、TTL、RS485，我司的采用的是RS485、TTL两组通讯方式。

串口波特率9600，校验位无，8个数据位，1个停止位；数值为Hex