[發(fā)明專利]一種大氣成分采樣系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610123671.6
• 申請(qǐng)日: 2016-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN105784428B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王光偉;萬(wàn)撒特;王仕琴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心;王仕琴
• 主分類號(hào): G01N1/22
• 分類號(hào): G01N1/22
• 代理公司: 石家莊元匯專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 13115
• 代理人: 周大偉

本發(fā)明涉及一種大氣成分采樣系統(tǒng)，屬于大氣監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，該采樣系統(tǒng)包括通過電纜連接的地面移動(dòng)供電裝置和飛行器、連接在飛行器上的采樣裝置，地面移動(dòng)供電裝置中設(shè)置有用于電纜收放的電纜卷取裝置，采樣裝置包括控制器、借助于云臺(tái)定位的旋轉(zhuǎn)式氣體收集機(jī)構(gòu)以及一組氣體采樣器，所述的一組氣體采樣器借助控制器對(duì)旋轉(zhuǎn)式氣體收集機(jī)構(gòu)的控制形成對(duì)大氣成分的分時(shí)、多參數(shù)采樣機(jī)構(gòu)，氣體采樣器包括多個(gè)種類，該采樣系統(tǒng)在工作時(shí)，一次起飛就能夠?qū)崿F(xiàn)多位置、多項(xiàng)目的大氣成分采集工作，效率大大提高，不同位置間的采集工作間隔時(shí)間較短，可以提供短時(shí)間范圍內(nèi)不同位置的大氣成分?jǐn)?shù)據(jù)，對(duì)于研究的參考性較好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于大氣監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大氣成分采樣系統(tǒng)。

背景技術(shù)

大氣邊界層是直接受地表影響最強(qiáng)烈的垂直氣層，近幾十年來，由于城市大氣污染日益嚴(yán)重，人類活動(dòng)對(duì)大氣環(huán)境的影響越來越明顯，人們愈加關(guān)注城市對(duì)環(huán)境和大氣的影響，從而推動(dòng)了城市大氣邊界層的研究。通過對(duì)大氣邊界層中的主要污染物的分析，例如總懸浮顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等濃度的分析，可以更精確的掌握大氣邊界層的污染情況。

目前，對(duì)大氣邊界層進(jìn)行觀測(cè)和采樣的主要方法是利用氣象鐵塔或者系留氣球。氣象鐵塔是城市邊界層研究很好的平臺(tái)，但實(shí)際操作中，氣象塔的數(shù)量、范圍、成本以及效率上都無法滿足采樣要求；系留氣球是對(duì)城市邊界層研究的很好工具，但是系留氣球在高空的穩(wěn)定控制、回收以及攜帶儀器方面也無法滿足現(xiàn)代的采樣要求。因此，城市邊界層污染物的采集需要更便利、更高效的采樣系統(tǒng)。近年來，小型多旋翼飛行器得到了廣泛的關(guān)注和快速的發(fā)展，相對(duì)于傳統(tǒng)飛行器，是一種從機(jī)械結(jié)構(gòu)上具有低慣性，穩(wěn)定性更好的飛行器。

多旋翼飛行器可通過搭載多種傳感器來獲取多個(gè)方面的數(shù)據(jù)，但是電池的單位質(zhì)量?jī)?chǔ)能強(qiáng)度非常有限，必須通過增加電池?cái)?shù)量來延長(zhǎng)續(xù)航時(shí)間，電池本身的重量又極大程度降低了飛行器的載重能力，飛行器只能搭載小型照相機(jī)或傳感器短時(shí)間飛行，無法滿足長(zhǎng)時(shí)間的飛行要求。申請(qǐng)?zhí)枮?01210597187.9的專利文件公開了一種電纜供電的多旋翼飛行器系統(tǒng)，此專利雖然提出了利用電纜給飛行器供電，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間飛行的想法，但是供電系統(tǒng)采用從地面以能滿足無刷電機(jī)的低電壓輸送電能，無法滿足大載重大功率飛行器的供電要求；申請(qǐng)?zhí)枮?01320011037.5的專利文件公開了一種機(jī)載空氣采樣裝置，該裝置主要用來采集大氣中的氣溶膠和小分子顆粒，無法采集空氣中其他成分，每次只能進(jìn)行一個(gè)樣品的采集，功能單一、效率較低。因此，設(shè)計(jì)一種能夠長(zhǎng)時(shí)間、高效率工作的機(jī)載空氣、水汽等不同樣品的采集系統(tǒng)已經(jīng)成為研究大氣邊界層的迫切需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)和不足，提供了一種大氣成分采樣系統(tǒng)，該系統(tǒng)以電纜供電的飛行器為平臺(tái)進(jìn)行大氣邊界層的采樣作業(yè)，能夠搭載多種傳感器進(jìn)行不同項(xiàng)目的檢測(cè)，而且飛行時(shí)間長(zhǎng)，能夠滿足空中長(zhǎng)時(shí)間采樣的需求。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案是：

一種大氣成分采樣系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括帶有采樣裝置的飛行器和地面移動(dòng)供電裝置，飛行器、采樣裝置通過電纜均與地面移動(dòng)供電裝置連接，關(guān)鍵點(diǎn)是，所述的采樣裝置包括控制器、借助于與飛行器連接的云臺(tái)定位的旋轉(zhuǎn)式氣體收集機(jī)構(gòu)以及一組氣體采樣器，控制器、旋轉(zhuǎn)式氣體收集機(jī)構(gòu)均借助電纜與地面移動(dòng)供電裝置連接，所述的一組氣體采樣器借助控制器對(duì)旋轉(zhuǎn)式氣體收集機(jī)構(gòu)的控制形成對(duì)大氣成分的分時(shí)、多參數(shù)采樣機(jī)構(gòu)。

所述的旋轉(zhuǎn)式氣體收集機(jī)構(gòu)包括真空泵、與真空泵輸出端連接的轉(zhuǎn)接裝置、設(shè)置于云臺(tái)下端面的轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤上設(shè)置有環(huán)形陣列排布的一組氣體收集口，所述的一組氣體采樣器與各個(gè)氣體收集口一一對(duì)應(yīng)連接，轉(zhuǎn)接裝置中設(shè)置有與氣體收集口插接式配合的伸縮式轉(zhuǎn)換接頭，真空泵與轉(zhuǎn)接裝置均與控制器相連。