1.本实用新型涉及环境监测技术领域，尤其涉及一种无人机载远航可控大气颗粒物滤膜连续采样系统。
背景技术：2.大气中的颗粒物粒径小，比表面积大，传输距离远，易富集有毒有害物质，还会影响太阳和地面辐射。大气颗粒物不仅与人体健康密切相关，也可对区域和全球气候产生影响。研究颗粒物的化学组成、老化机制和时空分布等对研究大气污染成因和防控政策制定尤为重要。
3.传统的大气颗粒物监测手段主要包括地面定点监测、系留气球监测、铁塔监测、飞机高空监测和近地轨道卫星遥感监测等。这些监测手段各有优缺点，譬如定点监测和气象铁塔监测地点固定，不易移动，监测的范围和高度不够灵活。系留气球监测范围较小，且受到天气因素影响较大，收放气球也费时费力。飞机高空监测受飞行高度和速度的限制，对于近地面的连续观测效果也不理想，并且成本较高。近地轨道卫星则难以根据使用研究需求进行指定或日常的实时监测，并且尚无法获得颗粒物组分的数据。
技术实现要素：4.有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种无人机载远航可控大气颗粒物滤膜连续采样系统，旨在在较低成本下获取不同垂直高度大气颗粒物样品。
5.本实用新型的实施例提供一种无人机载远航可控大气颗粒物滤膜连续采样系统，包括：
6.无人机平台，用于控制无人机按照路径巡航或悬停；
7.安装架，固定在所述无人机平台的底端，所述安装架上设有安装位；以及，
8.采样装置，固定在所述安装位上，所述采样装置包括采样箱、颗粒物切割器、滤膜、走纸机构及采样泵，所述颗粒物切割器设于所述采样箱的上方，并与所述采样箱连通，所述滤膜设于所述采样箱内，并与所述颗粒物切割器位置相对应，所述走纸机构设于所述采样箱内供所述滤膜安装，用于更换所述滤膜的采样点位，所述采样泵设于所述采样箱底部，用于抽气。
9.可选地，所述走纸机构包括：
10.底座，所述底座的上方凹设有一圆槽；
11.上盖，所述上盖设于所述圆槽的口处，以形成气室，所述上盖的偏心处设有一采样口，用于与所述颗粒物切割器连通；
12.环形转盘，转动设于所述气室内，所述环形转盘内设有一圈内齿，所述环形转盘的上端面用于供所述滤膜安装；
13.主齿轮，设于所述环形转盘内，并与所述环形转盘的内齿相啮合；
14.压膜环，压设于所述环形转盘的上方，以将所述滤膜固定在所述环形转盘上；以
及，
15.驱动电机，所述驱动电机的输出轴与所述主齿轮连接，以驱动所述主齿轮转动。
16.可选地，所述走纸机构还包括密封圈，所述密封圈设于所述底座与所述上盖之间，以增加所述气室的气密性。
17.可选地，所述环形转盘向上凸设有定位柱，所述压膜环上对应位置处设有与所述定位柱相适配的定位孔，以在所述定位柱与所述定位孔相配合时，所述压膜环与所述环形转盘位置固定。
18.可选地，所述颗粒物切割器包括从下到上依次连接的切割器底托、颗粒物收集板、冲击板、入口套和风罩，所述颗粒物收集板和所述冲击板位于所述切割器底托内，所述入口套和所述风罩与所述切割器底托通过螺纹连接可拆卸，其中，所述冲击板上设有颗粒物冲击孔。
19.可选地，所述颗粒物收集板的上侧面涂抹凡士林。
20.可选地，所述颗粒物切割器为tsp切割器、pm
10
切割器、pm
2.5
切割器中的任意一种。
21.可选地，还包括直流电源，所述直流电源可拆卸安装于所述采样箱内，用于为所述无人机平台和所述采样装置供电。
22.可选地，所述安装架包括方形固定板和安装于所述方形固定板下端的四根连接杆，四根所述连接杆的下端分别与所述采样箱的上端固定连接，以在四根所述连接杆之间形成空间供所述颗粒物切割器容置。
23.可选地，所述无人机平台包括八旋翼无人机。
24.本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型的无人机载远航可控大气颗粒物滤膜连续采样系统通过将采样装置固定在无人机平台上，利用无人机平台的操作便捷简单、稳定性好、灵活性高、安全性高、受天气影响较小、成本较低的特点，利用无人机带着采集装置到目标高度的大气层中进行颗粒物的采样，可以降低成本的同时，操作简单，且可以收集目标高度的颗粒物样品。同时，采样装置通过设置颗粒物过滤器和滤膜进行收集颗粒物样品的收集，同时在采样箱内设置走纸机构，可以更换滤膜相对颗粒物切割器的采样点位，使得同一张滤膜可以在不同的位置多次进行采样，从而获取多个样品，实现不同高度大气颗粒物的连续采样。
附图说明
25.图1是本实用新型提供的无人机载远航可控大气颗粒物滤膜连续采样系统的一实施例的正视示意图；
26.图2是图1中采样装置的示意图；
27.图3是图2中走纸机构的内部示意图；
28.图4是图2中颗粒物切割器的分解示意图；
29.图5是图4中冲击板的正视示意图。
30.图中：无人机平台1、安装架2、固定板21、连接杆22、采样装置3、采样箱31、颗粒物切割器32、切割器底托321、颗粒物收集板322、冲击板323、颗粒物冲击孔323a、入口套324、风罩325、滤膜33、走纸机构34、底座341、上盖342、采样口342a、环形转盘343、主齿轮344、压膜环345、驱动电机346、密封圈347、采样泵35、直流电源4。
具体实施方式
31.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。
32.请参考图1至图5，本实用新型提供的一种无人机载远航可控大气颗粒物滤膜连续采样系统，包括无人机平台1、安装架2和采样装置3，无人机平台1用于控制无人机按照路径巡航或悬停；安装架2固定在所述无人机平台1的底端，所述安装架2上设有安装位；采样装置3固定在所述安装位上，所述采样装置3包括采样箱31、颗粒物切割器32、滤膜33、走纸机构34及采样泵35，所述颗粒物切割器32设于所述采样箱31的上方，并与所述采样箱31连通，所述滤膜33设于所述采样箱31内，并与所述颗粒物切割器32位置相对应，所述走纸机构34设于所述采样箱31内供所述滤膜33安装，用于更换所述滤膜33的采样点位，所述采样泵35设于所述采样箱31底部，用于抽气。
33.相对于现有技术的观测手段，无人机作为一种新型的监测系统，操作便捷简单、稳定性好、灵活性高、安全性高、受天气影响较小、成本较低。它不仅能够更好的对突发环境事件进行应急监测，还可以到达许多人工无法到达的区域，快速采集大气环境样本，具有良好的时效性。
34.本技术中通过将采样装置3固定在无人机平台1上，利用无人机平台1的操作便捷简单、稳定性好、灵活性高、安全性高、受天气影响较小、成本较低的特点，利用无人机带着采集装置到目标高度的大气层中进行颗粒物的采样，可以降低成本的同时，操作简单，且可以收集目标高度的颗粒物样品。本实施例中，采样装置3通过设置颗粒物过滤器和滤膜33进行收集颗粒物样品的收集，同时在采样箱31内设置走纸机构34，可以更换滤膜33相对颗粒物切割器32的采样点位，使得同一张滤膜33可以在不同的位置多次进行采样，从而获取多个样品，实现不同高度大气颗粒物的连续采样。
35.本实施例中，所述无人机平台1包括八旋翼无人机，当然，在实际应用过程中，无人机平台1也可以包括其他类型的无人机，此处不做限制。
36.进一步地，参照图3所示，所述走纸机构34包括底座341、上盖342、环形转盘343、主齿轮344、压膜环345和驱动电机346，所述底座341的上方凹设有一圆槽；所述上盖342盖设于所述圆槽的口处，以形成气室，所述上盖342的偏心处设有一采样口342a，用于与所述颗粒物切割器32连通；环形转盘343转动设于所述气室内，所述环形转盘343内设有一圈内齿，所述环形转盘343的上端面用于供所述滤膜33安装；主齿轮344设于所述环形转盘343内，并与所述环形转盘343的内齿相啮合；压膜环345压设于所述环形转盘343的上方，以将所述滤膜33固定在所述环形转盘343上；所述驱动电机346的输出轴与所述主齿轮344连接，以驱动所述主齿轮344转动。
37.通过底座341和上盖342形成一个气室，将滤膜33设置在气室内进行收集颗粒物样品，通过环形转盘343和压膜环345对滤膜33进行固定，滤膜33上对应采样口342a的位置位于上盖342的偏心处，也即位于滤膜33的偏心处，再通过在环形转盘343内设置与主齿轮344相啮合的内齿，通过驱动电机346驱动主齿轮344旋转一定的角度，从而带动环形转盘343旋转一定的角度，进而带动滤膜33旋转一定的角度后，滤膜33上对应所述采样口342a的位置就发生了转动，从而在驱动电机346每驱动滤膜33转动一次，采样装置3即获取一个新的滤膜33采样位置，即在采样过程中不需要更换滤膜33，就可以实现多次采样。本实施例中，最
多可实现12次采样，即可以通过提前设定驱动电机346的参数，对环形转盘343的旋转角度进行12次划分，每一次转动滤膜33在圆周方向都处于不同的区域对应采样口342a进行采样，这样，一次采集过程中，可以获得12个样品，这12个样品可以通过控制无人机平台1在不同高度、不同区域进行采样，也可以一次性在同一高度同一区域进行采样。
38.进一步地，所述走纸机构34还包括密封圈347，所述密封圈347设于所述底座341与所述上盖342之间，以增加所述气室的气密性。
39.进一步地，所述环形转盘343向上凸设有定位柱，所述压膜环345上对应位置处设有与所述定位柱相适配的定位孔，以在所述定位柱与所述定位孔相配合时，所述压膜环345与所述环形转盘343位置固定。通过设置定位柱和定位孔，有助于进一步固定环形转盘343和压膜环345，防止滤膜33在随环形转盘343转动过程中发生相对移动，避免多次采样过程中，获取的颗粒物样品混合有与位置信息不对应的颗粒物。
40.进一步地，参照图4和图5所示，所述颗粒物切割器32包括从下到上依次连接的切割器底托321、颗粒物收集板322、冲击板323、入口套324和风罩325，所述颗粒物收集板322和所述冲击板323位于所述切割器底托321内，所述入口套324和所述风罩325与所述切割器底托321通过螺纹连接可拆卸，其中，所述冲击板323上设有颗粒物冲击孔323a。此处，通过改变颗粒物冲击孔323a和冲击板323的型号、或者通过增加和减少数量可以改变颗粒物切割器32采集的颗粒物粒径。其中，通过设置入口套324和风罩325与切割器底托321通过螺纹可拆卸连接，可以根据需要将收集板和冲击板323拆下，即可采集总悬浮颗粒物。此处，所述颗粒物收集板322的上侧面涂抹凡士林，有助于去除掉非收集粒径段的大粒径颗粒物。
41.进一步地，所述颗粒物切割器32为tsp切割器、pm
10
切割器、pm
2.5
切割器中的任意一种。此处，颗粒物切割器32处于较为成熟的结构，此处不过多介绍，在实际检测过程中，可以根据实际需要选择对应型号的颗粒物切割器32。
42.进一步地，还包括直流电源4，所述直流电源4可拆卸安装于所述采样箱31内，用于为所述无人机平台1和所述采样装置3供电。通过设置直流电源4可拆卸的安装在采样箱31内，既可以通过外接导线与无人机电池连接为无人机电池供电，提高无人机的续航能力，也可以为采样装置3供电，使得一次可以采集多个样本。
43.进一步地，所述安装架2包括方形固定板21和安装于所述方形固定板21下端的四根连接杆22，四根所述连接杆22的下端分别与所述采样箱31的上端固定连接，以在四根所述连接杆22之间形成空间供所述颗粒物切割器32容置。通过方形固定板21，一侧与无人机平台1固定，另一端固定四根连接杆22，在四根连接杆22内形成一个安装空间来容纳颗粒物切割器32，再通过连接杆22与采样箱31进行固定，利用方形固定板21和四根连接杆22也有助于保证采样箱31安装的平整。
44.在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清晰及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本技术请求保护的范围。
45.在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
46.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。