本实用新型涉及环境监测技术领域，具体涉及一种基于四旋翼飞行器的空气采集系统。
背景技术：
为了做好大气污染治理，需要在一些特殊的产业区，对其空气质量进行检测。例如钢铁厂附近空气中的二氧化硫、一氧化氮，炼铝厂附近空气中的硫化物等。而对于大范围的空气采样来说，这是一个很困难的问题。
传统的空气样品采集主要分为人工携带采集仪的现场采集和固定点样品采集。这两种采集方式各有利弊，前者灵活性高，但人力成本和时间成本较高，同时采集精度低；后者虽然采集精度高，但固定投资较大，同时该采集方法需要持续维护并占用土地。对于普通的科学研究团队来说这两种样品采集方式均成本过高，且当采集地为危险环境时，人工采集有较大风险。近年来，旋翼无人机得到了快速的发展，我国也开放了低空飞行权限，这些都使得无人机的使用越来越广泛了。无人机在环境监测方面己经有较多的尝试，无人机的低成本和易操作性也可以满足了一般科研团队和环境保护监测部门对环境样品采集的需求。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种基于四旋翼飞行器的空气采集系统，该空气采集系统适用于日常空气质量和雾霾及环境检测，尤其适用于通行困难或有危险的地区。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：基于四旋翼飞行器的空气采集系统，它包括无人机、空气采集系统、无线通信系统和空气采集系统主控器；所述无人机、所述空气采集系统和所述无线通信系统分别与所述空气采集系统主控器连接；所述空气采集系统包括舵机和活塞装置，所述舵机与所述空气采集系统主控器连接，所述舵机与活塞装置机械连接，驱动活塞往复运动；所述空气采集系统、所述无线通信系统和所述空气采集系统主控器均设置在无人机上。
进一步地，所述空气采集系统还包括空气分析辅助系统，所述空气分析辅助系统包括温度传感器、湿度传感器和气压传感器，所述温度传感器、所述湿度传感器和所述气压传感器分别与所述空气采集系统主控器连接。
进一步地，所述空气采集系统还包括自主避障系统，所述自主避障系统包括红外避障传感器，所述红外避障传感器与所述空气采集系统主控器连接。
进一步地，所述空气采集系统还包括实时监测系统，所述实时监测系统包括GPS模块和图像采集传输模块，所述GPS模块和所述图像采集传输模块分别与所述空气采集系统主控器连接。
进一步地，所述空气采集系统还包括采集保护系统，所述采集保护系统包括风速传感器，所述风速传感器与所述空气采集系统主控器连接。
进一步地，所述空气采集系统还包括存储装置，所述存储装置为移动硬盘，所述移动硬盘与所述空气采集系统主控器连接。
进一步地，所述空气采集系统主控器采用STM32F103C8T6处理器。
进一步地，所述无人机为四旋翼飞行器。
本实用新型具有以下优点：
1.自主避障；在空气采集的过程，由于飞行器沿预定路线自主飞行，为避免其与障碍物相撞，通过红外传感，让飞机自行感知身前的障碍物，并对其作出相应的躲避，保证了空气采集过程中的实施性。
2.采集保护；飞行器对于天气的依赖性相对较大，为避免在其空气采集的过程中所遇环境恶劣，风速过大，使得飞行器不能飞行，飞行器设定风速报警值，当检测到风速超过报警值时，飞行器自动切换模式自主返航，保证了空气采集的安全性。
3.辅助系统；将空气采集时飞行器所处的环境参数记录下来，能更好地帮助后续分析，保证了空气采集的完整性。
附图说明
图1为本实用新型的模块结构示意图。
具体实施方式
如图1所示为本实用新型的模块结构示意图，基于四旋翼飞行器的空气采集系统，包括无人机、空气采集系统、无线通信系统和空气采集系统主控器；所述无人机、所述空气采集系统和所述无线通信系统分别与所述空气采集系统主控器连接；所述空气采集系统包括舵机和活塞装置，所述舵机与所述空气采集系统主控器连接，所述舵机与活塞装置机械连接，驱动活塞往复运动；所述空气采集系统、所述无线通信系统和所述空气采集系统主控器均设置在无人机上。
本实用新型的空气采集系统是以无人机为载体的空气采集装置，对检测点空气的采集并保存。空气采集系统包括舵机和活塞装置，其中，舵机与空气采集系统主控器连接，舵机与活塞装置机械连接，驱动活塞往复运动，使用时，无人机根据控制飞到监测点，然后空气采集系统主控器通过控制舵机驱动活塞运动来抽取检测点的空气。
所述空气采集系统还包括空气分析辅助系统，所述空气分析辅助系统包括温度传感器、湿度传感器和气压传感器，所述温度传感器、所述湿度传感器和所述气压传感器分别与所述空气采集系统主控器连接。空气分析辅助系统的设置是为了辅助空气分析工作的进行，空气分析辅助系统设置有温度传感器、湿度传感器和气压传感器，能够在空气采集系统采集空气样本的同时，对检测点的环境参数进行相应的记录，以辅助后续的空气分析工作。
所述空气采集系统还包括自主避障系统，所述自主避障系统包括红外避障传感器，所述红外避障传感器与所述空气采集系统主控器连接。在空气采集的过程，由于飞行器沿预定路线自主飞行，为避免其与障碍物相撞，通过红外传感，让飞机自行感知身前的障碍物，并对其作出相应的躲避，保证的空气采集过程中的实时性。
所述空气采集系统还包括实时监测系统，所述实时监测系统包括GPS模块和图像采集传输模块，所述GPS模块和所述图像采集传输模块分别与所述空气采集系统主控器连接。实时监测系统一方面通过GPS模块对无人机的位置进行定位，另一方面通过图像采集传输模块采集飞行环境的图像信息并传输回地面，方便使用者确定何时何地进行空气采样。
所述空气采集系统还包括采集保护系统，所述采集保护系统包括风速传感器，所述风速传感器与所述空气采集系统主控器连接。由于高空与地面的风速相差很大高空飞行，危险系数较高，为减少安全隐患，采用风速传感器对飞行器所处环境的风速进行检测，当环境的风速超过飞行器平稳飞行的限度时，飞行器将自主回到初始位置。
所述空气采集系统主控器采用STM32F103C8T6处理器。
所述无人机为四旋翼飞行器。
通过在空气采集系统主控器中设置航线，使四旋翼飞行器沿预定航线飞行，并通过GPS模块得到四旋翼飞行器的实时位置，通过图像采集传输模块采集环境的图像信息并传回地面，通过传感器检测环境的温度、湿度、气压、风速等信息并通过无线通信系统传输回地面。当四旋翼飞行器到达预定地点后，四旋翼飞行器自主悬停，并发送信息给地面，地面的控制端发送指令给空气采集系统主控器，空气采集系统主控器通过控制舵机驱动活塞运动来抽取检测点的空气。当空气收集完毕后，无人机再次向地面发送指令，此时，地面控制端控制四旋翼飞行器切换模式，让四旋翼飞行器自主返航。