无人机的高空粉尘浓度监测方案

一、概述

我们所说的粉尘，是指飘浮在空中，不能自由降落到地面的固体形式的颗粒。粉尘的名字有许多种，比如气溶胶、灰尘、尘埃、烟尘、PM2.5、PM10、TSP、矿尘、沙尘、粉末等，关于这些名词，其实并没有严格的界定。

现在应用于粉尘浓度检测的各类粉尘仪已经很普遍了，这些粉尘浓度检测仪器有便携式、有在线式，但是大多数都是应用于陆地上的空气质量检测，应用于空中的或者海平面上的粉尘浓度检测仪并不多见。针对市场上的这种需求，我们设计了一款集成到无人机上的空气质量检测仪，实现了对空中的粉尘浓度检测。

该系统可以导入粉尘浓度检测仪数据，可以将分布于各个监测点位的粉尘仪组成监测网络，将监测数据通过无线方式实时地采集到监控平台电脑，并可对数据进行有效的统计分析、曲线显示、导出EXCEL表格存储等操作。

无人机检测粉尘

二、网络拓扑

网络拓扑图

三、粉尘检测原理

光散射法粉尘检测是由组装在一起的感应器和数据处理器组成。感应器是数据采集的关键部件，该部件的原理是将激光束经过一组非球面镜变成一束功率密度均匀分布的细测量光束，在光束轨迹的侧前方为一前焦点落在光束轨迹上，后焦点落在一光电转换器上的散射光收集透镜组，当一流动的取样空气通过激光束与散射光收集镜组的前焦点交汇处时，空气中的尘埃粒子发出与其物理尺寸相对应的散射光，散射光经过光学透镜收集，在后焦点处由光电转换器件接受并转换成相应的电信号。感应器的采样气体进口设在仪器的顶端位置。采集空气的动力源是一无刷直流风机。数据处理器则将感应器收集到的电信号经过电子切割器将大粒子分离掉以后，由微处理器进行湿度、质量浓度等换算。最终的测量结果由显示器显示、储存或打印。

四、粉尘仪工作参数液晶中文显示，128*64点阵，液晶带蓝色背光，方便夜间应用

1. 1. 具有内置实时时钟，测量数据带时间存储，方便用户的统计与分析；
2. 2. 可同时测量PM10与PM2.5;
3. 3. 可吸入颗粒物测量范围：0.001~10mg/m；
4. 4. 相对测量误差：≤±10%；
5. 5. 检测灵敏度：0.001mg/m；
6. 6. 采样时间：可预置8组采样时间，每组的测量与停止时间在0~99分钟内均可设置；
7. 7. 数据存储容量：系统分为10个数据存储区，每区200组数据，共可存储10区2000组数据；
8. 8. 配接打印机：微型打印机，通过数据线与主机连接，直接打印；
9. 9. 通过串口将测量数据传输到电脑。
10. 10. 工作电源：内置电池，交直流两用；在内置电池充足电的情况下，可连续测量8小时。

五、粉尘仪数据无线传输原理

粉尘仪数据通过Zigbee传输模块，以无线的方式传输到接收平台，Zigbee是一款性能稳定的无线传输模块，其传输距离最远可达1.6Km（可视、开阔地），传输频率为2.4G，可自由组网。

六、上端数据接收平台软件

粉尘仪数据软件配套无线数据接收模块，可接收粉尘仪发送过来的实时数据，并可以对粉尘仪进行反向控制；