1.本发明涉及环境监测以及无人机领域，具体的说是一种环境监测无人机。


背景技术：

2.随着我国近几年来环境污染状况日益严峻，以及人们对环保意识的逐渐增强的背景下，因此我国的环境污染监测与治理的任务也越来越重。由于无人机监测具有立体监测、响应速度快、监测范围广、地形干扰小的优点，因此无人机在环境监测领域的运用越来越广泛。无人机对环境监测工作是靠无人机上的环境监测传感器实现的，一般会在无人机上会搭载温度传感器、湿度传感器、颗粒物传感器、voc传感器，二氧化氮传感器、二氧化硫传感器、一氧化碳传感器、臭氧传感器、甲烷传感器、硫化氢传感器等多种环境监测传感器，用于对环境进行多方位监测。但目前的环境监测无人机只能对空气环境进行监测，当监测到某一地域空气环境异常时，不能对该地域的土壤及水源进一步采样检测，无法做到对环境的全面监测，从而不利于环境污染进行分析治理。


技术实现要素：

3.针对现有技术中的问题，本发明提供了一种环境监测无人机。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种环境监测无人机，包括无人机本体、环境监测传感器组、摄像机、采样机构、支撑机构，用于对大气环境进行监测的所述环境监测传感器组固定安装于所述无人机本体的顶部，用于摄像监控的所述摄像机固定安装于所述无人机本体底面的前端，用于进行土样、水样采集的所述采样机构固定安装于所述无人机本体底面的中部，用于进行支撑防护的所述支撑机构固定安装有所述无人机本体的下方；
5.所述采样机构包括安装座、安装箱、土壤采样机构、水采样机构、气泵，所述安装座固定安装于所述无人机本体的底面，所述安装座的内部安装有电源接口和信号接口，所述电源接口与所述无人机本体的内部电源连通，所述信号接口与所述无人机本体的内部控制系统连通，所述土壤采样机构、所述水采样机构以及所述气泵均固定安装于所述安装箱内，所述安装箱内部的上端安装有顶板，所述顶板顶部安装有分别与所述电源接口和所述信号接口对应的电源接头和信号接头，且所述电源接头和所述信号接头均与所述土壤采样机构、所述水采样机构以及所述气泵连接，所述安装箱顶部的外圈固定安装有连接板，所述安装箱的上端插装于所述安装座的底面，且所述连接板与所述安装座之间通过螺栓可拆卸式固定连接；
6.所述支撑机构包括两组连杆、两组支撑杆、加固支杆、两组环形气囊，两组所述连杆分别略微向外倾斜安装于所述无人机本体的底面，两组所述连杆的底端均固定安装有所述支撑杆，两组所述连杆之间固定连接有所述加固支杆，两组所述支撑杆上均固定套装有环形气囊；所述连杆、所述支撑杆以及所述加固支杆内部设置有相互连通的输气通道，且所述输气通道的端部与所述环形气囊之间通过气嘴连通，所述加固支杆的上端设置有与所述
输气通道连通的进气口，所述进气口与所述气泵之间通过弧形气管连通，所述弧形气管的一端与所述气泵固定连接，另一端延伸到所述安装箱的外部并与所述进气口固定插接，且所述进气口内固定安装有密封圈。
7.进一步的，所述土壤采样机构包括第一液压缸、电机、土壤采样出口、采样筒，所述第一液压缸固定安装于所述安装箱的内壁上，所述电机固定安装于所述第一液压缸底端的驱动轴上，所述采样筒固定安装于所述电机底端的电机轴上，所述采样筒的下方设置有位于所述安装箱底部的所述土壤采样出口。
8.进一步的，所述安装箱的内侧壁上设置有位于所述电机一侧的t型滑槽和位于所述t型滑槽下端的限位套，所述电机的一侧固定安装有滑动卡装于所述t型滑槽内部的t型滑块。
9.进一步的，所述土壤采样出口内部圆周方向上均匀安装有多个扇形的弹性密封垫，且多个所述弹性密封垫围绕形成圆形结构将所述土壤采样出口密封。
10.进一步的，所述采样筒顶部设置有用于与所述电机的电机轴固定连接的连接部，所述采样筒的内部设置有采样腔，所述采样腔的内壁上设置有螺纹槽。
11.进一步的，所述水采样机构包括采样管、液压泵、波纹软管、第二液压缸，所述采样管固定安装于所述安装箱内部的底板上，所述第二液压缸固定安装于所述安装箱的内侧壁上，所述第二液压缸的一侧固定安装有限位环，所述第二液压缸底端的驱动轴上安装有夹扣，所述液压泵安装于所述采样管上并与所述采样管内部连通，所述波纹软管的一端与所述液压泵连通，另一端穿过所述限位环后由所述夹扣夹紧固定，且所述波纹软管端口的下方设置有位于所述安装箱底板上的管道采样出口。
12.本发明的有益效果：
13.(1)本发明所述的一种环境监测无人机，通过在无人机底部安装有采样机构，当无人机监测到某一地域空气环境异常时，可通过采样机构对该地域的土壤及水源进行采样并送检，从而做到对环境的全面监测，有利于对环境污染进行分析治理，提高环境监测及治理效果。
14.(2)本发明所述的一种环境监测无人机，采样机构通过安装座和安装箱配合可拆卸式安装于无人机的底面，当无人机正常对大气环境进行监测时，可拆卸下采样机构，从而减轻无人机负重，可提高无人机单次续航里程及监测范围，当监测到某一地域环境异常时，即可快速加装采样机构进行进一步采样检测，也可定期加装采样机构配合监测传感器进行全面监测。
15.(3)本发明所述的一种环境监测无人机，无人机底面安装有支撑机构，能在无人机起落时对无人机进行支撑，同时还可对采样机构进行防护，且通过在支撑机构底部安装气囊，不仅可在无人机起落时进行缓冲减震，还可在无人机降落于水面进行采样时，为无人机提供浮力，使无人机整体可漂浮于水面。
附图说明
16.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
17.图1为本发明提供的一种环境监测无人机的一种较佳实施例整体结构示意图；
18.图2为图1所示的一种环境监测无人机的正面视图；
19.图3为图2所示的采样机构m
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m方向的剖视图；
20.图4为图2所示的支撑机构n
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n方向的剖视图；
21.图5为图3所示的a处放大结构示意图；
22.图6为图5所示的采样筒p
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p方向的剖视图；
23.图中：1、无人机本体；2、环境监测传感器组；3、摄像机；4、采样机构；41、安装座；42、安装箱；43、弧形气管；44、电源接口；45、信号接口；46、电源接头；47、信号接头；48、土壤采样机构；481、第一液压缸；482、电机；483、土壤采样出口；484、弹性密封垫；485、采样筒；4851、采样腔；4852、螺纹槽；4853、连接部；486、限位套；487、t型滑槽；488、t型滑块；49、水采样机构；491、采样管；492、液压泵；493、波纹软管；494、第二液压缸；495、限位环；496、夹扣；497、管道采样出口；4a、气泵；4b、连接板；4c、螺栓；4d、顶板；5、支撑机构；51、连杆；52、支撑杆；53、加固支杆；54、环形气囊；55、进气口；56、密封圈；57、输气通道；58、气嘴。
具体实施方式
24.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
25.如图1
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图6所示，本发明所述的一种环境监测无人机，包括无人机本体1、环境监测传感器组2、摄像机3、采样机构4、支撑机构5，用于对大气环境进行监测的所述环境监测传感器组2固定安装于所述无人机本体1的顶部，用于摄像监控的所述摄像机3固定安装于所述无人机本体1底面的前端，用于进行土样、水样采集的所述采样机构4固定安装于所述无人机本体1底面的中部，用于进行支撑防护的所述支撑机构5固定安装有所述无人机本体1的下方；通过在所述无人机本体1底部安装所述采样机构4，当所述环境监测传感器组2监测到某一地域空气环境异常时，可通过所述采样机构4对该地域的土壤及水源进行采样并送检，从而做到对环境的全面监测，有利于对环境污染进行分析治理，提高环境监测及治理效果。
26.所述环境监测传感器组2内包括温度传感器、湿度传感器、颗粒物传感器、voc传感器，二氧化氮传感器、二氧化硫传感器、一氧化碳传感器、臭氧传感器、甲烷传感器、硫化氢传感器等，用于对大气环境进行全面监测，所述摄像机3用于实景拍摄监控以及辅助无人机飞行。
27.所述采样机构4包括安装座41、安装箱42、土壤采样机构48、水采样机构49、气泵4a，所述安装座41固定安装于所述无人机本体1的底面，所述安装座41的内部安装有电源接口44和信号接口45，所述电源接口44与所述无人机本体1的内部电源连通，所述信号接口45与所述无人机本体1的内部控制系统连通，所述土壤采样机构48、所述水采样机构49以及所述气泵4a均固定安装于所述安装箱42内，所述安装箱42内部的上端安装有顶板4d，所述顶板4d顶部安装有分别与所述电源接口44和所述信号接口45对应的电源接头46和信号接头47，且所述电源接头46和所述信号接头47均与所述土壤采样机构48、所述水采样机构49以及所述气泵4a连接，所述安装箱42顶部的外圈固定安装有连接板4b；当需要使用所述采样机构4时，将所述安装箱42的上端插装于所述安装座41的底面，此时，所述电源接口44与所述电源接头46对应插接连接，实现所述采样机构4与所述无人机本体1之间的电连接，可通过所述无人机本体1内的蓄电池为所述采样机构4供电，所述信号接口45与所述信号接头47
对应插接连接，实现所述采样机构4与所述无人机本体1之间的信号连接，可通过所述无人机本体1内的控制系统对所述采样机构4进行控制及信息传输，最后通过螺栓4c将所述连接板4b与所述安装座41之间固定连接，从而将所述安装座41与所述安装箱42之间锁紧固定；所述采样机构4通过所述安装座41和所述安装箱42配合可拆卸式安装于所述无人机本体1的底面，当所述无人机本体1正常对大气环境进行监测时，可拆卸下所述采样机构4，从而减轻所述无人机本体1的负重，可提高其单次续航里程及监测范围，当监测到某一地域环境异常时，即可使所述无人机本体1返航快速加装上所述采样机构4后再进行进一步采样检测，也可定期加装所述采样机构4配合所述环境监测传感器组2进行全面监测。
28.所述土壤采样机构48包括第一液压缸481、电机482、土壤采样出口483、采样筒485，所述第一液压缸481固定安装于所述安装箱42的内壁上，所述电机482固定安装于所述第一液压缸481底端的驱动轴上，所述采样筒485固定安装于所述电机482底端的电机轴上，所述采样筒485的下方设置有位于所述安装箱42底部的所述土壤采样出口483，当所述土壤采样机构48采样时，首先开启所述第一液压缸481，驱动所述电机482和所述采样筒485下降，使所述采样筒485从所述土壤采样出口483伸出并逐渐靠近地面，之后再开启所述电机482，驱动所述采样筒485旋转采样，当采样完成后，使所述第一液压缸481收缩复位，从而带动所述电机482和所述采样筒485复位，完成整个采样过程。
29.所述安装箱42的内侧壁上设置有位于所述电机482一侧的t型滑槽487和位于所述t型滑槽487下端的限位套486，所述电机482的一侧固定安装有滑动卡装于所述t型滑槽487内部的t型滑块488，所述t型滑槽487和所述t型滑块488可对所述电机482进行限位，使其升降移动时更加稳定，所述限位套486可在所述电机482工作时配合所述t型滑槽487和所述t型滑块488对其进行限位，减轻所述电机482工作时的震动。
30.所述土壤采样出口483内部圆周方向上均匀安装有多个扇形的弹性密封垫484，且多个所述弹性密封垫484围绕形成圆形结构将所述土壤采样出口483密封，当所述采样筒485伸出所述土壤采样出口483进行土壤采样时，所述采样筒485可将所述弹性密封垫484撑开，不影响其正常采样，当采样完成所述采样筒485复位后，所述弹性密封垫484在自身弹力作用下复位，重新将所述土壤采样出口483密封，防止所述无人机本体1飞行过程中所述采样筒485内采集的土壤样品从所述土壤采样出口483内掉落。
31.所述采样筒485顶部设置有用于与所述电机482的电机轴固定连接的连接部4853，所述采样筒485的内部设置有采样腔4851，所述采样腔4851的内壁上设置有螺纹槽4852，当所述采样筒485旋转采样时，所述螺纹槽4852可辅助将土壤汲取到所述采样腔4851内，使土壤采样更加省力方便。
32.所述水采样机构49包括采样管491、液压泵492、波纹软管493、第二液压缸494，所述采样管491固定安装于所述安装箱42内部的底板上，所述第二液压缸494固定安装于所述安装箱42的内侧壁上，所述第二液压缸494的一侧固定安装有限位环495，所述第二液压缸494底端的驱动轴上安装有夹扣496，所述液压泵492安装于所述采样管491上并与所述采样管491内部连通，所述波纹软管493的一端与所述液压泵492连通，另一端穿过所述限位环495后由所述夹扣496夹紧固定，且所述波纹软管493端口的下方设置有位于所述安装箱42底板上的管道采样出口497，当所述水采样机构49工作时，所述第二液压缸494开启，其底端的驱动轴带动所述波纹软管493的底端逐渐下降，直至所述波纹软管493的底端伸出所述管
道采样出口497并进入水面内，之后开启所述液压泵492，通过所述波纹软管493向所述采样管491内输水，完成采样；其中，限位环495可在所述波纹软管493移动时进行限位，防止其打结或弯折，保证管道通畅。
33.所述支撑机构5包括两组连杆51、两组支撑杆52、加固支杆53、两组环形气囊54，两组所述连杆51分别略微向外倾斜安装于所述无人机本体1的底面，两组所述连杆51的底端均固定安装有所述支撑杆52，两组所述连杆51之间固定连接有所述加固支杆53，两组所述支撑杆52上均固定套装有环形气囊54；所述连杆51、所述支撑杆52以及所述加固支杆53内部设置有相互连通的输气通道57，且所述输气通道57的端部与所述环形气囊54之间通过气嘴58连通，所述加固支杆53的上端设置有与所述输气通道57连通的进气口55，所述进气口55与所述气泵4a之间通过弧形气管43连通，所述弧形气管43的一端与所述气泵4a固定连接，另一端延伸到所述安装箱42的外部并与所述进气口55固定插接，且所述进气口55内固定安装有密封圈56，所述弧形气管43与所述进气口55采用插接连接，便于两者间的分离拆装，且所述密封圈56可提高连接处的密封性，防止漏气；当所述无人机本体1在地面起落时，所述支撑杆52接地，此时，所述环形气囊54可通过所述气泵4a鼓入少量空气进行辅助缓冲减震，若未安装所述采样机构4，也可通过所述环形气囊54自身材质进行缓冲减震，当所述无人机本体1降落与水面进行采样时，所述气泵4a可通过所述弧形气管43和所述输气通道57向所述环形气囊54内鼓入一定量空气，使所述环形气囊54膨胀到一定大小，其与水面接触产生的浮力可使所述无人机本体1漂浮于水面，从而便于进行水样采集；所述加固支杆53不仅可用于加固所述连杆51，使所述连杆51更加牢固，且所述加固支杆53位于所述采样机构4下方的前侧，可对所述采样机构4进行防护，同时所述加固支杆53的设置，有利于所述输气通道57的设置，使所述输气通道57可设置为隐藏式结构，提高了装置整体的美观性。
34.本发明的工作原理是：
35.采样机构安装过程：将安装箱42的上端插装于安装座41的底面，此时，电源接口44与电源接头46对应插接连接，实现采样机构4与无人机本体1之间的电连接，可通过无人机本体1内的蓄电池为采样机构4供电，信号接口45与信号接头47对应插接连接，实现采样机构4与无人机本体1之间的信号连接，可通过无人机本体1内的控制系统对采样机构4进行控制及信息传输，最后通过螺栓4c将连接板4b与安装座41之间固定连接，从而将安装座41与安装箱42之间锁紧固定，完成采样机构4的安装。
36.土壤采样过程：将无人机本体1降落于地面，开启第一液压缸481，驱动电机482和采样筒485下降，使采样筒485从土壤采样出口483伸出并逐渐靠近地面，之后再开启电机482，驱动采样筒485旋转采样，当采样完成后，使第一液压缸481收缩复位，从而带动电机482和采样筒485复位，完成整个土壤采样过程。
37.水采样过程：开启气泵4a，使其通过弧形气管43和输气通道57向环形气囊54内鼓入一定量空气，使环形气囊54膨胀到一定大小，之后将无人机本体1降落于水面，环形气囊54与水面接触产生的浮力使无人机本体1漂浮于水面；之后开启第二液压缸494，其底端的驱动轴带动波纹软管493的底端逐渐下降，直至波纹软管493的底端伸出管道采样出口497并进入水面内，再开启液压泵492，通过波纹软管493向采样管491内输水，完成采样过程。
38.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明
的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。