本發(fā)明涉及大氣采樣裝置技術領域，尤其涉及一種適用于低空和地下采樣的大氣顆粒物采集系統(tǒng)。

背景技術：

由于人類的生產(chǎn)等活動，人類對環(huán)境的影響日益加劇，尤其是對大氣的影響。例如，隨著溫室氣體的大量排放，造成溫室效應；還有目前全球尤為關注的PM2.5、PM10等等。然而，解決這些問題時，我們首先需要采取對大氣進行監(jiān)測、采樣以及對其中的顆粒物進行分析等措施。

目前在對采集大氣顆粒物時，所采用的采樣方式有固定式采樣、系留氣球式采樣、直升機采樣等等。然而，在固定式采樣中，由于其缺乏靈活性，笨重，僅能固定在地面或樓頂采樣，因而大大限制了采樣范圍；在系留氣球式采樣及直升機采樣中，雖然將采樣裝置帶上空中，但其不僅缺乏經(jīng)濟性，而且由于采樣裝置體型較大，不適用于采集含有有毒氣體擴散的大氣環(huán)境和有障礙物的環(huán)境中，因而使得采樣面比較狹窄，采樣范圍有限。另外，上述大氣顆粒物采集方式不能對地下礦井、通道等中的大氣顆粒物進行采集，而采集地下礦井、通道等氣體中的顆粒物對研究煤礦瓦斯爆炸有重要意義。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決目前的固定式采樣、系留氣球式采樣、直升機采樣存在的靈活性較差、適用范圍有限以及不能對地下礦井、通道等中的大氣顆粒物進行采集的技術問題，提供一種適用于低空和地下采樣的大氣顆粒物采集系統(tǒng)。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種適用于低空和地下采樣的大氣顆粒物采集系統(tǒng)，包括：大氣樣本采集裝置和遙控裝置，所述大氣樣本采集裝置包括小型氣泵、遙控接收器、電源、若干個飛行動力裝置、四個支架、四個吸附裝置、采集裝置、支座底盤、四個連接骨架和保護外殼；

所述支座底盤與所述保護外殼連接形成殼體；所述小型氣泵、遙控接收器和電源由上至下依次設置于殼體的內腔中；四個連接骨架的一端分別與保護外殼的四個側面連接，四個連接骨架的尾端與連桿連接構成一個正方形；飛行動力裝置設在四個連接骨架的尾端；所述四個支架分別與支座底盤的四個角連接；每個支架的尾端設置有吸附裝置；所述保護外殼的上表面中間設置有一個圓孔，所述采集裝置設在圓孔中，采集裝置的出氣口與小型氣泵的進氣口通過橡膠管連接，從所述小型氣泵的出氣口排出的氣體通過設置于小型氣泵處殼體側壁上的多個氣孔排出殼體外；所述遙控裝置通過遙控接收器遠程控制大氣樣本采集裝置。

可選地，所述采集裝置包括進氣腔、出氣腔、同心圓片、帶孔采樣槽和濾膜；所述進氣腔與出氣腔通過螺紋連接并在連接處形成凹槽；所述帶孔采樣槽放置于凹槽底部；所述濾膜放置于帶孔采樣槽上；所述同心圓片設置于濾膜上。

可選地，所述采集裝置上設置有防塵裝置，所述防塵裝置包括外罩、內罩和連接桿；外罩與內罩之間通過連接桿連接；內罩上設置有至少一個通氣孔，且內罩與進氣腔螺紋連接。

可選地，所述飛行動力裝置包括漿葉、無刷電機、照明裝置和鏤空保護托盤；無刷電機設置于連接骨架的尾端上面，照明裝置設置于連接骨架的尾端側面，漿葉與無刷電機的動力輸出軸連接，所述鏤空保護托盤連接于連接骨架的尾端上面，并延伸到連接骨架的尾端外側。

可選地，所述大氣樣本采集裝置還包括攝像裝置、高度計、溫度計、濕度計和空氣流量計中的至少一種，所述攝像裝置、高度計、溫度計、濕度計和空氣流量計設置于所述殼體的側壁上。

本發(fā)明采用上述技術方案，通過利用飛行動力裝置為載體，載動小型氣泵的方式進行大氣顆粒物的采集，通過吸附裝置賦予支架以吸附性，采集礦井、地下通道的大氣顆粒物，使采集的空間大大擴大。本發(fā)明與背景技術相比，具有體型小，質量輕，靈活性強，適用范圍廣，工作效率高，能適用于采集礦井、地下通道的大氣顆粒物的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的主視圖。

圖2是圖1的俯視圖。

圖3是采集裝置和防塵裝置的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。

如圖1和圖2所示，本實施例中的適用于低空和地下采樣的大氣顆粒物采集系統(tǒng)包括：大氣樣本采集裝置和遙控裝置，所述大氣樣本采集裝置包括小型氣泵1、遙控接收器2、電源3、四個飛行動力裝置、四個支架4、四個吸附裝置8、采集裝置9、支座底盤10、四個連接骨架12和保護外殼13；

所述支座底盤10與所述保護外殼13連接形成殼體；所述小型氣泵1、遙控接收器2和電源3由上至下依次設置于殼體的內腔中，小型氣泵1與遙控接收器2之間以及遙控接收器2與電源3之間通過擋板隔開；四個連接骨架12的一端分別與保護外殼13的四個側面連接，四個連接骨架12的尾端與連桿28連接構成一個正方形，以穩(wěn)定機身；飛行動力裝置設在四個連接骨架12的尾端；所述四個支架4分別與支座底盤10的四個角連接；每個支架4的尾端設置有吸附裝置8，以通過吸附作用來實現(xiàn)低空和地下大氣樣本的長時間采樣；所述保護外殼13的上表面中間設置有一個圓孔，所述采集裝置9設在圓孔中，采集裝置9的出氣口與小型氣泵1的進氣口通過橡膠管連接，從所述小型氣泵的出氣口排出的氣體通過設置于小型氣泵處殼體側壁上的多個氣孔排出殼體外；所述遙控裝置通過遙控接收器2遠程控制大氣樣本采集裝置。

可選地，如圖3所示，所述采集裝置9包括進氣腔14、出氣腔16、不銹鋼同心圓片17、帶孔采樣槽18和濾膜19；所述進氣腔14與出氣腔16通過螺紋連接并在連接處形成凹槽15；所述帶孔采樣槽18放置于凹槽15底部；所述濾膜19放置于帶孔采樣槽18上；所述同心圓片17設置于濾膜19上。其中，在具體使用時，可以根據(jù)需要將多個采集裝置級聯(lián)，即將一個采集裝置的出氣腔16與另一個采集裝置的進氣腔14螺紋連接，以構成多級采集裝置。

可選地，如圖3所示，所述采集裝置9上設置有防塵裝置，以防止灰塵、泥土等大樣本質堵塞采集裝置9。所述防塵裝置包括外罩25、內罩26和連接桿24；外罩25與內罩26之間通過連接桿24連接；內罩26上設置有至少一個通氣孔27，且內罩26與進氣腔14螺紋連接。優(yōu)選地，可以在連接桿24周圍設置四個呈十字對稱分布的通氣孔27。

可選地，所述飛行動力裝置包括漿葉5、無刷電機6、照明裝置7和鏤空保護托盤11；無刷電機6設置于連接骨架12的尾端上面，照明裝置7設置于連接骨架12的尾端側面，漿葉5與無刷電機6的動力輸出軸連接，所述鏤空保護托盤11連接于連接骨架12的尾端上面，并延伸到連接骨架12的尾端外側，以保護槳葉5。所述鏤空保護托盤11為圓弧形，其所對的圓心角為90度。

可選地，所述大氣樣本采集裝置還包括攝像裝置、高度計、溫度計、濕度計和空氣流量計中的至少一種，所述攝像裝置、高度計、溫度計、濕度計和空氣流量計設置于所述殼體的側壁上。其中，攝像裝置用于采集實時環(huán)境數(shù)據(jù)，如采樣環(huán)境中的天氣、霧霾等情況數(shù)據(jù)；高度計、溫度計、濕度計和空氣流量計分別用于記錄樣本采集時的實時高度、溫度、濕度和空氣流量數(shù)據(jù)。

可選地，所述遙控裝置包括外殼、天線、液晶屏、數(shù)據(jù)顯示屏和操控模塊；所述天線設置于外殼上面，用于接收遙控接收器2發(fā)射回來的信號，并對飛行動力裝置發(fā)送信號；所述液晶屏設置于外殼正面的左上角，用于顯示攝像裝置采集的環(huán)境數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)顯示屏設置于外殼正面的右上角，用于顯示采樣時由高度計、溫度計、濕度計和空氣流量計記錄的數(shù)據(jù)；所述操控模塊設置于外殼正面的下部，用于控制飛行動力裝置的運動。

所述小型氣泵1采用成都氣海機電制造有限公司制造的VXA系列微型高低溫真空泵，其型號為VXA4505的小型氣泵。

所述殼體為立方體，所述立方體的上下表面為正方形，且正方形的四個角處均有一定的弧度，所述正方形的長度為150mm，所述立方體的高度為250mm。所述進氣腔14的上部為圓柱形、下部為圓臺形；所述出氣腔16的上部為圓臺形、下部為圓柱形；其中，所述進氣腔14圓柱形的外徑為40mm、內徑為38mm，出氣腔16圓柱形的外徑為38mm、內徑為36mm；采集裝置9的高度為45mm；所述帶孔采樣槽18的外徑為72mm、內徑為70mm、高度為4mm、其上的孔徑為5mm；所述同心圓片17的外徑為68mm、內徑為60mm；所述外罩25和內罩26均為圓柱形結構，所述外罩25的外徑為58mm，所述內罩26的外徑為38mm，所述通氣孔27的直徑為10mm。所述氣孔的直徑為2mm，數(shù)量為20個，并均勻分布于小型氣泵1所在位置處的殼體的四個側壁上。

其中，所述采集裝置9的材料為PVC，以減輕飛行動力裝置的負重。所述支架4、槳葉5、支座底盤10、鏤空保護托盤11、連接骨架12、保護外殼13和連桿28的材料為碳纖維。所述防塵裝置的材料為PVC。所述吸附裝置8由軟質橡膠層和壁虎膠帶層組成，軟質橡膠層設置于壁虎膠帶層里面。通過在內層設置軟質橡膠層，可以減弱吸附裝置8接觸墻體時產(chǎn)生的沖擊對機體本身的影響，另外，在接觸表面粘貼一層軟質橡膠層，亦可增大變形，進而增大接觸面積。

可選地，所述支架4為可拆卸結構，以方便電源3中電池的更換和在支架4尾端變換不同類型的吸附裝置。所述電源3為鋰電池。

可選地，四個連接骨架12分別設置于位于靠近殼體頂面的三分之一高度處。

本發(fā)明在飛行時，四個槳葉5保證在同一水平面，整個大氣樣本采集裝置的重心與其幾何中心位于同一條垂直直線上。四個槳葉5分別通過各自的無刷電機6帶動產(chǎn)生向上的升力。遙控裝置用于向遙控接收器2發(fā)送信號，或接收遙控接收器2發(fā)射回來的信號。遙控接收器2用于識別遙控裝置發(fā)出的信號，并通過該信號控制小型氣泵1的開關、無刷電機6的開關及轉速、以及控制大氣樣本采集裝置的運動軌跡等。

本發(fā)明在使用時，通過遙控裝置上的操控模塊向遙控接收器2發(fā)送信號，以對大氣樣本采集裝置作具體操作，采樣完成后，通過遙控裝置操控大氣樣本采集裝置返回地面，取出濾膜19即可得到采集環(huán)境中的大氣顆粒物。其中，若需要高度、溫度、濕度和空氣流量等數(shù)據(jù)，可以在殼體的側壁上安裝高度計、溫度計、濕度計和空氣流量計，并通過高度計、溫度計、濕度計和空氣流量計記錄高度、溫度、濕度和空氣流量后，發(fā)送到遙控裝置，并在遙控裝置的數(shù)據(jù)顯示屏上顯示這些數(shù)據(jù)。

當在有建筑物或通道的環(huán)境下，本發(fā)明無法飛行采樣時，通過吸附裝置8吸附在建筑物或通道表面，固定好后通過遙控裝置關閉電源3，開啟小型氣泵1工作；以實現(xiàn)短時間采樣。