本發(fā)明涉及無人機環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用領(lǐng)域，具體是一種無人機煙囪污染物監(jiān)測煙槍探桿的固定裝置。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，空氣污染已經(jīng)成為危害人類健康的殺手之一。這其中，工業(yè)煙囪污染物，包括有毒氣體和細(xì)小顆粒物的排放，占據(jù)空氣污染的絕大部分比例。企業(yè)的大氣污染物偷排、偷放現(xiàn)場普遍存在，且異常嚴(yán)峻，嚴(yán)重阻礙了我國大氣污染防治與治理。

然而，當(dāng)前國家缺乏高效快捷的大氣污染排放現(xiàn)場執(zhí)法監(jiān)管技術(shù)及設(shè)備?，F(xiàn)有工業(yè)煙囪大氣污染物監(jiān)測主要依靠人工爬上煙囪中部預(yù)留監(jiān)測口，抽取一定量的氣體樣品，人工爬下煙囪，線下進(jìn)行樣品分析的方式進(jìn)行。這種方法的缺點一是高空取證危險性高，需要人工爬上、爬下；二是隱蔽性差，工廠可以在監(jiān)測時間段內(nèi)少排甚至不排，以達(dá)到驗收合格的目的；三是執(zhí)法監(jiān)管效率較低，每只煙囪需要經(jīng)歷爬上、取樣、爬下、線下分析多個過程，整個過程費時多，難以滿足當(dāng)前大氣污染排放現(xiàn)場快速執(zhí)法監(jiān)管的迫切需要。

現(xiàn)階段，無人機搭載環(huán)境監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行污染物現(xiàn)場監(jiān)測的報道并不多。專利cn104155954a提出了一種基于無人機的城市工程環(huán)境監(jiān)測方法，主要監(jiān)測城市內(nèi)工程現(xiàn)場中的噪音及灰塵濃度，其主要通過設(shè)定航線進(jìn)行巡航，通過搭載在無人機上的噪聲檢測儀和灰塵檢測儀，對工程現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控。專利cn204807134u發(fā)明了一種微型無人機機載工業(yè)爐窯污染氣體及顆粒物排放檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、電源模塊和傳輸模塊組成，三部分模塊集成于一塊電路板上，能夠方便的掛載在小型民用無人機上。上述兩個專利在一定程度上填補了無人機環(huán)境監(jiān)測的空白，但針對于無人機應(yīng)用于工業(yè)煙囪的污染數(shù)據(jù)監(jiān)測，目前并沒有明確的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)中尚無利用無人機在線監(jiān)測工業(yè)煙囪污染物的不足，以及現(xiàn)有方法現(xiàn)場執(zhí)法監(jiān)管技術(shù)效率不高、執(zhí)法過程取證難、污染物現(xiàn)場量化不易明確、高空取證危險性高、不具備隱蔽性的問題，本發(fā)明提出了一種無人機煙囪污染物監(jiān)測煙槍探桿的固定裝置。

本發(fā)明包括掛架、卡環(huán)、煙槍探桿和掛板。其中，所述掛架的長度為2～3m。所述掛板的一端通過轉(zhuǎn)動桿和頂部連接件安裝在所述掛架頂端的端面上，并使該掛板與所述掛架之間能產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動；所述掛板的另一端為懸臂形式。所述的煙槍探桿通過卡環(huán)固定連接在掛架內(nèi)側(cè)。煙氣分析儀主機箱吊裝在無人機的下部；煙槍探桿通過卡環(huán)安裝在所述掛架頂角的鋁管上。

所述掛板的下表面與掛架的兩組底角桿構(gòu)成的平面之間的角度為60～80°。

所述掛架為由一組頂角桿和兩組底角桿拼裝組成；所述掛架分為三段，分別為下段、中段和上段，各段之間均通過連接架連接。

所述掛架的頂端有頂板。在該頂板上固定有連接板。在所述連接板的下表面分布有三個掛架連接件，轉(zhuǎn)動桿上的連接塊插入掛架連接件上的兩個凸塊之間，并通過銷軸將圓弧凸塊與轉(zhuǎn)動桿連接。將掛架的一組頂角桿和兩組底角桿的頂端分別裝入所述轉(zhuǎn)動桿的連接套內(nèi)并固緊定位，以實現(xiàn)該掛架與頂板的連接。

所述掛架的底端端面為由兩段圓弧組成的3/4的圓環(huán)，各圓環(huán)的一端分別與掛架兩組底角桿的下端通過第二連接件連接，各圓環(huán)的另一端分別通過三通的第一連接件連接，形成了所述3/4圓環(huán)的頂端，并使所述第一連接件中的一個接頭與所述掛架的頂角桿連接。該圓環(huán)與所述兩個底角連接的端頭之間連接有底部直桿，該底部直桿的兩端分別裝入所述各第二連接件的一個接頭中。形成所述掛架底角的兩根底角桿的下端分別與連接所述各第二連接件的第三個接頭連接。

所述的連接架包括下段與中段之間的連接架和中段與上段之間的連接架。所述連接架根據(jù)所處的連接位置尺寸不同。該連接架包括三根連接桿和三個連接套。所述各連接桿的兩端均有卡槽，并且兩端的卡槽處于同一水平面上。所述的連接套的內(nèi)徑與組成掛架的鋁管的外徑相同，在該連接套的中部有兩個徑向凸出的卡板，并且所述兩個卡板處于該連接套的同一水平面上。所述兩個卡板相鄰的側(cè)表面之間的夾角為該連接套在該連接架中所處的位置確定。

所述的兩個第一連接件和第二連接件均有三個管狀接頭。所述兩個的第一連接件和第二連接件的三個接頭的角度和形狀不同，以滿足連接的需要。

所述掛架連接件的一個端面有兩個軸向凸出的圓弧形的凸塊，并且兩個凸塊的圓弧相對。所述兩個圓弧凸塊之間的最小間距略大于轉(zhuǎn)動桿上的連接塊的厚度。在所述兩個圓弧凸塊長度方向的中心均有銷軸孔，并且分別位于各圓弧凸塊上的銷軸孔同心。所述掛架連接件圓周表面均布有四個徑向凸出的固定板。

所述轉(zhuǎn)動桿一端端面的中心有軸向凸出的連接塊，該連接塊的厚度略小于所述掛架連接件上兩個圓弧凸塊之間的最小間距。在所述連接塊長度方向的中心有銷軸孔。

本發(fā)明利用無人機作為飛行平臺搭載環(huán)境監(jiān)測設(shè)備，懸停于空中，置于煙囪口正上方，而煙槍部分從工業(yè)煙囪頂部伸入到煙囪內(nèi)部，進(jìn)行在線取樣，同時利用無人機數(shù)傳系統(tǒng)，將污染物分析結(jié)果傳回地面，進(jìn)行污染物實時在線監(jiān)測。

本發(fā)明中要解決連接軟線和煙槍探桿的隨風(fēng)擺動問題。隨風(fēng)擺動會引發(fā)兩個問題：一是煙槍探桿難以伸入煙囪，二是由于煙囪內(nèi)部有較大氣流，即便煙囪探桿伸入到煙囪內(nèi)部，擺動會造成難以穩(wěn)定抽取氣體樣品，造成檢測數(shù)據(jù)失真。為了解決連接軟線和煙槍探桿的隨風(fēng)擺動問題，將本發(fā)明煙氣分析儀主機箱通過吊繩連接，將煙槍探桿固定在掛架上，且充分保證煙氣分析儀主機箱和煙槍探桿之間的連接軟線不受力。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下的優(yōu)點：

(1)利用無人機搭載環(huán)境監(jiān)測設(shè)備的方法測量工業(yè)煙囪污染數(shù)據(jù)，監(jiān)測手段方便、迅速、快捷。

本發(fā)明應(yīng)用的工業(yè)煙囪污染物監(jiān)測方式相比傳統(tǒng)方式，具有以下優(yōu)勢：一是高空取證危險性小，不需要人工爬上、爬下煙囪預(yù)留監(jiān)測口；二是隱蔽性好，可以隨時暗訪進(jìn)行廠區(qū)工業(yè)煙囪污染物監(jiān)測；三是執(zhí)法監(jiān)管效率高，具體時間視煙囪周圍環(huán)境，50m高度10m直徑的煙囪，應(yīng)用本發(fā)明方法一般需要15min左右，傳統(tǒng)的方法一般耗時60min，有效的提高了當(dāng)前大氣污染排放現(xiàn)場執(zhí)法監(jiān)管的效率。

(2)特別地，本發(fā)明介紹了一種煙槍固定裝置。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，方便加工制造，可拆卸，整體材料為合金鋁，質(zhì)量輕，比強度較高，能夠適應(yīng)煙囪口高溫高腐蝕環(huán)境。

(3)煙槍固定裝置可方便掛載在煙囪口頂部。掛板與豎直方向成80°銳角，整體成錐形結(jié)構(gòu)，便于攜掛；煙槍固定裝置側(cè)面由扇形+平面組成，工作狀態(tài)時，煙囪內(nèi)部和煙槍固定裝置側(cè)面的平面接觸，保證煙槍探桿穩(wěn)定地處于煙囪芯部，有利于控制取樣質(zhì)量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的工作原理示意圖；

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是煙氣分析儀與無人機的連接方式示意圖；

圖4是掛架底部的配合示意圖；

圖5是掛架連接方式示意圖；

圖6是圖5中a部位的局部放大圖；

圖7是卡環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是連接套與底角桿的連接示意圖；

圖9是掛架連接件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是掛架底部的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是第二連接件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12是轉(zhuǎn)動桿的結(jié)構(gòu)示意圖，其中的12a為主視圖，12b為側(cè)視圖；

圖13是掛架頂部連接件的結(jié)構(gòu)示意圖，其中的13a為俯視圖，13b為側(cè)視圖；

圖14是掛板的結(jié)構(gòu)示意圖，其中的14a為底視圖，14b為俯視圖。圖中：

1.無人機飛行平臺；2.煙氣分析儀主機箱；3.吊繩；4.煙槍固定裝置；5.煙囪口頂部；6.掛架；7.卡環(huán)；8.煙槍探桿；9.掛板；10.連接軟線；11.連接架；12.底角桿；13.卡板；14.掛環(huán)；15.連接套；16.底部直桿；17.第一連接件；18.第二連接件；19.轉(zhuǎn)動桿；20.頂部連接件；21.掛板側(cè)板；22.頂部第一平板；23.頂部第二平板；24.頂角桿。

具體實施方式

本實施例是一種無人機煙囪污染物監(jiān)測煙槍探桿的固定裝置，包括掛架6、卡環(huán)7、煙槍探桿8和掛板9。其中，所述掛架的長度為2～3m。所述掛板9的一端通過轉(zhuǎn)動桿19和頂部連接件20安裝在所述掛架頂端的端面上，并使該掛板與所述掛架之間能產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動；所述掛板9的另一端為懸臂形式，使該掛板能方便地懸掛在煙囪口上。所述的煙槍探桿8通過卡環(huán)7固定連接在掛架6內(nèi)側(cè)。煙氣分析儀主機箱2吊裝在無人機的下部；煙槍探桿8通過卡環(huán)7安裝在所述掛架頂角的鋁管上。

所述掛架為由三組鋁管拼裝組成的頂端小、底端大的桿件，并且掛架的各橫截面均為等腰三角形；所述的三組空心鋁管分別是構(gòu)成橫截面為等腰三角形掛架的一組頂角桿26和兩組底角桿12。所述掛架6分為三段，分別為下段、中段和上段，各段之間均通過連接架11連接。

所述掛架的底端端面為由兩段圓弧組成的3/4的圓環(huán)，各圓環(huán)的一端分別與掛架在底端平面構(gòu)成的等腰三角形的兩個底角通過第二連接件18連接，各圓環(huán)的另一端分別通過三通的第一連接件17連接，形成了所述3/4圓環(huán)的頂端，并使所述第一連接件中的一個接頭與形成所述掛架頂角的頂角桿26連接。該圓環(huán)與所述兩個底角連接的端頭之間連接有底部直桿16，該底部直桿的兩端分別裝入所述各第二連接件的一個接頭中。形成所述掛架底角的兩根底角桿12的下端分別與連接所述各第二連接件的第三個接頭連接。

所述的兩個第一連接件17和第二連接件18均有三個接頭，并且所述的三個接頭均為管狀，并且各接頭的內(nèi)徑分別與所連接的掛架的三組鋁管的外徑相同。當(dāng)所連接的各掛架鋁管分別裝入各接頭內(nèi)后，通過螺釘固連并定位。由于所述兩個的第一連接件17處于所述掛架的兩個底角處，并且與兩個的第一連接件的三個接頭連接的鋁管均為直管；而第二連接件18則處于所述掛架的頂角處，并且與該第二連接件的三個接頭有兩個與所述3/4的圓環(huán)的一端連接；故所述的兩個第一連接件17和第二連接件18的三個接頭的角度和形狀略有不同，以滿足連接的需要。

所述掛架的頂端有頂板，該頂板亦為等腰三角形，包括兩根支撐邊21和支撐板23。所述的支撐板的兩個側(cè)邊分別與所述兩根支撐邊的內(nèi)側(cè)邊焊接固定，形成了所述頂板的底邊和底角。在該頂板等腰三角形的頂部固定有連接板22。在所述連接板22的下表面呈等腰三角形的分布有三個掛架連接件20，轉(zhuǎn)動桿19上的連接塊插入掛架連接件20上的兩個圓弧凸塊之間，并將銷軸裝入兩個圓弧凸塊上的銷軸孔和連接塊上的銷軸孔內(nèi)，以實現(xiàn)轉(zhuǎn)動桿與掛架連接件的連接。將掛架的三組鋁管的頂端分別裝入所述轉(zhuǎn)動桿的連接套內(nèi)并通過螺釘固緊定位，以實現(xiàn)該掛架與頂板的連接。

所述掛架連接件20為圓形塊狀。在該掛架連接件的一個端面有兩個軸向凸出的圓弧形的凸塊，并且兩個凸塊的圓弧相對。所述兩個圓弧凸塊之間的最小間距略大于轉(zhuǎn)動桿19上的連接塊的厚度。在所述兩個圓弧凸塊長度方向的中心均有銷軸孔，并使分別位于各圓弧凸塊上的銷軸孔同心。所述掛架連接件圓周表面均布有四個徑向凸出的固定板，通過該固定板將掛架連接件固定在所述掛架頂板上的連接板22的下表面。

所述轉(zhuǎn)動桿19為圓形桿件。該轉(zhuǎn)動桿的外徑與所述鋁管的內(nèi)徑相同。在該轉(zhuǎn)動桿一端端面的中心有軸向凸出的連接塊，該連接塊的厚度略小于所述掛架連接件20上兩個圓弧凸塊之間的最小間距。在所述連接塊長度方向的中心有銷軸孔。

使用時，將所述轉(zhuǎn)動桿上的連接塊插入掛架連接件20上的兩個圓弧凸塊之間，并將銷軸裝入兩個圓弧凸塊上的銷軸孔和連接塊上的銷軸孔內(nèi)，使該轉(zhuǎn)動桿能夠以該銷軸為轉(zhuǎn)動中心轉(zhuǎn)動，以調(diào)整掛板的下表面與掛架的兩組底角桿構(gòu)成的空間平面之間的角度α為60～80°，使掛架能夠通過該掛板方便可靠的掛在煙囪口上。

所述的連接架包括下段與中段之間的連接架和中段與上段之間的連接架。

所述連接架的平面形狀為等腰三角形，根據(jù)所處的連接位置尺寸不同。該連接架包括三根鋁管制成的連接桿和三個連接套15。所述各連接桿的兩端均有卡槽，并且兩端的卡槽處于同一水平面上；各連接桿卡槽處分別有定位孔。所述的連接套的內(nèi)徑與組成掛架的鋁管的外徑相同，在該連接套的中部有兩個徑向凸出的卡板13，并且所述兩個卡板處于該連接套的同一水平面上。所述兩個卡板相鄰的側(cè)表面之間的夾角為該連接套在該連接架中所處的位置確定：若該連接套位于連接架的頂角處，該連接套上兩個卡板側(cè)表面之間的夾角為30°，若該連接套位于連接架的底角處，該連接套上兩個卡板側(cè)表面之間的夾角為75°。

所述各連接套內(nèi)中部有隔板。在各連接套的殼體上均有鋁管的定位孔。

組合時，以下段與中段之間的連接為例，將掛架的中部三根鋁管分別裝入所述連接套的上端，將掛架的下部三根鋁管分別裝入所述連接套的下端，并分別通過螺釘定位。將三根連接桿兩端的卡槽分別卡裝在該連接套的卡板13上，并通過螺釘定位，至此完成了掛架中部與下部的連接。

為了實現(xiàn)掛架的吊裝，在所述下段與中段之間的三個連接套上分別固定有掛環(huán)14，通過該掛環(huán)用吊繩3將所述掛架吊裝在無人機1的下方。

所述卡環(huán)7整體為長方體結(jié)構(gòu)，側(cè)向兩端各開圓形卡槽，所開圓形卡槽的內(nèi)徑分別與所述底角桿12和煙槍探桿8的外徑匹配，用以將煙槍探桿8固定連接在掛架上。

監(jiān)測時，無人機作為飛行平臺搭載環(huán)境監(jiān)測設(shè)備，懸停于空中，利用吊繩將煙槍固定裝置置于煙囪口正上方，飛機緩慢降落，掛板掛在煙囪5頂部的口內(nèi)壁處，煙槍探桿跟隨煙槍固定裝置從工業(yè)煙囪頂部伸入到煙囪內(nèi)部，進(jìn)行在線取樣分析，同時利用無人機數(shù)傳系統(tǒng)，將污染物的分析結(jié)果傳回地面，進(jìn)行污染物實時在線監(jiān)測，其中環(huán)境監(jiān)測設(shè)備為現(xiàn)有成熟技術(shù)。