CN105387887A - 一种基于印刷传感器的飞行器大气监测系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于印刷传感器的飞行器大气监测系统，包括：印刷传感器、信号读取传输硬件系统以及飞行器，所述印刷传感器和信号读取传输硬件系统安装在所述飞行器上，该印刷传感器通过能够传输数字信号或者模拟信号的接口与所述信号读取传输硬件系统进行连接，所述飞行器运载所述印刷传感器和信号读取传输硬件系统飞行于大气环境中，监测大气环境指标。本发明重量轻、监测指标多、续航时间久，满足了多样化大气监控的需求，扩大了大气监测系统的监测区域范围，可以方便地进行大气环境的定点监控、范围监控和路径监控。
Description
技术领域
本发明涉及一种大气监测系统，特别是涉及一种基于印刷传感器的飞行器大气监测系统，属于环境保护技术领域。
背景技术
大气监测是整个环境保护工作和环境科学研究的基础之一。制定国家和各级地方政府的环境政策、法律、环境管理规定和环境质量标准，必须要以大气监测获得的各类数据为科学依据。大气监测还可作为执行环境保护法的技术仲裁，为环境管理的环境规划决策、排污收费、环境指标考核、环境工程验收服务等发挥其监督职能。此外，大气环境对于整个气候变化分析预测也具有非常重要的意义。但是目前的大气监测仍然存在着采集指标少、无法精准定位测量、监测高度固定、容易被建筑物遮挡等各种问题。
利用飞行器搭载传感器来监测大气环境是一种新的监测方式，能够比较有效地解决上述问题。但是现有的解决方案中，飞行器载重少、电池容量有限，且现有传感器的重量和体积又都相对较大，因而整个飞行器能够搭载的传感器的数量十分有限，飞行器续航时间也很短。因此亟需一种新式的大气监测系统来解决现有问题，以实现采集指标多样、精准定位测量以及长时间续航的有效大气监控。
发明内容
本发明所要解决的是克服上述现有技术中存在的不足，提供一种重量轻的飞行器大气监测系统，其基于印刷传感器的应用能达到多指标大气监测和延长续航时间的目的。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案如下：
一种基于印刷传感器的飞行器大气监测系统，包括：印刷传感器、信号读取传输硬件系统以及飞行器，所述印刷传感器和信号读取传输硬件系统安装在所述飞行器上，该印刷传感器通过能够传输数字信号或者模拟信号的接口与所述信号读取传输硬件系统进行连接，所述飞行器运载所述印刷传感器和信号读取传输硬件系统飞行于大气环境中，监测大气环境指标。
可选的，所述印刷传感器包括电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器以及基于印刷晶体管的传感器，该印刷传感器超轻薄、可弯折，在柔性衬底上采用印刷工艺制备而成。
可选的，所述柔性衬底为塑料或纸类。
可选的，所述印刷传感器的材料为金属材料、纳米材料、无机材料或有机材料。
可选的，所述印刷传感器的制备工艺为喷墨打印、光刻、点胶、旋涂或丝网印刷。
可选的，所述信号读取传输硬件系统为柔性电路或常规硬性电路。
可选的，所述信号读取传输硬件系统采集、处理、储存和传输所述印刷传感器的信号。
可选的，所述飞行器为多轴飞行器、涵道式飞行器、具有推进装置的航空器或者无推进装置的浮力航空器。
可选的，所述的多轴飞行器为四轴飞行器、六轴飞行器或八轴飞行器。
可选的，所述的具有推进装置的航空器为航模飞机。
可选的，所述的无推进装置的浮力航空器为热气球、氢气球或氦气球。
可选的，所述的飞行器运载所述印刷传感器的方式包括粘贴、插入固定、螺母固定或捆绑。
可选的，所述大气环境指标包括光照、温度、湿度、粉尘和气体种类及其含量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用印刷传感器作为采集大气环境指标的元件，具有超轻薄、可弯折的特点，大大减轻了传感器的重量，从而增加了飞行器可承载传感器的品种数量，满足了多样化大气监控的需求；轻质的印刷传感器减轻了飞行器的重量，减少了动力消耗，从而增加了飞行器的续航时间和能力，扩大了所述飞行器大气监测系统的监测区域范围；所述的印刷传感器和信号读取传输硬件系统非常容易安装在现有的各种飞行器上，对飞行速度影响极小，并且配合飞行器的定位系统，可以方便地进行定点监控、范围监控和路径监控。
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
经过大量的实验和若干次优化设计，本发明提出一种基于印刷传感器的飞行器大气监测系统，其包括印刷传感器、信号读取传输硬件系统以及飞行器，所述印刷传感器和信号读取传输硬件系统安装在飞行器上，印刷传感器通过接口与信号读取传输硬件系统进行连接，飞行器运载印刷传感器和信号读取传输硬件系统飞行于大气环境中，监测大气环境指标。
并且进一步地，通过调整印刷传感器的种类和安装位置，可以监测不同的大气指标；安装多种印刷传感器，能够同时监测多种大气指标，满足不同的监测需求。
所述印刷传感器超轻薄，可弯折，可选的，其包括电阻式、电容式、电感式以及基于印刷晶体管的传感器，该印刷传感器的材料为金属材料、纳米材料、无机材料或有机材料；在柔性衬底上使用印刷工艺制备，该柔性衬底包括塑料及各种纸类，所述制备工艺为喷墨打印、光刻、点胶、旋涂或丝网印刷。
所述信号读取传输硬件系统用于采集、处理、储存和传输所述印刷传感器的信号，可以为柔性电路，也可以为常规硬性电路。
可选的，所述飞行器为四轴飞行器或多轴飞行器(如六轴飞行器或八轴飞行器)、涵道式飞行器、航模飞机等有推进装置的航空器以及热气球、氢气球、氦气球等无推进装置的浮力航空器。
可选的，所述大气指标包括光照、温度、湿度、粉尘和各种气体的种类及其含量等多种有效指标。
可选的，所述飞行器运载印刷传感器和信号读取传输硬件系统的方式包括粘贴、插入固定、螺母固定、捆绑等多种方式。
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明，但不应以此来限制本发明的保护范围。
请参考图1，图1为本发明一实施例的示意图。所述基于印刷传感器的飞行器大气监测系统包括：飞行器103、放置在飞行器103机身周围的印刷传感器101和放置在飞行器103机身中心的信号读取传输硬件系统102；其中，印刷传感器101通过指定的接口与信号读取传输硬件系统102进行连接，所述指定的接口能够传输数字信号或者模拟信号，在本实施例中，使用模拟信号接口。
在本实施例中，采用竖直方式安装印刷气压传感器111。所述印刷气压传感器111使用无机材料通过印刷工艺在柔性衬底上制成，所述印刷工艺是旋涂和打印工艺，所述的柔性衬底为PEN柔性衬底。所述印刷气压传感器111是一种电容式传感器，其电容值会根据压力变化而改变。所述信号读取传输硬件系统102采集印刷气压传感器111的电容值，将其转换为对应的气压值，从而根据飞行器103不同方向的气压值计算出风向和风速。
在所述信号读取传输硬件系统102的另一侧，采用水平方式安装印刷氨气传感器112。所述印刷氨气传感器112使用纳米材料通过印刷工艺在柔性衬底上制成，所述印刷工艺是喷墨打印、旋涂和点胶工艺，所述的柔性衬底为PET柔性衬底。所述印刷氨气传感器112是一种电阻式传感器，其电阻值能够根据环境氨气浓度的变化而改变。所述信号读取传输硬件系统102采集印刷氨气传感器112的电阻值，将其转换为对应的氨气浓度，结合飞行器103的定位功能，可以得到飞行区域不同位置、不同海拔高度的氨气浓度。
上述仅为本发明的优选实施例，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种等效的更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (13)
1.一种基于印刷传感器的飞行器大气监测系统，其特征在于，包括：印刷传感器、信号读取传输硬件系统以及飞行器，所述印刷传感器和信号读取传输硬件系统安装在所述飞行器上，该印刷传感器通过能够传输数字信号或者模拟信号的接口与所述信号读取传输硬件系统进行连接，所述飞行器运载所述印刷传感器和信号读取传输硬件系统飞行于大气环境中，监测大气环境指标。
2.如权利要求1所述的基于印刷传感器的飞行器大气监测系统，其特征在于，所述印刷传感器包括电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器以及基于印刷晶体管的传感器，该印刷传感器超轻薄、可弯折，在柔性衬底上采用印刷工艺制备而成。
3.如权利要求2所述的基于印刷传感器的飞行器大气监测系统，其特征在于，所述柔性衬底为塑料或纸类。
4.如权利要求1所述的基于印刷传感器的飞行器大气监测系统，其特征在于，所述印刷传感器的材料为金属材料、纳米材料、无机材料或有机材料。
5.如权利要求1所述的基于印刷传感器的飞行器大气监测系统，其特征在于，所述印刷传感器的制备工艺为喷墨打印、光刻、点胶、旋涂或丝网印刷。
6.如权利要求1所述的基于印刷传感器的飞行器大气监测系统，其特征在于，所述信号读取传输硬件系统为柔性电路或常规硬性电路。
7.如权利要求1所述的基于印刷传感器的飞行器大气监测系统，其特征在于，所述信号读取传输硬件系统采集、处理、储存和传输所述印刷传感器的信号。
8.如权利要求1所述的基于印刷传感器的飞行器大气监测系统，其特征在于，所述飞行器为多轴飞行器、涵道式飞行器、具有推进装置的航空器或者无推进装置的浮力航空器。
9.如权利要求8所述的基于印刷传感器的飞行器大气监测系统，其特征在于，所述的多轴飞行器为四轴飞行器、六轴飞行器或八轴飞行器。
10.如权利要求8所述的基于印刷传感器的飞行器大气监测系统，其特征在于，所述的具有推进装置的航空器为航模飞机。
11.如权利要求8所述的基于印刷传感器的飞行器大气监测系统，其特征在于，所述的无推进装置的浮力航空器为热气球、氢气球或氦气球。
12.如权利要求1所述的基于印刷传感器的飞行器大气监测系统，其特征在于，所述的飞行器运载所述印刷传感器的方式包括粘贴、插入固定、螺母固定或捆绑。
13.如权利要求1所述的基于印刷传感器的飞行器大气监测系统，其特征在于，所述大气环境指标包括光照、温度、湿度、粉尘和气体种类及其含量。
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