CN103149327B - 高空环境气体自动采集方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种高空环境气体自动采集方法及装置，属于环境气体采集方法及装置。装置由气体传感器、加速度传感器、检测电路、微处理器、电池、存储电路、显示器、USB通信电路和降落伞构成，所述的装置在采集高空气体时，通过高压发射装置弹射到高空，在降落伞的作用下，采集装置缓慢下降，在下降过程中不断采集不同高度的气体，通过加速度传感器，获得高度信息，控制采集装置的工作，同时也可以得到不同高度的环境气体参数，可以将检测参数传输至计算机进行管理分析。能够方便监测空间不同高度分布的环境气体，适合安全环境、碳排放、环保等领域的气体采集分析。

Description

高空环境气体自动采集方法及装置
技术领域
本发明涉及一种气体自动采集方法及装置，尤其是一种适用于高空环境气体采集使用的高空环境气体自动采集方法及装置。
技术背景
环境气体的采集中往往需要采集一定高度的气体参数，此时需要借助高层建筑物进行人工采集，但是在一些没有高层建筑物的场所采集高空环境气体，则是难以解决的困难。此外，人们在研究环境气体在空间的分布规律时，往往需要掌握不同空间高度的环境气体参数，目前也缺乏相应的手段，影响了人类对环境保护的研究。
发明内容
本发明的目的是解决已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、使用方便快捷的高空环境气体自动采集方法及装置。
为实现上述目的，本发明的高空环境气体自动采集方法的步骤如下：
a．开启采集装置，利用高压弹射装置将采集装置弹射到高空，同时，采集装置中的微处理器内部的定时时钟开始记时，加速度传感器开始检测工作；
b．加速度传感器持续将检测到的加速度测值通过加速度检测电路反馈给微处理器，当反馈给微处理器的加速度测值由负值突然变为零或者正值时，说明此时采集装置已经处于高压发射装置弹射的最高点，此时微处理器通过气体检测电路启动气体传感器，同时打开降落伞；
c．在采集装置下降过程中，气体传感器和加速度传感器通过微处理器定时控制采集检测信息，采集到的的检测信号分别通过气体检测电路和加速度检测电路发送到微处理器，并由微处理器存储至存储电路内，从而得到对应不同高度的气体浓度信息；
d．当加速度传感器的检测信号数值突然大幅增大，微处理器判断出采集装置落地后，通过气体检测电路控制气体传感器停止检测工作，同时通过加速度检测电路控制加速度传感器停止检测工作。
实现上述方法的高空环境气体自动采集装置，它包括微处理器，微处理器的输出端分别连接有显示器、存储电路和USB通信电路，微处理器的输入端分别与气体检测电路和加速度检测电路的输出端相连接，气体检测电路的输入端与气体传感器的输出端相连接，加速度检测电路的输入端与加速度传感器的输出端相连接，整个电路由电池供电，采集装置设在壳体内，壳体上设有可由微处理器控制打开的降落伞。
有益效果：本发明通过高空弹射装置使采集装置达到高空，并通过降落伞缓慢下降，在下降的过程中通过气体传感器和加速度长安旗采集不同高度的气体信息，并通过存储电路将信息存储下来，可通过显示器显示，也可以通过USB通信电路将数据拷贝出来进行研究，可以获得不同空间高度的环境气体参数，为高空环境气体的分布研究创造条件。
附图说明
图1是本发明的装置原理结构图；
图2是本发明装置的空间下落示意图；
图3是本发明装置的信号采集过程的流程框图；
图4是本发明装置采集的二氧化碳采集与空间高度的关系示意图。
图中：1-气体传感器；2-气体检测电路；3-加速度传感器；4-加速度检测电路；5-微处理器；6-电池；7-存储电路；8-显示器；9-USB通信电路；10-降落伞。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的说明：
本发明的高空环境气体自动采集方法：
a．开启采集装置，利用高压弹射装置将采集装置弹射到高空，同时，采集装置中的微处理器5内部的定时时钟开始记时，加速度传感器3开始检测工作；
b．加速度传感器3持续将检测到的加速度测值通过加速度检测电路4反馈给微处理器5，当反馈给微处理器5的加速度测值由负值突然变为零或者正值时，说明此时采集装置已经处于高压发射装置弹射的最高点，此时微处理器5通过气体检测电路2启动气体传感器1，同时打开降落伞10；
c．在采集装置下降过程中，气体传感器1和加速度传感器3通过微处理器5定时控制采集检测信息，采集到的的检测信号分别通过气体检测电路2和加速度检测电路4发送到微处理器5，并由微处理器5存储至存储电路7内，从而得到对应不同高度的气体浓度信息；
d．当加速度传感器3的检测信号数值突然大幅增大，微处理器5判断出采集装置落地后，通过气体检测电路2控制气体传感器1停止检测工作，同时通过加速度检测电路4控制加速度传感器3停止检测工作。
如图1所示，本发明的高空环境气体自动采集装置，包括设在壳体内微处理器5，所述的微处理器5的型号为ATMEGA16，微处理器5的输出端分别连接有显示器8、存储电路7和USB通信电路9，微处理器5的输入端分别与气体检测电路2和加速度检测电路4的输出端相连接，气体检测电路2的输入端与气体传感器1的输出端相连接，气体检测电路2的型号为SM-CDT，加速度检测电路4的输入端与加速度传感器3的输出端相连接，单轴加速度传感器，轴向与地面垂直，加速度传感器3型号为HK9101，整个电路由电池6供电，壳体外部设有由微处理器5控制打开的降落伞10，气体传感器1为二氧化碳传感器或者其它环境气体传感器，与外部空间接触。
如图2所示，采集装置通过高压弹射装置发射至高空后开始下落，在下落过程中，通过降落伞10减缓下落速度，吊挂在降落伞10下的采集装置开始采集空间环境气体参数，一直到落地为止。
如图3所示，首先将采集装置弹射到高空，在投射上升过程中，速度逐渐减小，加速度传感器3的测值是负值加速度的轴向方向背离地面；当加速度测值由负值突然变为零或者正值时，说明采集装置已经到达最高点开始下降，此时微处理器5开始定时控制，间断采集加速度和环境气体的参数，并且将采集的数据进行存储。当加速度测值为零时，说明采集装置落地，则停止数据采集，工作结束。
图4是本发明采集的空间二氧化碳与空间高度的关系示意图，采集装置在空间采集的环境气体，对应不同高度的加速度测值，根据的公式s为距离，a为加速度，t为时间，由于微处理器5在开始弹射采集装置时就开始计时，因此很容易根据微处理器5内部时钟的时间和加速度测值获得抛射的高度和下落过程中的高度信息，由此可以得到不同高度的环境气体参数，为空间环境气体的分布分析提供依据。

Claims (2)

1.一种高空环境气体自动采集方法，其特征是：包括如下步骤，
a．开启采集装置，利用高压弹射装置将采集装置弹射到高空，同时，采集装置中的微处理器（5）内部的定时时钟开始记时，加速度传感器（3）开始检测工作；
b．加速度传感器（3）持续将检测到的速度测值通过加速度检测电路（4）反馈给微处理器（5），当反馈给微处理器（5）的速度测值由负值突然变为零或者正值时，说明此时采集装置已经处于高压发射装置弹射的最高点，此时微处理器（5）通过气体检测电路（2）启动气体传感器（1），同时打开降落伞（10）；
c．在采集装置下降过程中，气体传感器（1）和加速度传感器（3）通过微处理器（5）定时控制采集检测信息，采集到的检测信号分别通过气体检测电路（2）和加速度检测电路（4）发送到微处理器（5），并由微处理器（5）存储至存储电路（7）内，从而得到对应不同高度的气体浓度信息；
d．当加速度传感器（3）的检测速度信号数值突然大幅增大，微处理器（5）判断出采集装置落地后，通过气体检测电路（2）控制气体传感器（1）停止检测工作，同时通过加速度检测电路（4）控制加速度传感器（3）停止检测工作。
2.一种实现权利要求1所述方法的高空环境气体自动采集装置，其特征是：采集装置包括设在壳体内的微处理器（5），微处理器（5）的输出端分别连接有显示器（8）、存储电路（7）和USB通信电路（9），微处理器（5）的输入端分别与气体检测电路（2）和加速度检测电路（4）的输出端相连接，气体检测电路（2）的输入端与气体传感器（1）的输出端相连接，加速度检测电路（4）的输入端与加速度传感器（3）的输出端相连接，整个电路由电池（6）供电，壳体的外部设有由微处理器（5）控制打开的降落伞（10）。
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