CN210347968U - 一种用于气象监测的飞行设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于气象监测的飞行设备，包括两组以上无人机、以及用于控制无人机的地面监控装置；各所述无人机均包括无人机本体、着陆架和两组以上的机翼，在机翼上设有偶数个吊舱，偶数个吊舱对称设置在无人机本体两侧的机翼上；吊舱包括相连接的容置部和封盖，容置部与机翼相连接，在容置部内设有温湿度传感器和气压传感器，在容置部的外壁上设有雨雪传感器、测风传感器和两组以上的视觉传感器；吊舱为能够旋转的球形结构；吊舱的最下端位于着陆架的最下端的上方；各传感器均与地面监控装置无线连接。本实用新型能够实时多点连续监测气象，监测范围大，监测进程能机动灵活调控，且不易受环境条件影响，利于及时高效掌握相关区域气象信息。

Description

一种用于气象监测的飞行设备

技术领域

本实用新型涉及气象监测技术领域，尤其涉及一种用于气象监测的飞行设备。

背景技术

天气和环境对人们的生产生活有重大影响，通常情况下，气象监测主要依靠气象部门设置的监测点进行，因气象预报的是某一地区的平均估计值，监测点的数量及选址不同，导致气象预报信息的准确度不同；各监测点基本通过固定设备进行定点监测，监测范围有限，且需要设置多组监测设备，并需定期检修维护，耗费大量人力物力。

现有技术中，实用新型专利ZL201721690093.0公开了一种便移式环境气象监测装置，包括移动箱体，移动箱体的顶部固定有第一支杆、第二支杆、控制盒，第一支杆的顶部固定有托板，托板的顶部固定有风速仪，第二支杆的顶部固定有托块，托块的顶部安装有湿度传感器、温度传感器，控制盒内固定有蓄电池、控制器以及与控制器电性连接的无线通信模块，蓄电池分别与风速仪、湿度传感器、温度传感器、控制器、无线通信模块电性连接，控制器与湿度传感器、温度传感器、风速仪电性连接，移动箱体的左右两侧外壁分别固定有一固定块，固定块的底部通过一可伸缩的竖直腿连接有水平板，水平板的底部前端和后端分别固定有一移动轮子；该实用新型专利在一定程度上使监测设备不限于固定应用，还能够在地面移动使用，监测范围有所增加，但需要人力现场控制移动，且对地面环境恶劣的情况较难适用。

因此，亟需研究开发出更优的气象监测设备，增大监测范围，提高气象监测的准确度，并有效节约人力物力成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是，针对现有技术存在的问题，提供一种用于气象监测的飞行设备，基于现有无人机设备进行改进设计，操作简单，移动便捷，实现大范围的实时气象监测，充分提高气象监测信息的准确度。

本实用新型解决问题的技术方案是：一种用于气象监测的飞行设备，包括两组以上无人机、以及用于控制无人机的地面监控装置；各所述无人机均包括无人机本体、着陆架和两组以上的机翼，在所述机翼上设有吊舱，所述吊舱的数量为偶数个，所述偶数个吊舱对称设置在所述无人机本体两侧的机翼上；所述吊舱包括相连接的容置部和封盖，所述容置部与所述无人机的机翼相连接，在所述容置部内设有温湿度传感器和气压传感器，在所述容置部的外壁上设有雨雪传感器、测风传感器和两组以上的视觉传感器；所述吊舱为能够旋转的球形结构；所述吊舱的最下端位于所述着陆架的最下端的上方；所述温湿度传感器、气压传感器、雨雪传感器、测风传感器和各视觉传感器均与所述地面监控装置无线连接。

进一步地，在本实用新型所述的用于气象监测的飞行设备中，所述两组以上的视觉传感器包括可见光视觉传感器和红外视觉传感器，所述可见光视觉传感器和红外视觉传感器的数量相同，所述可见光视觉传感器和红外视觉传感器相互间隔设置。

进一步地，在本实用新型所述的用于气象监测的飞行设备中，所述吊舱的容置部的侧壁上设有两个以上的通风窗，在各所述通风窗上设有能够翻转的叶片。

进一步地，在本实用新型所述的用于气象监测的飞行设备中，在所述吊舱内还设有纵向中心轴和横向中心轴，在所述纵向中心轴上穿设有相平行的第一支撑部和第二支撑部，所述第一支撑部位于所述纵向中心轴的中上部，所述第二支撑部位于所述纵向中心轴的端部，所述温湿度传感器和气压传感器设置在所述第一支撑部上，所述雨雪传感器和测风传感器设置在所述第二支撑部上，所述视觉传感器均位于所述横向中心轴的端部。

优选地，在本实用新型所述的用于气象监测的飞行设备中，在所述第一支撑部上均设有多个第一安装槽，各所述第一安装槽围绕所述纵向中心轴呈环形分布，所述温度传感器和所述气压传感器对称设置在所述第一安装槽上；在所述第二支撑部上均设有多个第二安装槽，各所述第二安装槽围绕所述纵向中心轴呈环形分布，所述雨雪传感器和测风传感器对称设置在所述第二安装槽上。

优选地，在本实用新型所述的用于气象监测的飞行设备中，所述视觉传感器为偶数个，所述视觉传感器对称设置在所述横向中心轴的两端；在所述偶数个视觉传感器中，至少有一半为红外视觉传感器。

进一步地，在本实用新型所述的用于气象监测的飞行设备中，在所述无人机本体上还设有相连接的通讯装置和供电装置，所述通讯装置与所述地面监控装置无线连接，所述温湿度传感器、气压传感器、雨雪传感器、测风传感器和视觉传感器均分别与所述通讯装置相连接。

优选地，在本实用新型所述的用于气象监测的飞行设备中，所述通讯装置为基于北斗导航定位***的通讯装置。

优选地，在本实用新型所述的用于气象监测的飞行设备中，所述供电装置为超级电容模块，所述超级电容模块由两个以上含金属锂的超级电容器组成。

进一步地，在本实用新型所述的用于气象监测的飞行设备中，在所述各无人机同时运行时，相邻无人机之间的水平距离为6m～10m，相邻无人机之间的垂直距离为30m～500m。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：结构创新，能够实现实时多点连续气象监测，相比于现有监测设备显著扩大监测范围，且能够根据需要定点悬停监测，对监测进程能够进行机动灵活的实时跟踪调控，且不易受外界环境条件影响，利于解决恶劣危险环境下的监测困难问题，便于相关人员及时高效地掌握目标监测区域的气象信息，从而为相关作业安排或者事故事件处理提供准确的气象信息指导，进而有效避免出现不必要的损失，利于保障相关生产生活的有序运行。

附图说明

图1为本实用新型一种用于气象监测的飞行设备的结构示意图(一)；

图2为本实用新型一种用于气象监测的飞行设备的结构示意图(二)。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明，但本实用新型不受实施例的任何限制。为增进公众对本实用新型的彻底了解，在以下优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本实用新型。另外，为了避免对本实用新型的实质造成不必要的混淆，并没有详细说明众所周知的元件、电路和使用方法等。

如图1和图2所示，本实用新型一种用于气象监测的飞行设备，包括两组以上无人机、以及用于控制无人机的地面监控装置；各所述无人机均包括无人机本体、着陆架和两组以上的机翼，在所述机翼上设有吊舱，所述吊舱的数量为偶数个，所述偶数个吊舱对称设置在所述无人机本体两侧的机翼上；所述吊舱包括相连接的容置部和封盖，所述容置部与所述无人机的机翼相连接，在所述容置部内设有温湿度传感器和气压传感器，在所述容置部的外壁上设有雨雪传感器、测风传感器和两组以上的视觉传感器；所述吊舱为能够旋转的球形结构；所述吊舱的最下端位于所述着陆架的最下端的上方；所述温湿度传感器、气压传感器、雨雪传感器、测风传感器和各视觉传感器均与所述地面监控装置无线连接。

在上述实施例中，通过设置两组以上的无人机同时进行气象监测，利于提高监测的准确度，具体所述无人机的数量根据目标监测的地域范围进行布置，优选地，启动监测时，通过所述地面监控装置控制各无人机在不同高度进行飞行，实现对同一地域的不同高度处的气象信息监测，优选地，在所述各无人机同时运行时，相邻无人机之间的水平距离为6m～10m，相邻无人机之间的垂直距离为30m～500m，使参与监测的各无人趋向于在同一竖直线上，从而使同一区域不同高度的气象信息监测同步实时进行，进而提高监测信息的准确度。

在上述实施例中，通过所述温湿度传感器、气压传感器、雨雪传感器、测风传感器和视觉传感器分别对飞行区域内进行温湿度、气压、降雨降雪和风向风速的气象信息监测及监测环境的图像采集；为增强气象监测的效果，以便为地面人员提供更直观全面的信息参考，所述两组以上的视觉传感器优选包括可见光视觉传感器和红外视觉传感器，所述可见光视觉传感器和红外视觉传感器的数量相同，所述可见光视觉传感器和红外视觉传感器相互间隔设置；其中，通过可见光视觉传感器记录白天的监测环境图像，通过红外视觉传感器记录夜间的监测环境景况图像；较佳地，所述可见光传感器为工业用CCD摄像机，所述红外视觉传感器为短波红外摄像仪，以利于实现更加全面的监测。

在上述实施例中，通过设置偶数个吊舱，使偶数个吊舱对称设置在所述无人机本体两侧的机翼上，利于保持无人机的飞行稳定，对于所述吊舱的数量，优选为2个或者4个，具体根据监测区域环境的情况进行确定，各吊舱中的各传感器的监测信息均实时发送给所述地面监控装置，利于避免单个吊舱出现故障时气象监测中断，通过其他吊舱能够保持监测继续进行，而且多组监测信息进行样本分析，也利于提高监测准确度。

在上述实施例中，所述吊舱为能够旋转的球形结构，利于减少飞行时的空气阻力，且利于提高各传感器对气象信息监测的全面性；使所述吊舱的最下端位于所述着陆架的最下端的上方，利于避免设置在吊舱内部及其外壁上的传感器因着陆而受到震动，从而使吊舱及安装在吊舱的容置部内外的传感器等装置得到有效保护。优选地，为保障监测的准确度，使吊舱内外气体相同，使吊舱内部温湿度检测和气压检测准确高效，所述吊舱的容置部的侧壁上设有两个以上的通风窗，在各所述通风窗上设有能够翻转的叶片；较佳地，所述通风窗为2～4个，均位于所述温湿度传感器和气压传感器的上方，至少有两个通风窗在所述容置部相对的两侧对称设置，利于保障容置部内外气体环境相同；较佳地，各所述通风窗在雨雪天气通过旋转所述叶片进行关闭，利于保护所述容置部及其内部的各器件；同时，也利于根据无人机的负载及检测需要，在所述吊舱内设置空气取样装置及空气污染物检测装置，从而在实现气象信息监测的同时，实现对空气质量的监测。

在本实用新型的一些实施例中，为保障飞行过程中吊舱的平稳，优选地，在所述吊舱内还设有纵向中心轴和横向中心轴，在所述纵向中心轴上穿设有相平行的第一支撑部和第二支撑部，所述第一支撑部位于所述纵向中心轴的中上部，所述第二支撑部位于所述纵向中心轴的端部，所述温湿度传感器和气压传感器设置在所述第一支撑部上，所述雨雪传感器和测风传感器设置在所述第二支撑部上，所述视觉传感器均位于所述横向中心轴的端部；较佳地，所述第二支撑部位于所述第一支撑部的上方，从而使所述雨雪传感器和测风传感器位于所述吊舱的顶部，保障安装稳固的同时，保证雨雪和风向风速监测的稳定性和准确度；较佳地，所吊舱的封盖位于所述容置部的底部或者侧部，以所述封盖位于所述容置部的侧部为优选，以便于吊舱检修。

在上述实施例中，为增强监测的稳定性，在所述第一支撑部上均设有多个第一安装槽，各所述第一安装槽围绕所述纵向中心轴呈环形分布，所述温度传感器和所述气压传感器对称设置在所述第一安装槽上；在所述第二支撑部上均设有多个第二安装槽，各所述第二安装槽围绕所述纵向中心轴呈环形分布，所述雨雪传感器和测风传感器对称设置在所述第二安装槽上；所述视觉传感器优选为偶数个，所述视觉传感器对称设置在所述横向中心轴的两端，从而有效保障各气象监测用传感器安装的稳定性以及在飞行过程中吊舱的稳定性，不会因失衡摇摆。较佳地，在所述偶数个视觉传感器中，至少有一半为红外视觉传感器，从而使间隔设置的可见光视觉传感器和红外视觉传感器能够实现昼夜对所监测环境的图像记录和跟踪，使气象监测信息更加全面准确。

在本实用新型的另一些实施例中，在普通无人机设置进行飞行控制的信号指令接收器的基础上，为保障无人机的稳定运行及气象监测的有效控制和气象信息的实时传送，在所述无人机本体上还设有相连接的通讯装置和供电装置，所述通讯装置与所述地面监控装置无线连接，所述温湿度传感器、气压传感器、雨雪传感器、测风传感器和视觉传感器均分别与所述通讯装置相连接。所述通讯装置为基于定位导航***设置，用于定位和通讯；具体地，所述通讯装置用于对无人机的飞行进行定位，并将定位信息实时发送给所述地面监控装置；所述通讯装置还用于接收所述温湿度传感器、气压传感器、雨雪传感器、测风传感器传送的检测信息以及所述供电装置的供电信息，并将所接收的检测信息和供电信息传送给所述地面监控装置；所述通讯装置还用于接收所述地面监控装置发送的指令，并将所接收的所述地面监控装置发送的指令传送给相应的装置即所述温湿度传感器、气压传感器、雨雪传感器、测风传感器、及供电装置中一种或多种。所述供电装置用于向无人机本体及各传感器和通讯装置供电，以保障飞行设备整体的稳定运行用电，并将供电装置的电量信息实时发送给所述通讯装置，所述通讯装置将接收的信息发送给所述地面监控装置，以便有效控制无人机的飞行时间和返航时间。

上述实施例中，为保障通讯和定位的实时稳定进行，所述通讯装置优选为基于GPS或者北斗导航定位***的通讯装置，较佳地，所述通讯装置为基于北斗导航定位***的通讯装置，以便更有效地对危险恶劣环境下的气象信息进行监测；为保障飞行设备往返及监测的稳定运行，并相对减少无人机的载荷，所述供电装置优选为超级电容模块，所述超级电容模块优选由两个以上含金属锂的超级电容器组成。

在上述实施例中，所述无人机能够为任一种无人机，具体选择以能够实现所述吊舱、各传感器及其相关器件的载荷为标准，以能够满足目标监测区域的续航时间为优选；所述地面监控装置能够根据无人机的数量及目标监测区域的范围进行设置，如基于现有的飞行控制器单独进行设置或者与计算机和手机等移动通讯终端组合进行设置，优选设置为相互无线通信连接的飞行控制器、远程计算机和手机移动端的组合装置，其中，通过飞行控制器或者远程计算机控制无人机的飞行距离、高度和时间，通过远程计算机控制所述温湿度传感器、气压传感器、雨雪传感器、测风传感器及供电装置，通过远程计算机和手机移动端进行气象监测信息接收，通过远程计算机进行气象监测信息的存储、分析处理及显示，通过手机移动端接收及查看气象信息的分析处理结果，从而便于相关工作人员机动灵活地安排控制监测并能够高效掌握气象信息，大幅提高工作效率。

在应用上述实施例本实用新型用于气象监测的飞行设备时，由相关管理人员根据目标地的环境及具体工况，通过所述地面监控装置调整和控制各无人机进行飞行移动或者悬停监测气象信息。具体地，在所述地面监控装置的控制下，启动参与气象监测的各无人机并通过通讯装置向各气象传感器传送启动检测指令，从不同高度对目标监测区域进行气象监测，在飞行过程中，各无人机通过各自机翼携带吊舱穿行于目标监测区域；其中，在吊舱的容置部中，温湿度传感器进行温湿度检测并将检测到的温湿度信息传送给通讯装置，气压传感器进行气压检测并将检测到的气压信息传送给通讯装置；在吊舱的容置部的外壁上，雨雪传感器进行降雨降雪的雨雪情况检测并将检测到的雨雪信息传送给通讯装置，测风传感器进行风向和风速检测并将检测到的风速风向信息传送给通讯装置；所述通讯装置接收各温湿度传感器、气压传感器、雨雪传感器、测风传感器传送的检测信息，并将所接收的检测信息传送给所述地面监控装置；在监测过程中，多个吊舱的设置使多组气象监测用传感器同时进行监测，提供多组监测信息，充分提高了所得气象信息的准确度。通过本实用新型的上述应用，实现实时的多点连续气象监测，对监测进程也能够实时跟踪调控，能够解决恶劣危险环境下的监测困难问题，使相关人员及时高效地掌握关注地的气象信息，从而利于大幅提高相关作业安排或者事故事件处理的效率。

本实用新型不限于上述实施方式，本领域技术人员所做出的对上述实施方式任何显而易见的改进或变更，都不会超出本实用新型的构思和所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于气象监测的飞行设备，其特征在于：包括两组以上无人机、以及用于控制无人机的地面监控装置；各所述无人机均包括无人机本体、着陆架和两组以上的机翼，在所述机翼上设有吊舱，所述吊舱的数量为偶数个，所述偶数个吊舱对称设置在所述无人机本体两侧的机翼上；所述吊舱包括相连接的容置部和封盖，所述容置部与所述无人机的机翼相连接，在所述容置部内设有温湿度传感器和气压传感器，在所述容置部的外壁上设有雨雪传感器、测风传感器和两组以上的视觉传感器；所述吊舱为能够旋转的球形结构；所述吊舱的最下端位于所述着陆架的最下端的上方；所述温湿度传感器、气压传感器、雨雪传感器、测风传感器和各视觉传感器均与所述地面监控装置无线连接。

2.根据权利要求1所述的用于气象监测的飞行设备，其特征在于：所述两组以上的视觉传感器包括可见光视觉传感器和红外视觉传感器，所述可见光视觉传感器和红外视觉传感器的数量相同，所述可见光视觉传感器和红外视觉传感器相互间隔设置。

3.根据权利要求1所述的用于气象监测的飞行设备，其特征在于：在所述吊舱内还设有纵向中心轴和横向中心轴，在所述纵向中心轴上穿设有相平行的第一支撑部和第二支撑部，所述第一支撑部位于所述纵向中心轴的中上部，所述第二支撑部位于所述纵向中心轴的端部，所述温湿度传感器和气压传感器设置在所述第一支撑部上，所述雨雪传感器和测风传感器设置在所述第二支撑部上，所述视觉传感器均位于所述横向中心轴的端部。

4.根据权利要求3所述的用于气象监测的飞行设备，其特征在于：在所述第一支撑部上均设有多个第一安装槽，各所述第一安装槽围绕所述纵向中心轴呈环形分布，所述温湿度传感器和所述气压传感器对称设置在所述第一安装槽上；

在所述第二支撑部上均设有多个第二安装槽，各所述第二安装槽围绕所述纵向中心轴呈环形分布，所述雨雪传感器和测风传感器对称设置在所述第二安装槽上。

5.根据权利要求3所述的用于气象监测的飞行设备，其特征在于：所述视觉传感器为偶数个，所述视觉传感器对称设置在所述横向中心轴的两端；在所述偶数个视觉传感器中，至少有一半为红外视觉传感器。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于气象监测的飞行设备，其特征在于：在所述各无人机同时运行时，相邻无人机之间的水平距离为6m～10m，相邻无人机之间的垂直距离为30m～500m。

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