一种基于碳达峰的碳排放监测装置和监测方法与流程

1.本发明涉及温室排放监测设备技术领域，具体涉及一种基于碳达峰的碳排放监测装置和监测方法。


背景技术：

2.碳达峰(peak carbon dioxide emissions)就是指二氧化碳或温室气体的排放量将不再增长并达到的峰值，之后逐步回落的时间点，当前应对全球变暖是人类共同面临的课题，早日实现碳达峰对我国的能源利用和产业升级转型具有重大意义，而目前温室气体减排成效评估多依赖于排放清单，而不同地区清单很难完全做到一致，并且一些区域可能还存在漏报瞒报的问题。
3.目前常用的方法是采用无人机平台来完成，但目前的无人机平台多为多轴旋翼无人机，其速度慢，航程短，可监测的范围有限，装载的设备也有限，因此导致其监测能力短时间无法进一步提升，为此，迫切需要一种可以快速、准确、及时且能大范围对环境温室气体浓度进行监测的设备。


技术实现要素：

4.为此，本发明提供一种基于碳达峰的碳排放监测装置和监测方法，以解决现有技术中由于采用多轴旋翼无人机平台监测而导致的监测能力无法提升的问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.根据本发明的第一方面：
7.本发明公开了一种基于碳达峰的碳排放监测装置，通过无人飞行器作为载具，包括：
8.机身，内设碳溶度传感器，后端设置有尾舵；
9.一对机翼，设置在所述机身两侧，翼梢处安装有带旋翼的动力机；
10.倾转装置，与所述动力机同轴传动连接，以带动动力机整体俯仰转动；
11.所述倾转装置包括：
12.传动杆，首端与动力机固定连接，尾端通过十字轴与蜗轮轴的端部铰接；
13.倾转蜗轮，中心部套设有所述蜗轮轴，并与所述蜗轮轴同轴传动连接，外侧与第一蜗杆啮合传动连接；
14.选控装置，适于和所述第一蜗杆同轴传动连接，以通过所述第一蜗杆对所述动力机姿态进行调整，当所述机身处于垂直起降状态时，所述动力机处于竖直状态，当所述机身处于飞行状态，所述动力机处于水平状态。
15.在一种可能的实现方式中，所述机翼包括：
16.主翼，内部设置有所述传动杆，翼尖处设置有旋转接头，所述旋转接头上安装有所述动力机，翼根处设置有铰接座，所述铰接座位于所述十字轴位置上；
17.副翼，由两片折叠翼铰接而成，所述副翼一端与所述主翼的翼尖处铰接，另一端与
机身铰接。
18.在一种可能的实现方式中，所述机身包括：
19.后段，底部贯穿有散热通道，所述散热通道上方设置有电池组和相机，上部设置有倾转装置，所述倾转装置设置在选控装置的前侧；
20.首段，尾端与后段固定连接，内部安装有所述碳溶度传感器，首端设置有进气通道、且正对所述碳浓度传感器以检测温室气体浓度，并与所述散热通道连通。
21.在一种可能的实现方式中，所述尾舵包括：
22.机尾，两侧安装有同轴相连的升降舵；
23.升降涡轮，套设在所述升降舵的连接轴上，外沿与第二蜗杆啮合传动连接，所述第二蜗杆位于所述选控装置后端，并适于和所述选控装置同轴传动连接。
24.在一种可能的实现方式中，所述选控装置包括：
25.双轴电机，输出轴两端各设置有一个离合器、并通过所述离合器与一个转轴连接，所述第一蜗杆和第二蜗杆内均插设有转轴；
26.导向件，中部设置有导槽，底部安装安装有推拉电磁铁，所述推拉电磁铁穿过导槽与双轴电机传动连接，所述双轴电机适于沿导槽滑动。
27.在一种可能的实现方式中，所述机尾的顶部设置有鲨鱼鳍，所述鲨鱼鳍内置信号天线。
28.在一种可能的实现方式中，所述后段的底部设置有与所述电池组电流连接的限位孔，所述限位孔与相机连通，所述相机通过限位孔对地面进行拍摄。
29.在一种可能的实现方式中，所述后段两侧设置有抗扰流槽。
30.在一种可能的实现方式中，机身适于停放在装载平台上，所述装载平台包括：
31.锁具，上端安装有适于装入限位孔的充电插头，前端铰接有卡栓，当机身降落到所述锁具上时，所述卡栓一端与机身底部相抵并旋转一圈，使得卡栓另一端搭在所述抗扰流槽上，同时所述锁具上的锁舌与卡栓相抵接，限制卡栓转动；
32.转台，顶部与所述锁具同轴传动连接，并带动锁具旋转。
33.本发明具有如下优点：
34.相比较现有技术，本技术方案采用倾转旋翼无人机平台，通过改变动力机的姿态，既可以与垂直于地面以类似直升机竖直于地面起降，同时，也可以在空中改变动力机的姿态以平行于地面的方式，通过机翼提供升力，利用两个动力机的转速差配合尾舵调整行进方向，从而快速通过监测区域并得出结果，相比较采用多轴无人机平台，具有速度快，载重大的优点，并且利用飞翼提供升力，可以有效节约电能，同时可以简化飞控系统，提高飞行稳定性，从而提高无人机的航程和滞空时间，由此可以扩大监测区域范围。
35.根据本发明的第二方面；
36.本发明公开了一种监测方法，应用上述的基于碳达峰的碳排放监测装置，依照如下步骤：
37.一、所述锁舌打开，所述选控装置与第一蜗杆传动连接，所述动力机处于竖直状态，所述机身从锁具竖直起飞；
38.二、到达指定高度，所述机身在空中改变飞行姿态，使得所述动力机处于水平状态，所述选控装置与第二蜗杆传动连接；
39.三、采用卫星定位，并通过显示屏，在导航地图上留下飞行轨迹，继而利用轨迹颜色深浅来标示该地区温室气体浓度的大小，颜色越深，则该地区温室气体浓度越大。
40.本发明具有如下优点：
41.无人机平台通过卫星定位在导航地图上留下飞行轨迹，利用轨迹颜色深浅来标示该地区温室气体浓度的大小，由此可以通过在屏幕的导航地图上显示监测情况，并形成云图，由此可以快速且直观的显示本地区的温室气体的排放情况，具有良好的可靠性和准确性。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
43.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
44.图1为本发明实施例1提供的碳排放监测装置立体图；
45.图2为本发明实施例1提供的碳排放监测装置内部结构图；
46.图3为本发明实施例1提供的倾转装置立体结构图；
47.图4为本发明实施例1提供的机翼结构分解图；
48.图5为本发明实施例1提供的碳排放监测装置俯视图；
49.图6为本发明实施例1提供的图5中a-a的剖视图；
50.图7为本发明实施例1提供的图5中b-b的剖视图；
51.图8为本发明实施例1提供的尾舵立体图；
52.图9为本发明实施例1提供的选控装置立体图；
53.图10为本发明实施例1提供的机身立体图；
54.图11为本发明实施例1提供的装载平台立体图；
55.图12为本发明实施例2提供的浓度监测轨迹显示的示意图；
56.图中：1机身；11后段；12首段；13进气通道；14散热通道；15相机；2机翼；21主翼；22副翼；23折叠翼；24铰接座；25旋转接头；3尾舵；31机尾；32升降涡轮；33升降舵；34第二蜗杆；4装载平台；41锁具；42锁舌；43卡栓；44转台；45充电插头；5动力机；6倾转装置；61传动杆；62第一蜗杆；63蜗轮轴；64十字轴；7选控装置；71双轴电机；72推拉电磁铁；73导向件；74转轴；75离合器；8限位孔；9碳浓度传感器；10抗扰流。
具体实施方式
57.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做
出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
58.请参照图1-11，现对本发明提供的基于碳达峰的碳排放监测装置，进行说明。
59.本技术方案通过无人飞行器作为载具，进一步来说，是一种倾转旋翼无人机作为平台，其结构包括机身1、机翼2、倾转装置6和选控装置7。具体来讲，首先在机身1内设有碳溶度传感器9用于实时监测空气中温室气体的浓度。机身1后端设置有尾舵3，两侧设置有一对机翼2，机翼的翼梢处安装有两台带旋翼的动力机5，两台动力机5的输出马力可以调节，通过调节两台动力机5的转速差、并配合尾舵3调节机身的俯仰角度，即可对飞机的行进方向做出调整。
60.在本实施例中，如图2和图3，倾转装置6与动力机5同轴传动连接，以带动动力机5整体俯仰转动，其设计目的在于实现机身1的垂直起降，以适应不同场地环境的限制，展开来讲，倾转装置6包括传动杆61和倾转蜗轮63，其中传动杆61的首端与动力机5固定连接，尾端通过十字轴64与蜗轮轴63的端部铰接，而倾转蜗轮63的中心部套设有蜗轮轴63、并与蜗轮轴63同轴传动连接，外侧与第一蜗杆62啮合传动连接，当第一蜗杆62转动时，倾转蜗轮63即可带动动力机5转动，转动的角度在直角范围内。
61.在本实施例中，选控装置7适于和第一蜗杆62同轴传动连接，由此可以利用选控装置7通过第一蜗杆62对动力机5姿态进行调整，当机身1处于垂直起降状态时，动力机5处于竖直状态，当机身1处于飞行状态，动力机5处于水平状态。
62.根据本发明公开的一个具体实施例，机翼2包括主翼21和副翼22，其中主翼21的内部设置有传动杆61，翼尖处设置有旋转接头25，旋转接头25上安装有动力机5，翼根处设置有铰接座24，铰接座24位于十字轴64位置上，由此使得主翼21具有折叠功能，并且在主翼21折叠的过程中也不会对动力机5转动造成影响。在此基础上，如图7，无人机巡航时，副翼22也可以提供一定升力，同时副翼22是由两片折叠翼23铰接而成的，因此还可以折叠收拢在主翼21之下。在具体结构上，副翼22一端与主翼21的翼尖处铰接，另一端与机身1铰接，因此在无人机飞行移动时，副翼22还起到了牵引限位的作用，由此通过主翼21和副翼22共同作用下，即可将机身1托起，相比较多轴无人机，单纯通过旋翼为机身提供升力，显然本技术方案可以节省更多的电能，从而提高了无人机的巡航的能力。
63.在一些实施例中，如图6，机身1包括后段11和首段12。后段11的底部贯穿有散热通道14，散热通道14上方设置有电池组和相机15，以便于及时为电池组和相机15冷却，避免其由于温度过高而出现燃爆或失效的问题，相机15用于拍摄该地区实际环境，以便于工作人员准确直观的分析该地区的状况。在本实施例中，首段12的尾端与后段11固定连接，内部安装有碳溶度传感器9，首端设置有进气通道13、且正对碳浓度传感器9，由此不仅可以及时检测温室气体浓度，同时利用进气通道13与散热通道14连通，使得气流进入散热通道14从而达到散热的技术效果。
64.在一些实施例中，尾舵3包括机尾31和升降蜗轮32。如图6和图8，机尾31的两侧安装有同轴相连的升降舵33。并且有升降蜗轮32套设在升降舵33的连接轴上，从而与升降舵33同轴传动连接。升降蜗轮32外沿与第二蜗杆35啮合传动连接，第二蜗杆35位于选控装置7后端，并适于和选控装置7同轴传动连接。在此需要说明的是，蜗轮蜗杆机构具有自锁性，由此可以保证升降舵33或动力机5不会出现传动失效的问题，有效的保证了机身飞行的稳定性，在此基础上上其他的具有自锁功能的机构，应用在类似技术方案上也应落如本发明的
保护范围内。
65.在本实施例中，选控装置7包括双轴电机71和导向件72，其中双轴电机71的输出轴两端各设置有一个离合器75、并通过离合器75与一个转轴74连接。进一步在此基础上，则依靠推拉电磁铁72带动双轴电机71移动，使离合器75产生同轴传动。
66.具体实现方案：
67.导向件72的中部设置有导槽，底部安装安装有推拉电磁铁72，推拉电磁铁72穿过导槽与双轴电机71传动连接，由此使得双轴电机71沿导槽滑动。因为第一蜗杆62和第二蜗杆35内均插设有转轴74，因此，通过转轴74即可在第一蜗杆62中第二蜗杆35择一进行传动。
68.展开来说，当机身垂直起降时，转轴74与第一蜗杆62转动，当机身平飞时，转轴74与第二蜗杆35转动。
69.在一些实施例中，机尾31的顶部设置有鲨鱼鳍，鲨鱼鳍可以有效切割涡流并减小风阻，从而给提高机身飞行速度和飞行稳定性，进一步的，鲨鱼鳍内置信号天线，以便于将监测结果实时传输到地面。
70.在一些实施例中，后段11的底部设置有与电池组电流连接的限位孔8，限位孔8与相机15连通，相机15通过限位孔8对地面进行拍摄。
71.在一些实施例中，机身1适于停放在装载平台4上，装载平台4包括锁具41和转台44，其中地面机动车或电车可以作为转台44的载具，而锁具41的上端安装有适于装入限位孔8的充电插头45，前端铰接有卡栓43。具体来讲，参照图11，当机身1降落到锁具41上时，卡栓43一端与机身1底部相抵并旋转一圈，使得卡栓43另一端搭在抗扰流槽10上，同时锁具41上的锁舌42与卡栓43相抵接，限制卡栓43转动，方便无人机降落。另一方面，转台44的顶部与锁具41同轴传动连接，并带动锁具41旋转，锁具41顶层与机身1底面相契合，通过限位孔8配合卡栓43则可实现无人机的完全定位，以提高运送无人机的稳定性。在本实施例中，后段11两侧设置有抗扰流槽10，还可以以减少机身1平飞时产生的扰流和风阻，从而进一步提高无人机的性能。
72.参照附图1-12，基于同一发明构思，本发明还公开一种监测方法，应用如上所述的基于碳达峰的碳排放监测装置，依照如下步骤，说明如下：
73.一、锁舌42打开，选控装置7与第一蜗杆62传动连接，动力机5处于竖直状态，机身1从锁具41竖直起飞；
74.二、到达指定高度，机身1在空中改变飞行姿态，使得动力机5处于水平状态，选控装置7与第二蜗杆35传动连接；
75.三、采用卫星定位，并通过显示屏，在导航地图上留下飞行轨迹，参照图12，继而利用轨迹颜色深浅来标示该地区温室气体浓度的大小，颜色越深，则该地区温室气体浓度越大。可选的也可以采用在飞行轨迹上用不同颜色进行标示，在此思路上，通过无人机在一地区多次飞行，还可以通过飞行轨迹形成云图，从而直观的显示该地区温室气体排放情况。
76.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

技术特征：
1.一种基于碳达峰的碳排放监测装置，通过无人飞行器作为载具，其特征在于，包括：机身(1)，内设碳溶度传感器(9)，后端设置有尾舵(3)；一对机翼(2)，设置在所述机身(1)两侧，翼梢处安装有带旋翼的动力机(5)；倾转装置(6)，与所述动力机(5)同轴传动连接，以带动动力机(5)整体俯仰转动；所述倾转装置(6)包括：传动杆(61)，首端与动力机(5)固定连接，尾端通过十字轴(64)与蜗轮轴(63)的端部铰接；倾转蜗轮(63)，中心部套设有所述蜗轮轴(63)，并与所述蜗轮轴(63)同轴传动连接，外侧与第一蜗杆(62)啮合传动连接；选控装置(7)，适于和所述第一蜗杆(62)同轴传动连接，以通过所述第一蜗杆(62)对所述动力机(5)姿态进行调整，当所述机身(1)处于垂直起降状态时，所述动力机(5)处于竖直状态，当所述机身(1)处于飞行状态，所述动力机(5)处于水平状态。2.如权利要求1所述的基于碳达峰的碳排放监测装置，其特征在于，所述机翼(2)包括：主翼(21)，内部设置有所述传动杆(61)，翼尖处设置有旋转接头(25)，所述旋转接头(25)上安装有所述动力机(5)，翼根处设置有铰接座(24)，所述铰接座(24)位于所述十字轴(64)位置上；副翼(22)，由两片折叠翼(23)铰接而成，所述副翼(22)一端与所述主翼(21)的翼尖处铰接，另一端与机身(1)铰接。3.如权利要求1所述的基于碳达峰的碳排放监测装置，其特征在于，所述机身(1)包括：后段(11)，底部贯穿有散热通道(14)，所述散热通道(14)上方设置有电池组和相机(15)，上部设置有倾转装置(6)，所述倾转装置(6)设置在选控装置(7)的前侧；首段(12)，尾端与后段(11)固定连接，内部安装有所述碳溶度传感器(9)，首端设置有进气通道(13)、且正对所述碳浓度传感器(9)以检测温室气体浓度，并与所述散热通道(14)连通。4.如权利要求1所述的基于碳达峰的碳排放监测装置，其特征在于，所述尾舵(3)包括：机尾(31)，两侧安装有同轴相连的升降舵(33)；升降涡轮(32)，套设在所述升降舵(33)的连接轴上，外沿与第二蜗杆(34)啮合传动连接，所述第二蜗杆(34)位于所述选控装置(7)后端，并适于和所述选控装置(7)同轴传动连接。5.如权利要求4所述的基于碳达峰的碳排放监测装置，其特征在于，所述选控装置(7)包括：双轴电机(71)，输出轴两端各设置有一个离合器(75)、并通过所述离合器(75)与一个转轴(74)连接，所述第一蜗杆(62)和第二蜗杆(34)内均插设有转轴(74)；导向件(73)，中部设置有导槽，底部安装安装有推拉电磁铁(72)，所述推拉电磁铁(72)穿过导槽与双轴电机(71)传动连接，所述双轴电机(71)适于沿导槽滑动。6.如权利要求4所述的基于碳达峰的碳排放监测装置，其特征在于，所述机尾(31)的顶部设置有鲨鱼鳍，所述鲨鱼鳍内置信号天线。7.如权利要求3所述的基于碳达峰的碳排放监测装置，其特征在于，所述后段(11)的底部设置有与所述电池组电流连接的限位孔(8)，所述限位孔(8)与相机(15)连通，所述相机
(15)通过限位孔(8)对地面进行拍摄。8.如权利要求3所述的基于碳达峰的碳排放监测装置，其特征在于，所述后段(11)两侧设置有抗扰流槽(10)。9.如权利要求8所述的基于碳达峰的碳排放监测装置，其特征在于，机身(1)适于停放在装载平台(4)上，所述装载平台(4)包括：锁具(41)，上端安装有适于装入限位孔(8)的充电插头(45)，前端铰接有卡栓(43)，当机身(1)降落到所述锁具(41)上时，所述卡栓(43)一端与机身(1)底部相抵并旋转一圈，使得卡栓(43)另一端搭在所述抗扰流槽(10)上，同时所述锁具(41)上的锁舌(42)与卡栓(43)相抵接，限制卡栓(43)转动；转台(44)，顶部与所述锁具(41)同轴传动连接，并带动锁具(41)旋转。10.一种监测方法，应用权利要求1至9任一项所述的基于碳达峰的碳排放监测装置，其特征在于，依照如下步骤：一、所述锁舌(42)打开，所述选控装置(7)与第一蜗杆(62)传动连接，所述动力机(5)处于竖直状态，所述机身(1)从锁具(41)竖直起飞；二、到达指定高度，所述机身(1)在空中改变飞行姿态，使得所述动力机(5)处于水平状态，所述选控装置(7)与第二蜗杆(34)传动连接；三、采用卫星定位，并通过显示屏，在导航地图上留下飞行轨迹，继而利用轨迹颜色深浅来标示该地区温室气体浓度的大小，颜色越深，则该地区温室气体浓度越大。

技术总结
本发明公开了一种基于碳达峰的碳排放监测装置和监测方法，属于温室排放监测设备技术领域，通过无人飞行器作为载具，包括机身、机翼、倾转装置和选控装置，机身内设碳溶度传感器，后端设置有尾舵，一对机翼设置在机身两侧，翼梢处安装有带旋翼的动力机；倾转装置与动力机同轴传动连接，以带动动力机整体俯仰转动；倾转装置包括传动杆和倾转蜗轮传动杆首端与动力机固定连接，尾端通过十字轴与蜗轮轴的端部铰接；倾转蜗轮中心部套设有蜗轮轴并与蜗轮轴同轴传动连接，并且选控装置适于和倾转装置同轴传动连接以对动力机姿态进行调整，当机身处于垂直起降状态时，动力机处于竖直状态，当机身处于飞行状态，动力机处于水平状态。动力机处于水平状态。动力机处于水平状态。


技术研发人员：朱沁园 朱琳 芮菡艺
受保护的技术使用者：生态环境部南京环境科学研究所
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/7/4