一种基于无人机的土壤-植被-大气水分采集系统

技术特征：
1.一种基于无人机的土壤-植被-大气水分采集系统，其特征在于，包括采样单元、监测单元、控制单元、通信单元以及终端；采样单元，包括土壤水分采样装置、大气水分采样装置以及植被水分采样装置，分别用于对土壤、大气以及植被部分的水分采集；监测单元，用于测量环境的温度、湿度以及气压值，并对无人机进行准确定位；控制单元分别与采样单元和监测单元连接，用于控制监测单元运行，并控制采样单元进行采样工作；通信单元，与控制单元和终端连接，用于控制单元和终端之间信号的传递；终端，用于接收监测数据并发送控制指令到控制单元控制采样单元进行采样，同时接收采样数据进行存储。2.根据权利要求1所述的基于无人机的土壤-植被-大气水分采集系统，其特征在于，所述土壤水分采样装置包括上层箱和底部开口的下层箱，上层箱和下层箱之间设置隔板，并在隔板上设置用于连通上层箱和下层箱取样孔，上层箱和下层箱内设置用于排气的排气组件；上层箱内设置取样钻头、用于驱动取样钻头的驱动组件以及顶部开口的采样瓶，采样瓶大小与取样钻头相匹配；采样瓶外还设置有用于加热取样钻头内土样的第一加热线圈，并设置有通过第一导管与采样瓶连接的第一采样管，第一导管与第一采样管管口连接部位设置第一冷凝器，用于冷凝水蒸气。3.根据权利要求1所述的基于无人机的土壤-植被-大气水分采集系统，其特征在于，所述大气水分采样装置包括第二冷凝器，第二冷凝器采用内部冷凝的方式，为双层结构，外层结构为待测空气通道，内层结构为冷凝通道；外层结构底部侧面设置用于吸入待测空气的第一进气管，顶部设置用于排出冷凝后的待测空气的第一出气管，并在底部设置用于冷凝水流出的第二导管，第二导管与第二采样管连接。4.根据权利要求3所述的基于无人机的土壤-植被-大气水分采集系统，其特征在于，所述冷凝通道包括第二进气管、第二出气管以及与第二进气管的第二出气管连接的冷凝管，冷凝管包括上部和下部均设置成冷凝环管，并在中部设置多条冷凝直管，冷凝直管沿着冷凝环管圆周排列，冷凝直管上设置多条固定环，用于固定冷凝直管。5.根据权利要求1所述的基于无人机的土壤-植被-大气水分采集系统，其特征在于，所述植被水分采样装置包括采样容器，所述采样容器包括翻盖形式打开和闭合的容器盖、缠绕在侧面的第二加热线圈以及用于水蒸气流出的第三导管，第三导管与第三采样管连接，并在第三导管和第三采样管连接的端部设置第三冷凝器。6.根据权利要求5所述的基于无人机的土壤-植被-大气水分采集系统，其特征在于，所述植被水分采样装置还包括安装在采样容器内用于抓取植物枝叶部分的采样爪，采样爪包括抓具、外轴和套合在外轴一端内部的内轴，内轴可在外轴内沿外轴的轴向滑动；套合内轴的外轴一端设置第一连接结构，并在同侧的内轴一端设置第二连接结构，抓具非抓取端设置连杆部件，连杆部件与第二连接结构连接，且非抓取端与第一连接结构连接，内轴上还设置有弹簧，弹簧固定在第一连接结构和第二连接结构之间。7.根据权利要求1所述的基于无人机的土壤-植被-大气水分采集系统，其特征在于，所述采样装置还包括液氮冷凝装置，液氮冷凝装置包括第三进气管、液氮瓶以及第三出气管，第三进气管深入液氮瓶，用于当液氮气化慢供气不足时通入空气，以便加速液氮气化；第三
出气管一端设置在液氮瓶瓶口位置，另一端用于气化液氮的输出，冷凝水蒸气。8.根据权利要求1所述的基于无人机的土壤-植被-大气水分采集系统，其特征在于，所述监测单元包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器以及gps定位器，分别用于对温度、湿度、压力以及无人机位置的测量。9.根据权利要求1所述的基于无人机的土壤-植被-大气水分采集系统，其特征在于，所述控制单元包括控制芯片、土壤水分采样控制端、大气水分采样控制端以及植被水分采样控制端，控制芯片分别与土壤水分采样控制端、大气水分采样控制端以及植被水分采样控制端连接，控制芯片通过三个采样控制端分别控制对应的采样装置。10.根据权利要求1所述的基于无人机的土壤-植被-大气水分采集系统，其特征在于，所述通信单元包括设置在无人机上的信号接收器和地面通信基站，信号接收器与控制芯片连接，并通过地面通信基站与终端通信。

技术总结
本发明提供了一种基于无人机的土壤-植被-大气水分采集系统，其特征在于，包括采样单元、监测单元、控制单元、通信单元以及终端；采样单元用于对土壤、大气以及植被部分的水分采集；监测单元用于测量环境的温度、湿度以及气压值，并对无人机进行准确定位；控制单元分别与采样单元和监测单元连接，用于控制监测单元和采样单元进行采样工作；通信单元与控制单元和终端连接，用于控制单元和终端之间信号的传递。通过使用无人机搭载本发明所述的采样单元、检测单元和控制单元，并通过通信单元和终端进行数据存储和调试控制，可实现对人工采样难度较大的地方不同梯度水汽的无人智能化采集，增大了数据采集范围和广度，使得采样数据更加可靠。更加可靠。更加可靠。


技术研发人员：邢万秋 唐良俊 江鹏 程帅 吴宇桐 杨丽琳
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：2021.12.08
技术公布日：2022/4/12