【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及大氣環境監測，具體為基于大載荷系留飛艇的任務掛架設計和切換系統及方法。
技術介紹
1、當前我國大氣環境形勢十分嚴峻，在傳統煤煙型污染尚未得到控制的情況下，以臭氧、細顆粒物(pm2.5)和酸雨為特征的區域性復合型大氣污染日益突出，區域內空氣重污染現象大范圍同時出現的頻次日益增多，嚴重制約社會經濟的可持續發展。多方面的壓力和形勢也在不斷地推動大氣科學的發展，使得大氣科學不能簡單停留在足不出戶的理論研究，大氣科學還需要服務于氣候變化、防災減災及生態文明建設等現實問題，面臨重重挑戰。
2、大氣科學想要發展，開展試驗、獲取數據都是必不可少的環節，同時也是各個方向研究的基礎。當前大氣科學的研究存在第一手觀測數據少的問題，以此會導致大氣過程的科學認識不足和模式驗證的數據不足，最后就導致污染機制缺失和模擬不確定性增大。不同于物理、化學和生命科學，外場環境是大氣科學的天然實驗室，通過外場探測試驗獲取數據也是認識規律、揭示機制、開展前沿研究的主要手段。
3、目前，大氣科學的外場探測試驗大部分還局限于地表的探測以及遙感探測，對于空中的探測試驗反而非常少，然而絕大部分大氣污染的傳輸和二次化學生成卻往往發生在空中。因此，非常有必要在未來開展空中的大氣科學的探測試驗。傳統的空中大氣探測方法包括以下幾種：一是采用飛機航測，但是飛機的高度太高一般在6km以上，在高度上受到限制，不適用于一些壽命較短的物種，而且飛行速度太快和受到航線的限制，數據的有效性和代表性較差；二是利用探空氣球進行探測，在垂直高度上的覆蓋范圍較廣，但是氣
4、目前有許多機構和團隊在采用了大載荷系留飛艇方法作為載體來進行近地面大氣垂直尺度的原味探測，但是在其中也存在不少有待改進和優化的問題，例如儀器選擇、維護操作難度大，人力工作量大，大量設備與飛艇的安裝固定，設備在空中的穩定運行，設備的快速切換和靈活操作等問題。
技術實現思路
1、本專利技術要解決的是針對大載荷系留飛艇進行近地面大氣垂直尺度的原味探測時存在維護操作難度大，人力工作量大，大量設備與飛艇的安裝固定，設備的快速切換和靈活操作問題。
2、為解決上述技術問題，本專利技術提供如下的技術方案：本方案提供的一種基于大載荷系留飛艇的任務掛架設計和切換系統包括系留飛艇囊體，還包括錨泊車、光電復合纜、桁架、控制艙，整套系統互相連結，在供電和通訊上采用電纜和光纖的有線連接；
3、還包括任務掛架，所述任務掛架包括主任務掛架和備用任務掛架，任務掛架與大載荷系留飛艇的桁架相連接固定，所述桁架上安裝固定有變頻變壓供電模塊、集成通訊模塊、飛艇傳感器集成模塊、中央控制處理模塊，所述任務掛架的供電輸入線和光纖通訊線與飛艇桁架上相應的模塊連結，市電經由錨泊車、光電復合纜直接供給到系留飛艇底部桁架的變頻變壓供電模塊上；
4、所述光纖通訊則經由飛艇底部桁架的集成通訊模塊、光電復合纜、錨泊車將數據信號傳輸到地面的集成存儲中心，以此來保證供電和通訊的穩定性；還包括地面控制系統和云平臺數據分析中心，數據在集成存儲中心實時存儲和備份，并同時傳輸到地面控制系統，可以對任務掛架上儀器設備的數據進行實時監控，并遠程控制；地面控制系統直接連入互聯網并向云平臺數據分析中心傳輸數據，云平臺數據分析中心可以將復雜的質譜信號直接處理成不同物種的濃度數據，同時將不同的數據繪制成圖以供參考，主要為時間序列圖和高度廓線圖，操作人員以此來分析判斷空中的情況，及時操控任務掛架上的儀器設備，或者是系留飛艇的高度。
5、進一步地，桁架上安裝有電動葫蘆和法蘭盤中間的承重桿。
6、進一步地，還設有過渡平臺，過渡平臺上設計有軌道槽。
7、本專利技術提出的一種基于大載荷系留飛艇的任務掛架設計方法，包括以下步驟：
8、(1)首先選擇一臺儀器作為核心主要儀器，再選擇其他儀器來作為輔助配套，測量與目標成分相關的前體物、生成物、示蹤物。
9、(2)參考所選擇的儀器的外觀尺寸，以此來確定任務掛架的框架部分的尺寸，并同時把所有儀器在任務掛架的空間位置確定；框架的高度主要參考高度最高的儀器，長度和寬度取決于其他輔助配套儀器；核心儀器安排在任務掛架中央，兩邊來放置配套儀器，以此保證任務掛架的配重平衡。
10、(3)在確定了要放置儀器的位置處，增加橫梁和立柱，用于放置和固定儀器。
11、(4)對于部分儀器，在固定到任務掛架上之后還需要進行部分改裝；一些精密儀器需要加裝防震墊，保護其核心組件的正常工作；一些儀器需要拆除一部分的外殼，既能減重也能幫助散熱；一部分儀器則需要加裝散熱風扇。
12、(5)在所有儀器都確定和固定完之后，需要給任務掛架安裝數據采集和通訊模塊；對于有模擬信號和數字信號輸出的儀器設備，直接采集其信號，對于由電腦pc控制的儀器，則直接通過ip地址和局域網網絡來獲取數據和遠程控制。
13、(6)最后給任務掛架上的各個儀器設計進樣管路。
14、本專利技術提出的一種基于大載荷系留飛艇的任務掛架切換方法，切換系統主要是依靠兩部分，一部分是安裝在桁架上的電動葫蘆和法蘭盤中間的承重桿，另一部分是過渡平臺的軌道槽設計。
15、包括以下步驟：
16、1、無過渡平臺的情況
17、(1)在不需要使用到過渡平臺的情況下，只使用一個任務掛架，先將桁架上的電動葫蘆啟動，把電動葫蘆的鐵鏈放下，下垂到地面；
18、(2)把鐵鏈的鉤鎖緊鎖住法蘭盤中間的承重桿，即使系留飛艇隨風擺動，任務掛架也會隨著一起稍稍擺動，不會影響整個系統的正常工作；
19、(3)操作電動葫蘆，向上拉動收緊鐵鏈，以此將任務掛架緩緩吊起，一直將任務掛架吊到最高位置，任務掛架的法蘭盤會與桁架底部緊貼，桁架底部也預留了一個容納法蘭盤的凹槽，將其卡在其中；
20、(4)桁架底部有預留好的螺孔，與法蘭盤上的螺孔一一對應，用螺釘將兩者牢牢固定，防止任務掛架的旋轉與晃動；
21、(5)在用螺釘固定完之后，拆除電動葫蘆的鐵鏈，防止多余的鐵鏈影響儀器和系留飛艇的正常工作；
22、(6)在拆卸或者更換任務掛架時，先將鐵鏈再安裝到電動葫蘆上，用鉤鎖緊鎖住法蘭盤中間的承重桿；
23、(7)拆除固定用的螺釘，操作電動葫蘆將任務掛架緩緩放下，直至任務掛架底部貼地時停止，拆除任務掛架；按照(2)、(3)、(4)、(5)步驟流程再重復，就可以完成更換任務掛架的切換；
24、(8)在實驗結束需要拆除任務掛架時，仿照步驟(6)和(7)，將鐵鏈安裝到電動葫蘆上，用鉤鎖緊本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.基于大載荷系留飛艇的任務掛架設計和切換系統，包括系留飛艇囊體，其特征在于，還包括錨泊車、光電復合纜、桁架、控制艙，整套系統互相連結，在供電和通訊上采用電纜和光纖的有線連接；
2.根據權利要求1所述的基于大載荷系留飛艇的任務掛架設計和切換系統，其特征在于，所述桁架上安裝有電動葫蘆和法蘭盤中間的承重桿。
3.根據權利要求2所述的基于大載荷系留飛艇的任務掛架設計方法，其特征在于，還設有過渡平臺，所述過渡平臺上設計有軌道槽。
4.一種根據權利要求1～3任一項所述的基于大載荷系留飛艇的任務掛架設計和切換系統的任務掛架設計方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
5.一種根據權利要求1～3任一項所述的基于大載荷系留飛艇的任務掛架設計和切換系統的任務掛架切換方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的基于大載荷系留飛艇的任務掛架設計和切換系統的任務掛架切換方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
【技術特征摘要】
1.基于大載荷系留飛艇的任務掛架設計和切換系統，包括系留飛艇囊體，其特征在于，還包括錨泊車、光電復合纜、桁架、控制艙，整套系統互相連結，在供電和通訊上采用電纜和光纖的有線連接；
2.根據權利要求1所述的基于大載荷系留飛艇的任務掛架設計和切換系統，其特征在于，所述桁架上安裝有電動葫蘆和法蘭盤中間的承重桿。
3.根據權利要求2所述的基于大載荷系留飛艇的任務掛架設計方法，其特征在于，還設有過渡平臺，所述過渡平臺上...
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