空气检测无人机可行性报告.docx

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空气检测无人机可行性报告

空气检测无人机可行性报告

目录一、项目概述.......................................................111.1项目简介....................................................121.2创业机会....................................................11.2.1社会背景...............................................11.2.2技术背景...............................................21.2.3科研团队...............................................2二、公司简介.......................................................212.1公司概述....................................................22.22公司部门及成员.............................................532.3公司文化....................................................6三、产品说明.......................................................63.1设计构想.......................................................63.2产品优势....................................................633.3系统设计方案（暂定）........................................73.3.1四轴飞控部分...........................................83.3.2监测子站..............................................113.3.3传感器节点............................................113.3.4终端节点..............................................133.3.5项目应用网络..........................................153.3.6.应用服务层............................................153.3.7.软件界面..............................................1543.4总结分析...................................................17四、市场营销......................................................184.1宏观环境分析（TPEST模型）..................................184.1.1政治环境PoliticalFactors........................184.1.2经济环境EconomicFactors............................184.1.3社会环境SocioculturalFactors.......................194.1.4技术环境TechnologicalFactors....................20

124.2微观环境分析（TSWOT模型）...................................214.2市场定位...................................................224.2.1区域定位..............................................224.2.2用户定位..............................................234.2.3职业定位..............................................234.3.4个性定位..............................................2334.3营销策略...................................................234.3.1产品策略..............................................234.3.2价格策略..............................................234.3.3渠道策略..............................................254.3.4促销策略..............................................254.3.5营销模式..............................................264.4市场预测...................................................264.5盈利模式...................................................27五、发展战略......................................................275.1品牌战略...................................................275.2企业文化战略...............................................275.3人力资源管理战略...........................................285.4财务战略...................................................28六、商业模式......................................................296.1事前控制...................................................296.2事后控制...................................................296.3过程控制...................................................29七、财务分析......................................................297.1主要财务假设...............................................297.2财务报表...................................................297.3现金流量表.................................................3077.4资产负债简表...............................................327.5盈利能力分析...............................................32

27.6运营能力分析...............................................337.7短期偿债能力分析...........................................347.8发展能力分析...............................................357.9杜邦体系分析...............................................36八、风险分析......................................................368.1风险预估...................................................368.1.1技术风险分析..........................................378.1.2市场风险分析..........................................378.1.3财务风险分析..........................................378.1.4其他不可预见的风险....................................378.2规避计划...................................................378.2.1技术风险方面..........................................378.2.2市场风险方面..........................................378.2.3财务风险方面..........................................388.2.4针对其他风险..........................................38九、融资方案......................................................3819.1资金来源结构与规模预估.....................................389.2建设投资估算...............................................3839.3项目投资可行性分析.........................................39十一、团队介绍...................................................41十二、项目其它附件材料............................................44

1一、项目概述11.1项目简介汇创未来空气检测无人机是一项专注于环境保护，致力于解放劳动力的创新型产品。

产品隶属于太原汇创未来科技有限公司，以大学生科研团队为核心，从事以技术创新推动环境保护的相关领域。

汇创未来空气检测无人机项目启动于2019年4月，汇集公司和团队成员的大量学术研究和实践成果，意在解决够解决各大重工业企业不同高度的气体检测以及气体样本采集问题。

我们希望把握住环境保护、解放劳动力和逐步机械化的社会发展趋势，融入到绿色环境的建设过程：

通过小巧灵活的空气检测设备代替人力去进行监测，本公司的汇创未来空气检测无人机的运营结构如图一所示：

图一项目运营结构21.2创业机会1.2.1社会背景1.环境问题日趋严峻，环境监测不可或缺。

随着人口膨胀、工农业生产扩大等社会现象的出现，环境及环境问题引起人们的普遍关注和重视，开展并加强环境保护工作已迫在眉睫！

2.实现机械智能化，解放劳动力成为未来社会发展不可抵挡的趋势。

随着科技的不断发展，机械自动化已经成为一个不可逆的发展趋势，如何更

2高效、更智能的发展生产，如何解放劳动力已成为急需思考的社会问题。

3.良好的社会创新环境，鼓励创新的政策支持。

当今时代鼓励年轻人创新，充分发挥发挥年轻人在政治经济文化科技等各方面的主力军作用；政府部门也提供了各种创新创业政策，以驱动青年人创新创业积极性，助力未来发展。

1.2.2技术背景1.四轴飞行器技术的成熟四轴飞行器的技术自2008年开始就已经在逐步成熟，但四轴飞行器大都局限于航拍这一个领域内，如何对相关领域进行创新成为一个行业问题。

2.气体传感器的火热在各类企业特别是石油化工、煤矿、汽车等企业中，使用的气体原料和生产的气体数量和种类不断增加。

因此，高性能气体传感器近年来成为国内外研究的重点和热点。

1.2.3科研团队公司核心技术开发人员为本科大学生组成的创业团队，涵盖机械、电子、通信、大数据，经管等各方面的专业人才。

团队成员通过独立编写程序、设计原型机与产品机械结构的分析仿真、组装设备，经过多次修改与调试等，目前已生产出基于四轴飞行器开发的功能基本完善的环境监测原型机。

二、公司简介12.1公司概述

3公司名称：

太原汇创未来科技有限公司注册资金：

100000成立时间：

2018-7-23公司结构:

股份制法定代表人：

贾渊公司口号:

以己之心，守吾之境。

公司理念:

科技创新，保护环境。

公司宗旨:

以科技创新为手段，推动以保护环境为基础的目的。

太原汇创未来科技有限公司，是一家专注于环境保护和解放劳动力的科技创新公司。

围绕保护环境和解决生态难题进行可实践操作的研究创造，优化检测环境方式，降低检测保护成本，使环境保护触手可及。

经营范围：

计算机软硬件、电子产品、机电产品（不含小轿车）的研发、销售及相关技术咨询服务；计算机系统集成、综合布线；图文设计及制作。

（依法需经批准的项目，经相关部门批准后方可开展经营活动）备注:

已注册认证

4

52.22公司部门及成员1.公司的组织架构及部门设置2.公司成员

632.3公司文化公司以保护环境为基础，以科技创新为主要发展手段，通过科技产品切实可行推动环境监测，环境保护，解放劳动力等方面的发展。

始终秉承科技创新和环境保护结合的思想，将科学技术运用到实际的保护环境方面。

公司以科研队伍为主，带动市场发展，坚持将创新作为公司发展的根本，致力于实现社会效益与经济效益的统一。

三、产品说明3.1设计构想汇创未来空气检测无人机是面向未来的环境监测体系体系的一部分，在设计、研发和实现的过程中，遵循的指导思想是：

将环境、环境检测中的各元素（功能模组）在驱动工具的层面统一整合起来，通过将系列化、通用化、具备自主移动能力载具自由组合，赋予功能模组移动能力，从而满足各类需求。

3.2产品优势1．一般的环境监测飞行器不能采集空气样本并进行存储，针对现有技术的不足，需要一种可折叠四轴飞行器，该可折叠四轴飞行器成本低、无尾气排放，可对一个或多个地区不同海拔高度的空气质量进行实时检测，并将分析数据传输至地面，也可以对采集到的空气样本进行独立存储，再带回地面做进一步检测分析。

2.针对现有技术的不足，该可折叠四轴飞行器不仅成本低，而且无尾气排放，可对一个或多个地区不同海拔高度的空气质量进行实时检测，并将分析数据传输至地面，也可以对采集到的空气样本与空气微粒独立存储，再带回地面做进一步检测分析。

3.针对现有技术的不足，一般的环境监测可折叠四轴飞行器无法做到在工厂中的电火花屏蔽，本产品采用防打火设计，每次启动飞机时不会出现电火花，防止在工厂粉尘浓度较高的地方发生事故，并且保证在恶劣环境中动力系统的可靠性。

4.针对现有技术的不足，一般情况的工业级可折叠四轴飞行器需要在工厂环

7境中需要长时间的稳定工作。

基于此理念，本可折叠四轴飞行器电机轴承进行了密封处理，避免生锈和被腐蚀，定子采用了散热防锈涂层进行保护，采用封闭式上盖配合上升式离心风冷系统，可有效防止砂石等异物进入电机内部；电调也采用相关的防锈耐腐蚀、散热良好的涂层以及高效散热排布方式，加速散热，降低飞机负载。

5.基于工厂复杂的工作环境。

本产品拥有一个独立的移动站，在城市等障碍物较多的地方提供精准的三维定位和定向，弥补GPS和北斗导航的误差以及气压计和指南针的误差，可适应复杂的工厂环境。

6.基于5G网络的普及（工业上的使用会优先于民用），数据传输可利用飞机自带的数据传输系统以及地面独立的数据接收系统，可以考虑加入5G技术来降低延迟，真正实现实时监测。

（减少数据延迟，提高数据精度）7.基于目前的环境监测方法，通过与传统定点监测数据相比，精准度以及灵活度上高。

8.基于目前工业级四轴飞行器体积大的问题，无人机脚架设计为可收放的电动脚架，并将脚架安装在机臂靠近中心板的位置，并且起落架是可以和机臂切合在一起，这样机架下部安装传感器的空间会更充足，并且传感器可活动的部位会更多，转动更方便。

9.基于现在四轴飞行器续航能力短缺的问题，本产品整个机架都采用密封防尘的设计，增加散热面积并利用4轴旋翼进行被动风冷，保证整个系统在工作时温度稳定在一个合理的范围，降低负载，延长工作时间。

10.PC端提供数据处理，可视化，缩短工作时间。

33.3系统设计方案（暂定）基于四轴飞行器的可移动环境检测系统包括四轴飞控部分，检测子站，无线传输网络及应用服务层。

可用于可用于测量PM2.5、SO2，氮氧化物等各类网格化环境数据。

系统采用模块化设计，可根据不同地域环境状况，对环境各要素灵活增加或减少相应的模块和传感器，任意组合，方便快捷的满足各种用户需求。

数据通过ZigBee/GPRS上传至管理平台，运用大数据智能动态分析、及时报警、精准锁源，强化监管体系。

设计原理如下：

83.3.1四轴飞控部分四旋翼飞行姿态为X型飞行姿态,这种飞行姿态在控制时，可以通过同时控制四个电机的转速来控制四旋翼的飞行姿态，相比+型飞行姿态来说控制要复杂，但是，通过同时控制四个电机的方法控制飞行姿态的联动性较好。

1.无人机组成部分介绍：

一般的，无人机组成由遥控器，飞行控制器，动力系统，机架四部分组成。

遥控器：

用于操作人员控制飞行器的仪器，一般使用传统航模遥控器，2.4GHz可以使遥控器控制距离远、可靠性高、操作简单、姿态调节稳定。

飞行控制器：

主要由微控制器和IMU模块组成。

IMU：

就是姿态传感器，为加速度传感器、高度传感器，常用有MPU6050陀螺仪传感器和气压传感器，用来检测无人机的实时姿态传送给为控制器；微控制器：

常用有stm32系列的MCU，通过写飞控算法来读取IMU姿态反馈进而控制电调来驱动电机。

无线传输模块：

业界正常用PPM传输格式，传统遥控都配有相应的接收机，通过无线传输模块给MCU下指令，至于传输模块WiFi、NRF等等都是可以的。

GPS模块：

利用GPS卫星和气压计对飞行器进行定高定点，超视距飞行时可以掌握飞行器的飞行数据，并且在遥控器下达返航指令时,GPS可以搜索卫星，提供位置信息给微控制器，使飞行器自动返航。

动力系统：

包括航模动力锂电池、无刷电机、电子调速器和螺旋桨。

动力系统是四旋翼最主要的组成部分，动力系统的好坏决定了四旋翼主要性能的优劣，

9如承重能力、飞行速度、飞行距离、悬停时间及飞行稳定性。

动力系统的选择要相互兼容，否则会使四旋翼无法正常工作。

螺旋桨是直接产生力和力矩的器件，合理匹配螺旋桨可以使电机工作更加高效稳定。

机架：

由机身、机臂、起落架构成。

机身是用来承载四旋翼所有设备的平台，从一定程度上来讲，四旋翼的安全性、稳定性都与机身密不可分。

因此在选用四旋翼机身时要综合考虑机身的尺寸、材料、形状、重量、强度等因素。

机臂决定了四旋翼的轴距，轴距是用来衡量四旋翼尺寸的重要参数，通常被定义为电机轴围成的外接圆周的直径。

通常情况下，轴距即为对角线上的两电机轴心的距离。

轴距的大小限定了螺旋桨的尺寸上限，从而限定了螺旋桨能产生的最大拉力，进而决定了四旋翼的载重能力。

起落架功能包括支撑四旋翼的起飞与降落、保持机身的水平平衡、保证四旋翼与地面有足够的距离避免螺旋桨与地面发生碰撞、减小起飞和降落时螺旋桨气流冲击地面产生的气流干扰。

因此我们选择使用高强度，质量轻的炭纤维材料作为飞行器的机架；无刷电机的低噪音，响应快，转速高，寿命长，已经成为旋翼无人机的最优电机；选用动力航模锂电池将会提供大电流、高电压、长续航，航模动力电池比传统锂电池（例如18650锂电池）的优点在于它可以连续高倍率放电，这对于飞行器的升力视野个重要参数；电子调速器目前使用好盈电调，对PWM信号反应快是其一大优点；飞控暂时使用大疆NAZAV2，大疆目前在多旋翼飞行器的算法很优异，但是后期我们可以使用STM32系列单片机进行算法编辑，满足我们对产品的开源需求，包括电调后期都可以自己开发与飞控相对应的智能电调；遥控后期会改善，做与之匹配的地面站进行控制，解决普通遥控器遥控距离较短，并且在地面站可以实时接收传感器传回的数据，提供USB端口，使用电脑连接后可直接进行数据处理，方便快捷。

四旋翼无人机作为传感器的搭载平台，由于搭载不同的传感器工作，对其本身的性能要求会比较高，对其智能化也会提出一定的要求，因此在飞控的感度方面的自动调节，植保无人机可以供我们参考。

而且飞机可以在一些极端的环境中进行工作（化工厂等），温度较高、粉尘含量较多对无人机的动力系统提出了考验，所以我们会制作一个样品，以此来进行相关的数据采集和分析，为后期无人机动力的优化方案提供一个重要的参考。

102.无人机定高定位解决思路及方法：

在目前的无人机定高时用到了气压计，但是普通飞控的气压计是内置的，造成了精度误差比较大，有时候飞机会出现无法定高的现象，因此我们打算将气压计外置且尽可能的避开螺旋桨气流扰动，提升精度，降低干扰，这样就会提升无人机定高精度，另外我们还打算加红外线定高，前视、上视、下视传感器，自动感知并躲避障碍物，实现精准悬停，以此来适应一些复杂多变的地形，避免发生碰撞。

定位系统目前主流方式都为GPS+北斗导航系统，保证室外搜星可以达到25-32颗，确保精度可以达到厘米级，因此我们GPS为两个，同时IMU（姿态传感器）也为两个，当其中一个发生故障时，可以迅速的切换到另一套系统继续工作或者安全返航，并且我们可以做出一个独立的移动站，在城市等障碍物较多的地方提供精准的三维定位和定向，弥补GPS和北斗导航的误差以及气压计和指南针的误差，可适应复杂的工厂环境。

3.：

无人机数据传输方法：

飞控主板和传感器主板之间会进行数据互通和交换，传感器的数据和飞机的飞行数据都会通过飞机自带的数据传输系统传给地面独立的数据接收系统（目前采用wifi进行数据传输），可以考虑加入5G技术来降低延迟，真正实现实时监测。

飞手可提前规划飞行路线，并且在数据传输时数据处理人员可利用PC端专业软件对空气中的污染物进行实时分析和处理，任务完成后飞机再由飞手下达返航指令后，自动返航至出发点。

遥控器可采用双频段，目前主流频段为2.4GHz和5.8GHz，采用双频段可以保证其中一个频段在受到干扰时，可以迅速自动切换到另一频段进行作业。

保证安全性和可靠性。

4.无人机能源供应方式：

能源供应采用航模动力锂电池，后续会将其做为智能航模锂电池，能检测电池自身的温度并且将其调整为最优状态，每块智能电池都有自己的识别码，不同类型的机型电池不可互换，且后续的电池保养可以出一个软件进行对电池状态的监测，保证电池在一个健康的状态下进行工作。

充电器可以开发为多电池并充、快充，充电过程中充电器会继续监测电池的状态并根据电池的状态改变冲点电流大小，提高安全性和工作效率。

5.无人机抗恶劣环境处理方法：

动力系统在工厂环境中需要长时间的稳定工作，因此电机轴承需要密封处理，避免生锈和被腐蚀，定子可以用散热防锈涂层进行保护，采用封闭式上盖配合上升式离心风冷系统，可有效防止砂石等异物进

11入电机内部；桨叶采用碳纤维可折叠桨叶，方便折叠和迅速投入作业，电调也采用相关的防锈耐腐蚀、散热良好的涂层以及高效散热排布方式，