本发明属于人工影响天气领域，更具体地，涉及一种无接地飞行器带电粒子播撒平台。
背景技术：
电催化降雨是一种通过使空气中的部分气溶胶带电，产生静电场对其他中性水分子簇团存在极化效应，产生带电气溶胶粒子对被极化的水分子簇团的非接触的电场凝聚力，促使水分子簇团凝结速率增加，促进降雨形成的方法。根据相同的原理，也可以进行空气净化与消雾等任务。
然而，播撒带电粒子现有的两种技术，或是固定于一个位置，利用放电装置产生带电粒子，利用扩散或者自然的气流播撒带电粒子，范围有限受地理位置和自然环境影响大；或是利用飞行器，直接进入需要播撒带电粒子的云层或者区域进行播撒，虽然可以在较为开阔的空间内播撒带电粒子，也可以直接将带电粒子播撒到指定的位置，但往往需要地面上的牵引件和地线对飞行器进行配合，如果没有地线，将在飞行器上产生电荷累计从而无法播撒带电粒子。
上述两种技术在外场应用中极大地限制了带电粒子播撒的范围，对于地面条件要求较高，限制了电催化降雨、空气净化与消雾等任务的灵活性与作用效果。
技术实现要素：
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种无接地飞行器带电粒子播撒平台，其目的在于提供一种灵活、不依赖于地面牵引件与地线的，可以在开阔的空间中大面积进行带电粒子播撒的平台。
为实现上述目的，本发明提供了一种无接地飞行器带电粒子播撒平台，包括：飞行器以及搭载在飞行器上的带电粒子发生模块、气象信息采集模块、远程通信模块与电源控制模块；
带电粒子发生模块包含第一直流高压电源、第二直流高压电源与正、负电极；第一直流高压电源的负极端与第二直流高压电源的正极端通过公共端相连接；剩余两端分别构成由正电极和负电极组成的单电极放电装置，在直流高压电源的作用下产生正、负粒子，通过电极对带电粒子进行播撒；
气象信息采集模块，用于对飞行器所处工作区域的气象参数进行实时监控；远程通信模块，用于接收气象信息采集模块采集到的气象参数，并与地面进行通信，通过监测气象参数对飞行器的飞行状态进行控制；
电源控制模块，用于对流向带电粒子发生模块中正负电极的电流大小进行监测，在保证电源功率在允许范围内最大的前提下调节第一直流高压电源、第二直流高压电源的电压或电流，使正负电极的电流保持动态平衡，以免除地线。
进一步地，气象信息采集模块包括温湿度传感器、气压测量装置、高度测量装置和带电粒子浓度测量装置。
进一步地，远程通信模块的一端位于飞行器上，另一端位于地面上。
进一步地，带电粒子发生模块中的正、负电极采用碳纤维制成。
进一步地，正、负电极设置为毛刷状。
进一步地，第一直流高压电源与第二直流高压电源未通过公共端连接的两个电极端的间隔距离为非均匀电场的电气间隙的3～5倍。
进一步地，电源控制模块调节第一直流高压电源、第二直流高压电源的电压或电流的具体过程为：
s1.先升高第一高压电源的电压或电流；再升高第二高压电源的电压或电流；
s2.如果第二高压电源的电压或电流能够升高，且与第一高压电源的电流差值在允许范围内，则返回执行步骤s1；否则，恢复第一高压电源、第二高压电源的电压或电流为上一次调节值；
s3.根据此时对应的电流差值允许范围内能达到的最大允许功率对第一高压电源和第二高压电源的电压或电流进行设置。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果。
播撒带电粒子的飞行器需要持续不断的向外部发出电荷，如果没有地线对电荷进行中和，会造成电子的流失和正电荷的累积。本发明利用带电粒子发生模块对外分别发出正、负电荷，并通过电源控制模块对流向带电粒子发生模块中正负电极的电流大小进行监测，在保证功率尽可能大的前提下调节高压电源的电压，使正、负电极的电流值始终可以保持动态平衡，以免除地线。由于飞行器不再受接地牵引件和地线的限制，可以在开阔的空间中大面积进行带电粒子播撒，提高了电催化降雨、空气净化与消雾等任务的灵活性与作用效果。
附图说明
图1是本发明提供的无接地飞行器带电粒子播撒平台示意图；
图2是本发明提供的无接地飞行器带电粒子播撒平台内部电路拓扑示意图；
图3是本发明提供的高压电源电压电流调节过程；
其中，1是第一直流高压电源，2是第二直流高压电源。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
有用电需求的载客飞机，利用自身的金属框架形成电路回路，无需地面牵引线，并且客机上的电负载无需向外部发出电荷，始终保持电荷平衡，因而不会存在电子的流失和正电荷的累积。但是播撒带电粒子的飞行器需要持续不断的向外部发出电荷，如果没有地线对电荷进行中和，会造成电子的流失和正电荷的累积。本发明通过带电粒子发生模块对外分别发出正、负电荷，并通过电源控制模块维持发出正、负电荷的动态平衡，来实现整体的电荷平衡。
参考图1，本发明实例提供的一种无接地飞行器带电粒子播撒平台，包括：飞行器、带电粒子发生模块、气象信息采集模块、远程通信模块与电源控制模块；所有模块均搭载在飞行器上；
参考图2，带电粒子发生模块包含正、负电极与两个直流高压电源；第一直流高压电源1的负极端与第二直流高压电源2的正极端通过一公共端相连接，剩余的两端分别为一正一负，分别为正电极和负电极组成的单电极放电装置，在直流高压电源的作用下产生正、负粒子，通过电极对带电粒子进行播撒；直流高压电源剩余两个电极端的间隔距离足够长，具体为gb16935.1-2008中规定的非均匀电场的电气间隙的3～5倍，以使电极之间不会产生任何双电极形式的放电现象，可以大大减少正负带电粒子复合。在电子播撒的场景下，直流高压电源的电压范围为50kv～150kv。
为了在保证电极良好导电性前提下尽量减轻飞行器负载，带电粒子发生模块中的正、负电极优选采用碳纤维制成，同时由于毛刷状电极易于尖端放电，正、负电极优选设置为毛刷状。但本发明不限于此，采用其他材料下的不同形状电极也在本发明技术方案的保护范围内。
气象信息采集模块包括温湿度传感器、气压测量装置、高度测量装置和带电粒子浓度测量装置，用于对飞行器所处工作区域的气象参数进行实时监控。
远程通信模块的一端位于飞行器上，另一端位于地面上，用于接收气象信息采集模块采集到的气象参数，与地面进行通信，通过监测气象参数对飞行器的飞行方向与距离等进行控制。
电源控制模块，通过电流表对流向带电粒子发生模块中正、负电极的电流大小进行监测，根据电流差值，在保证功率尽可能大的前提下调节高压电源的电压，使正、负电极的电流值始终可以保持动态平衡；具体调节过程如图3所示，先升高第一直流高压电源1的电压或电流，再升高第二直流高压电源2的电压或电流，如果第二直流高压电源2的电压或电流能够升高，且电流差值在允许范围内，则重复上述操作；否则，恢复第一直流高压电源1、第二直流高压电源2的电压或电流为上一个值；本发明认为第二直流高压电源2的电压电流不能追踪第一直流高压电源1的电压或电流时，此时达到功率最大值。根据此时对应的电流差值允许范围内能达到的最大允许功率对第一直流高压电源1和第二直流高压电源2的电压或电流进行设置。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种无接地飞行器带电粒子播撒平台，其特征在于，包括：飞行器以及搭载在飞行器上的带电粒子发生模块、气象信息采集模块、远程通信模块与电源控制模块；
带电粒子发生模块包含第一直流高压电源(1)、第二直流高压电源(2)与正、负电极；第一直流高压电源的负极端与第二直流高压电源的正极端通过公共端相连接；剩余两端分别构成由正电极和负电极组成的单电极放电装置，在第一直流高压电源与第二直流高压电源的作用下产生正、负粒子，通过电极对带电粒子进行播撒；
气象信息采集模块，用于对飞行器所处工作区域的气象参数进行实时监控；远程通信模块，用于接收气象信息采集模块采集到的气象参数，并与地面进行通信，通过监测气象参数对飞行器的飞行状态进行控制；
电源控制模块，用于对流向带电粒子发生模块中正负电极的电流大小进行监测，在保证电源功率在允许范围内最大的前提下调节第一直流高压电源、第二直流高压电源的电压或电流，使正负电极的电流保持动态平衡，以免除地线。
2.根据权利要求1所述的一种无接地飞行器带电粒子播撒平台，其特征在于，气象信息采集模块包括温湿度传感器、气压测量装置、高度测量装置和带电粒子浓度测量装置。
3.根据权利要求2所述的一种无接地飞行器带电粒子播撒平台，其特征在于，远程通信模块的一端位于飞行器上，另一端位于地面上。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种无接地飞行器带电粒子播撒平台，其特征在于，带电粒子发生模块中的正、负电极采用碳纤维制成。
5.根据权利要求4所述的一种无接地飞行器带电粒子播撒平台，其特征在于，正、负电极设置为毛刷状。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种无接地飞行器带电粒子播撒平台，其特征在于，第一直流高压电源与第二直流高压电源未通过公共端连接的两个电极端的间隔距离为非均匀电场的电气间隙的3～5倍。
7.根据权利要求6所述的一种无接地飞行器带电粒子播撒平台，其特征在于，电源控制模块调节第一直流高压电源、第二直流高压电源的电压或电流的具体过程为：
s1.先升高第一高压电源的电压或电流；再升高第二高压电源的电压或电流；
s2.如果第二高压电源的电压或电流能够升高，且与第一高压电源的电流差值在允许范围内，则返回执行步骤s1；否则，恢复第一高压电源、第二高压电源的电压或电流为上一次调节值；
s3.根据此时对应的电流差值允许范围内能达到的最大允许功率对第一高压电源和第二高压电源的电压或电流进行设置。
技术总结