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无人机环境监测技术如何应运而生

当前,我国多地区面临大气环境质量改善巨大压力。对此,业内人士表示,只有?#19994;?#26412;地污染物排放来源,结合地理、气象、环境衍生等众多原因综合分析,才能实现大气污染治理精准决策和快速应对。

但由于大气污染具有涉及区域范围较大、区域之间污染物传输量大、污染源种类多、污染因子相对复杂等特点,环境监管?#35759;?#38750;常大。传?#36710;目?#27668;自动监测站的站房用地面积大,?#30001;?#20854;成本及后期运营费用较高,因此很难进行大面积、精密化布点,并?#19968;?#26412;上“说不清污染来源“。即使花大价钱采取空气监测站?#29992;?#30340;方式进行监控,但以点位进行布置的监测数据始终很难判断污染源迁移和扩散情况,更无从?#33539;?#27745;染发生的直接源头。

地方政府需要一套快速、高效监测?#20302;?#36827;行实时监控,克服人工、视频、监测站等监管存在的数据支撑不足等问题,实现精准监控,以满足大气污染治防治需求。

“大区域”“精准”“高效快速”,无人机技术?#36335;?#23601;是面对这样的关键词而生的。

无人机在大气环境监测方面的应用,目前主要有以下三个方向

一、无人机+可见光相机

目前在环保方面应用广的,就是传?#36710;?#26080;人机+可见光云台, 不可否认,单纯?#21335;?#26426;甚至变焦相机已经能够给环境监测带来新的思路,但是可见光相机对大气污染物的观测仅停留在拍照、视?#21040;?#27573;,缺乏精准监测数据作为支撑,并且受光照、雨雾、摄像头低分辨率等因素的影响,只能对污染浓度较大?#30446;?#35265;性污染源如黑烟囱、秸秆焚烧等进行监控。 常规可见光载荷在环保方面只能算是锦上添花,环监人员难以有效的进行使用,买回来,用不着,后只会沦为展示道具。

二、搭载红外成像仪的无人机

在环保应用方面,搭载红外成像仪的无人机,可以使无人机在夜间条件下进行监测,?#35748;?#20202;的热分布可视化、测温等特性能够较有效地发现夜间生产的企业,可作为遏制夜间偷排的一?#36136;?#27573;。 某企业日间(可见光)和夜间(热成像)风机影像 但是?#35748;?#20202;同样受到环境条件的影响过大,并且,不同种类的企业的热分布?#38382;?#19981;一、排放温度与排放量没有必然的关联,相关模型复?#26377;?#35201;长久的比对和监测才能得出检测结论,难以满足环监的迫?#34892;?#27714;。

三、无人机+气体传感器

“无人机+气体传感器”即通过无人机搭载多种因子(如VOCsSO2PM2.5)的高精度气体监测传感器或者气体采集装置,在测区进行大范围的巡查,以寻找污染特征因子的监测方式。 随着技术的进步,便携式传感器精度已经达到可以接受的程度,尤其基于光离子化检测器(PID)方法的传感器,其检出限、精度甚?#37327;梢源?#21040;ppb级别,已经足够满足测量大气污染物浓度的要求。

ISweek工采网推荐的英国alphansense传感器,专门为大气监测领域推出了环境空气质量传感器,包括有毒气体传感器A4/B4系列、光离子气体传感器PID-AH以及PM2.5PM10传感器OPC-N3,目前已在大气监测领域得到了广泛的应用。

在理论支撑方面,长江学者彭仲?#24335;?#25480;带领的上海交通大学智能交通与无人机应用研究?#34892;?#26089;在2011年已经对无人机在空气监测方面的应用进行了研究,其《基于无人机(UAV)技术的城市空气质量4-D监测研究》、《基于无人机观测的PM2.5垂直分布规律研究》等多篇论文已经被多?#25105;?#29992;。

在实际应用方面,目前成都、唐山、宁夏等地区率先使用无人机进行监测,协助环监执法,同时环监大队根据无人机的发现进行查处了不少违法企业

根据目前的无人机环境监测发展趋势,无人机搭载气体传感器是快的发展防线。

在监测结果呈现上,无人机+气体传感器数据呈现可视化,还不够

环境监查执法非常讲究时效性,企业的违法偷排情况可能只会出现在某个时间段、甚至只是某一个瞬间,这也是环监取证难、执法难的原因之一。 无人机气体传感器在大气污染调查工作中会得到大量的实测数据,传统利用excel进行数据分析与管理的办法不仅无法直观展现污染物?#30446;?#38388;分布形态,大量的数据需要多个工作日的处理和分析才能得出相关结论,难以为下一步的监测管理和治理工作提供决策支持。而可视化处理能够充分挖掘数据隐含?#30446;?#38388;关联,揭示气体污染物的迁移转化规律,有助于科研人员、监察机构、科学直观地判读与分析大气污染情况, 高效快速的检测方式可为后续的一系列的治理措施提供支撑依据,节约人力成本。

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波叔一波中特2017年
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