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無人機在大氣監測中的應用和意義
閱讀：1982 發布時間：2017-6-19
背景
大氣環境治理首先要知道污染源現狀，這是重要的前期監測工作。傳統的監測方式以地面監測站為主，現在發展成在線監測，通過網絡建立傳感系統監測。但從傳統監測到網絡監測，依然無法滿足新時期環境監測的要求。
隨著空氣污染問題日益嚴重，人們開始著眼于以無人機為代表的新興技術。無人機不僅可以深入礦場、冶金廠等重工業地區，也能飛到垃圾場附近檢測污染氣體。
早在上世紀80年代，無人機就已經在環境保護、工業安全、森林防火中一展身手，其靈活性、易抵達性、安全性和快速性始終為在這些特殊領域的應用提供了堅實的基礎。
近年來，各種天氣、霧霾PM2.5等污染方式已經如此直觀的出現在大家面前，對人們的出行、身體健康造成極大困擾。主要是隨著社會經濟的發展，工業自動化程度的提高，各種機械設備的運轉，公路上機動車日益遞增，每時每刻都在燃燒汽油或者煤炭，向大氣排放大量的氮氧化物、硫化物、煤塵煙。此類污染諸如機動車尾氣、火電廠燃煤廢氣、石油化工廢氣等等。環境治理已刻不容緩。
無人機參與大氣環境巡查
針對大氣污染治理，*副部長翟青日前在**舉行的新聞發布會上指出，中國正在從國家宏觀戰略層面對大氣污染防治進行科學的頂層設計，提出“一攬子”環境政策和經濟政策，分區施策、分階段推動。為實現這一目標，從去年10月開始，*每個月都組織一次重點區域的執法監察活動，其間還動用了無人機，大尺度、大范圍地進行巡查。
何為無人機？
無人機是一種以無線電遙控或由自身程序控制為主的不載人飛機。按照系統組成和飛行特點，無人機可分為固定翼型無人機、無人駕駛直升機兩大類。固定翼型無人機通過動力系統和機翼的滑行實現起降和飛行，遙控飛行和程控飛行均容易實現，抗風能力也比較強，類型較多，能同時搭載多種遙感傳感器。固定翼型無人機的起降需要比較空曠的場地，多應用于礦山資源監測、林業和草場監測、海洋環境監測、污染源及擴散態勢監測、土地利用監測以及水利、電力等領域。
無人機用于環境監測主要是以遙感(UAVRS)技術作為航空遙感手段，具有續航時間長、影像實時傳輸、高危地區探測、成本低、高分辨率、機動靈活等優點，是衛星遙感與有人機航空遙感的有力補充，在國外已得到廣泛應用。
其利用高分辨CCD相機系統獲取遙感影像，利用空中和地面控制系統實現影像的自動拍攝和獲取，同時實現航跡的規劃和監控、信息數據的壓縮和自動傳輸、影像預處理等功能，可為各級環境監測部門及環境信息化建設提供一體化的解決方案，并可滿足環境應急響應的需求。去年我國首架自主研發的環境應急監測無人機的亮相，使環保系統航空無人機遙感能力建設邁上了新臺階?！ ∧壳拔覈褑⒂脽o人機對一些重污染區域進行高空排查，針對污染企業過于分散、發現不全等問題，以進一步擴大巡查范圍。據介紹，自去年底啟用無人機以來，已幫助督促解決200多起環境違法案件。
無人機遙側技術的優勢
相對于傳統監測方法而言，無人機載傳感器應用于大氣環境監測有如下優點:
a )快速、 ：針對應急事件，無人機可立刻對監測區進行大范圍監測，單臺無人機日監測能力zui高達到200~320平方公里。
b )大尺度、宏觀性：無人機通過不同航高可實現高空間、大面積監測，也可實現低空間較小范圍監測，也可多架、多次同時對上萬平方公里測區進行監測。C ) 成本低、集成性強：兼具衛星影像的價格和航空影像的快速采集優勢，采用高性能自動處理技術，可完成數據的預處理、精加工及鑲嵌及高程數據生成，整體數據費用低。能與GIS及遙感應用系統方便集成，可快速搭建環保應用，能保障提供綜合和周期性的服務。
d )機動性強:在無人機上搭載清晰的攝像裝備，利用實時傳回的視頻信號.清晰地辨識現場情況，能對應急救援指揮工作提供實時的幫助.
無人機應用實例
美國
美國全國境內都已經普遍開展使用無人機進行環境監測的工作。當美國宇航局使用無人機對颶風和熱帶風暴系統進行監測研究時，其他聯邦政府部門和私人機構也在大量使用小型無人機進行各項工作，比如從監測科羅拉多的鳥類數量到監測夏威夷火山的活動。
日本
日本減災組織使用無人機攜帶高精度數碼攝像機和雷達掃描儀對正在噴發的火山進行調查，無人機能抵達人們難以進入的地區，快速獲取現場實況，并對災情進行評估。此外，日本還使用無人機對活火山進行地圖繪制，采用GPS測量的方式建立一個類似地圖一樣的數據庫，通過GPS定位，采用無人機將測量設備送至火山口附近，將連續收集的樣本帶回后繪制完整的火山地圖。收集火山樣本的器材采用太陽能維持運作并將數據傳回。
英國
一款新型無人探測機在英國布里斯托爾面世，它可以在輻射環境中作業，對輻射狀況進行監測。這款無人探測機由一個機載輻射監測系統的研發團隊開發制造，成本低，可以達到半自動化。更重要的是，無人機的控制人員可以遠離輻射源，免受輻射的危害。目前研究人員已經和日本京都大學的科學家們展開合作，希望用這款新型無人機協助福島核電站的清理工作。
通過無人機搭載的智能氣體傳感器對現場數據進行采集，將采集來的模擬信號轉換成數字信號通過網絡的方式傳輸到地面控制平臺主機，地面控制平臺主機把接收到的數字信號傳送至主控儀.將獲取的數據顯示在主控儀的屏幕上，再使用通訊技術將數據傳輸到地面監控中心。這樣就能實現對進行實時監測的任務。
總結：無人機載智能傳感器在監測大氣環境作業中效率高、機動靈活、使用方便、續航時間長、受環境影響小和精度高等優點，可以承擔高風險的飛行任務.為大氣環境監測提供了一種新的選擇，無人機遙測預警監測技術是傳統監測手段的有利補充且有明顯的優勢，其高機動性和實時性是傳統方法*的，這種無人機技術可用 于大氣環境調查、監測，預警，救援的全過程。在工業安全保護領城中.無人機遙測技術能夠為其提供更完善的技術支撐和更強的安全保障.它具有廣闊的發展空間和應用前景。
但是由于無人機的載荷有限.要完成高精度的大氣環境監測工作需要高精度的傳感器.而傳統傳感器往往在體積、重量等方面的限制可供選擇的不多。因此.需要研究開發適合無人機搭載的小型.輕型傳感器.實現無人機預警監測。
智能型氣體傳感器
智能型氣體傳感器是專門針對氣體探測器生產企業推出的新型智能傳感器，主要為解決氣體探測種類繁多、各品種傳感器互不兼容、生產標定復雜、核心器件更換限制等問題。采用我司生產的智能型氣體傳感器則只需開發一款產品，即可快速響應客戶對不同氣體種類探測的需求，且生產過程簡化，無需重新標定，大幅度降低企業的研發成本、生產成本，產品品質也立即提升到*水準。
該傳感器操作方便、測量準確、工作可靠，適用于工業現場或實驗室測量不同的要求。傳感器具有電壓和串口同時輸出特點，方便客戶調試及使用。
應用市場MARKET
工業現場：石油石化、化工廠、冶煉廠、鋼鐵廠、煤炭廠、熱電廠、醫藥科研、制藥生產車間
環境監測：污水治理、工業氣體過程控制、鍋爐房、垃圾處理廠、隧道施工、輸油管道、加氣站、地下燃氣管道檢修、室內空氣質量檢測、環境監測(大氣監測)
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