無人機在環保領域的應用

陳維國

摘 要：本文以“環保”為主題，探討無人機在環保領域的應用問題。首先，結合我國的生態環境問題對其進行了簡要概述；主要介紹了節能環保型無人機在環保方面的重要性與價值；重點分析了節能環保型無人機的分類、傳感器網絡，以及二者的匹配原則，最后對其應用進行了說明，并根據目前的發展進程，對其在未來的作用進行了展望。希望通過本文初步論述為該方面的理論研究工作、實踐應用工作提供一些有價值的信息，以供參考。

關鍵詞：無人機；環保領域；應用

以我國為例，環境污染嚴重、生態破壞千年不遇，而且城市中的PM2.5蔓延速度極快，迅速傳到了全國各地，可見，城市污染較為嚴重。另外，我國農村地區做飯、土炕加熱大都以柴草為燃料，再加上一些微型企業（造紙業最多）的不科學發展，給農村廣大地區造成了一定的水污染和土壤污染。一旦企業卷錢走人，農民將承受著工業發展帶來的各種負面影響，非常被動，所以應加強高新技術對環保領域的探索。

1 無人機工作原理

從無人機工作原理方面看，傳感器敏感元件工作原理主要包括物理類、化學類、生物類、智能類四大方面，這種劃分方式，主要集中于利用熱、力、光、電、磁、聲等物理效應，化學反應，酶、抗體、激素等分子識別功能，微處理器等人工智能元器件對相關生態環境信息進行一些收集、傳輸、反饋、甄別。傳感器一般可以根據視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺等人類知覺范疇進行劃分，但主要是模仿性質的表達，利用這些模仿人類器官的功能感應器對各種信號進行接收、傳輸與分類，為環保部門提供參數依據。

2 無人機在環保領域的應用

2.1 在建設項目環境保護管理中的應用

首先，環境保護方面的問題牽涉較多，地多面廣、污染破壞種類復雜，而且具有動態性，比如水域的環境問題、植被的環境問題、空氣的環境問題、垃圾污染與能源、資源污染與過分破壞的問題等。

其次，環境保護單位需要發送區域地形圖以及相關文件，對于偏遠區域，資料涉及較小、調查難度較大的問題，可以采用無人機遙感技術進行圖像搜索、地形勘察、數據采集，并將其傳輸到環保部門，通過分析、整理，制定出具體的工作材料。

最后，需要先對無人機的工作原理進行明確化認知，再制定相應的飛行任務。對環境問題進行分類，需要從項目危害性、節能、物種延續方面對環境問題加以劃分。具體來說，可以將其分為對有機生物的危害、對無機環境的危害；也可以將其劃分為對資源能源污染和生態破壞兩方面；還可以將其劃分為對物理性、化學性、生物性質的環境問題。根據污染結果可以分為輕型環境問題、重型環境問題和特重大環境問題等，屬于環保等級劃分。當劃分完成后，可以對所需要的無人機承擔任務進行分類，并進行相應的傳感器、無人機匹配設置，建立不同任務的工作模型等。

2.2 在環境監測與應急方面的應用

環保領域出現的問題越來越多，因此，需要加強環境應急監測工作。所謂環境應急監測，就是指對應急狀態下的環境污染物及相關污染情況進行一系列的監測，如污染物種類、污染物數量、濃度范圍等。環境應急監測的目的在于發現、查明這些因素，其中還包括對重大污染、突發性污染、自然災害等的監測。從整個環境應急體系來看，環境應急監測非常關鍵，它的重要性與價值體現在對污染物現場快速的定性監測、相關環境的快速定量監測，以及對污染物進行跟蹤監測，并提供一些具體的預防措施等，預防重大后果的人為夸大，給社會帶來負面影響。

無人機可以針對上述環境問題制訂相應的飛行計劃，并完成數據采集工作。無人機系統的設置需要先根據實驗需求，進行系統模型的構建。通常來看，可能通過以下幾大單元來分別處理，分別是任務分析—傳感器選型—數據鏈路系統確定—載荷重量范圍確定—無人機選型—無人機平臺系統構建—系統線路規劃—銜接零部件個性化定制—系統集成—交付使用；在構建的模型結構中，先是任務分析，然后將其分為兩路，一個是傳感器選型，另一個是數據鏈路系統確定，再將這兩者與載荷重量范圍相連接，依次連接無人機選型、無人機平臺系統構建（需要連接系統線路規劃、銜接零部件個性化定制、數據鏈路系統、傳感器選型），然后直接構成集成系統，最后才能交付使用，其間的關系也非常復雜，并不是單一的線路連接，而是注重綜合性、銜接性與互動性。

2.3 在生態保護中的應用

自然保護區、飲用水源保護區，是生態環境工作領域中的重點之一，治不如防，防要做到防患未然。從上面所說的生態環境問題的應急性可以看出，要做到防患未然必須增加動態化的監測，需要對這些區域內的水源、植物生態環境、生物繁衍狀態等進行綜合監測與考察，實時做出變化曲線圖譜，通過無人機遙感系統及時發現違法亂占與污染問題，及時解決，減少環境惡化的可能性。

2.4 在環境監察方面的應用

我國的工業發展速度快、污染物排放種類繁多、污染物排放量大、排污企業多，造成諸多環境監察不到位的情況。相對于強度較大的工作任務、復雜的環境污染問題，可以利用無人機遙感系統彌補這方面的不足與缺失，盡可能增加多樣的監測方法，強化對環境監察的力度，無人機遙感系統對污染源分布、排污狀況、項目建設情況均能夠做出細致的數據分析，從而為后續的環境監察提供一些重要依據與技術服務，這種快速的監察方式也有利于污染事件后的及時取證等。

3 結束語

總之，環境污染是世界性的難題。所以，在新時代就要堅持可持續發展的新型理念，一切以子孫后代的生存、人類的延續為出發點，注重從人類文明與生存繁衍的角度增加對環境的保護，并大力推廣環保領域中的各種新型技術的應用。以上所討論無人機的應用就屬此列，這種操作簡單、能夠進行實時動態監控的技術，應該加強研究與應用推廣，盡可能通過較低的成本、高效的工作效率、有利的信息反饋來實現新時期的環境保護工作。

參考文獻

[1]李季，孫秀霞.基于改進A-Star算法的無人機航跡規劃算法研究[J].兵工學報，2014（7）：788-792.

（作者單位：葫蘆島市環境保護科學研究所）