無人機(jī)在大氣環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用分析

摘要：隨著社會的不斷進(jìn)步，我國的科技也在飛速的發(fā)展，無人機(jī)也逐漸走入了人們的生活之中。隨著無人機(jī)的不斷應(yīng)用，我國社會的很多需求都得到了相應(yīng)的滿足，特別是在對大氣環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測領(lǐng)域。通過搭載紅外成像相機(jī)以及可見光相機(jī)等，無人機(jī)可以對大氣的環(huán)境進(jìn)行全面的監(jiān)控，這也會最大限度地將人工對大氣環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測所容易出現(xiàn)的問題減少，使我國大氣監(jiān)測的工作能更順利、更高效地完成。本文以無人機(jī)在大氣環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)并對其進(jìn)行了探討，同時(shí)也根據(jù)相關(guān)案例對其進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);大氣環(huán)境監(jiān)測;應(yīng)用

中圖分類號：X831 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）07-0-02

Abstract：With the continuous advancement of society， China's science and technology is also developing rapidly，and drones have gradually entered people's lives. With the continuous application of drones，many of the needs of our society have been met，especially in the field of monitoring the atmospheric environment. By equipped with infrared imaging cameras and visible light cameras，the drone can comprehensively monitor the atmospheric environment，which will minimize the problems that are easily caused by the manual monitoring of the atmospheric environment，so that the work of atmospheric monitoring in China can Smoother and more efficient completion.This paper takes the application of UAV in atmospheric environment monitoring as the starting point and discusses it，and also elaborates it according to relevant cases.

Key words：Drone;Atmospheric environment monitoring;Application

隨著社會經(jīng)濟(jì)及科技的不斷發(fā)展，我國很多地區(qū)的大氣環(huán)境也受到了相應(yīng)的影響，大氣環(huán)境一旦受到污染，其所涉及到的區(qū)域以及范圍就十分廣闊，同時(shí)也會使得不同區(qū)域間進(jìn)行大量的污染物傳輸，而這也會使得污染源頭變得多，污染因素更為復(fù)雜，這對于我國環(huán)境監(jiān)管工作的開展而言極為不利。國家及地方政府只有擁有更為有效、更為迅速的監(jiān)控系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)對大氣環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控，而對大氣環(huán)境進(jìn)行更為精準(zhǔn)的監(jiān)控，而大氣污染預(yù)防和治理的需求也會得到最大限度的滿足。

1 大氣環(huán)境監(jiān)測中，無人機(jī)的相關(guān)應(yīng)用

1.1 紅外成像相機(jī)

隨著我國科技的不斷發(fā)展，紅外成像相機(jī)在各個(gè)行業(yè)都得到了應(yīng)用，尤其是在對電力的巡檢工作中，應(yīng)用更為廣泛。在對其進(jìn)行環(huán)保應(yīng)用的過程中，將其搭載到無人機(jī)上，可以使無人機(jī)在夜晚時(shí)也可以對大氣環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，而無人機(jī)通過熱像儀的熱分布可視化特點(diǎn)以及測溫相關(guān)的特性，可以準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)那些在夜間還在進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)、排放污物的企業(yè)。通過將紅外成像相機(jī)搭載到無人機(jī)上并進(jìn)行應(yīng)用，可以有效防止相關(guān)企業(yè)出現(xiàn)夜間偷排這種不利大氣環(huán)境的現(xiàn)象。然而，熱像儀器也很容易受到環(huán)境因素的影響，同時(shí)不同類型的企業(yè)其進(jìn)行熱分布的形式也各不相同，這也使得污染物的排放量與排放的溫度并沒有直接的聯(lián)系，而其檢測的結(jié)果也需要經(jīng)由較長時(shí)間的模型對比和監(jiān)測才能得出，這也使得該種方式的應(yīng)用無法最大限度的將我國環(huán)境監(jiān)測的需求進(jìn)行滿足。

1.2 可見光相機(jī)

在我國的環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，目前應(yīng)用最為廣泛的就是在無人機(jī)上搭載可見光云臺以此來對大氣環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測。環(huán)保部門只要對技術(shù)人員進(jìn)行合理的培訓(xùn)，便可以利用無人機(jī)來組成一個(gè)監(jiān)測小隊(duì)，其對大氣環(huán)境的監(jiān)測效果也不容小覷。當(dāng)然，通過在環(huán)境監(jiān)測過程中應(yīng)用相機(jī)這種模式為我國環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域帶來了很大的突破和改變，但是針對可見光相機(jī)而言，在其對大氣環(huán)境污染物進(jìn)行監(jiān)測的過程中，只能通過拍攝照片以及拍攝視頻來完成任務(wù)。通過可見光相機(jī)與無人機(jī)對大氣環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測目前還沒擁有足夠準(zhǔn)確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時(shí)還很容易受到天氣、陽光以及相機(jī)本身等各方面因素的影響，所以只有在對可見性污染源，比如秸稈焚燒進(jìn)行監(jiān)控時(shí)，才會應(yīng)用到可見光相機(jī)。對于環(huán)境保護(hù)工作而言，可見光相機(jī)并沒有得到監(jiān)測工作人員的廣泛使用，這也使得環(huán)境保護(hù)部門的可見光相機(jī)只能作為一種道具進(jìn)行展示。

1.3 氣體傳感器

就是利用無人機(jī)對多種因子，比如二氧化硫等的高精度氣體傳感器進(jìn)行搭載，從而實(shí)現(xiàn)對大氣環(huán)境的監(jiān)測，并將相關(guān)的污染因子準(zhǔn)確找到。以大疆搭載傳感器為例，通過規(guī)劃好的飛行線路，其可以進(jìn)行自動(dòng)飛行，這樣無人機(jī)便可以在極短的時(shí)間里將20余家工廠進(jìn)行覆蓋，這也可以使相關(guān)部門能全面掌握所在地區(qū)的氣體濃度的分布狀況。對氣體傳感器進(jìn)行合理應(yīng)用，可以最大限度地將對大氣環(huán)境的監(jiān)測效率有效提高，這與傳統(tǒng)的由監(jiān)測工作人員親自進(jìn)行巡查的方式相比，不論是監(jiān)測的質(zhì)量還是效率，都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的監(jiān)測方式。對于很多較為嚴(yán)重、難處理的問題，通過氣體傳感器的應(yīng)用也可以快速解決。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，傳感器的精度，特別是采用了光離子化檢測器的傳感器的精度也在不斷加強(qiáng)，甚至?xí)_(dá)到ppb的級別，這在很大程度上能滿足大氣污染物濃度的測量標(biāo)準(zhǔn)。

2 數(shù)據(jù)可視化

對于環(huán)境監(jiān)測執(zhí)法工作而言，所重視的是時(shí)效性，很多企業(yè)出現(xiàn)的偷排現(xiàn)象大多是在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)發(fā)生，也有可能只是在某個(gè)瞬間，而這種情況也使得環(huán)境監(jiān)測部門很難找到企業(yè)偷排情況的證據(jù)，對于執(zhí)法工作而言更是不利。在對大氣污染進(jìn)行調(diào)查的過程中，通過將氣體傳感器搭載到無人機(jī)上，可以對大量實(shí)時(shí)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。

通過可視化方法對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以有效地將其中的空間關(guān)聯(lián)挖掘出來，而大氣污染物的運(yùn)動(dòng)規(guī)律其也會很直觀，這對于我國研究人員對大氣污染的分析和研究十分有利，同時(shí)還可以為環(huán)境監(jiān)測部門節(jié)省下很多的人力資源。

3 相關(guān)案例

在某天的夜間，某位居民向環(huán)保部門進(jìn)行了投訴，說周圍有刺鼻的異味存在，對于此，環(huán)保部門應(yīng)用了三臺氣體監(jiān)測的無人機(jī)對該區(qū)域進(jìn)行了系統(tǒng)的監(jiān)測，通過無人機(jī)所顯示的數(shù)據(jù)，監(jiān)測人員可以很直觀的看到氣體濃度的分布情況。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，監(jiān)測人員也可以準(zhǔn)確找到污染物的排放源頭。在目標(biāo)鎖定之后，環(huán)保部門便會安排相關(guān)的執(zhí)法人員去該源頭進(jìn)行突擊性檢查，這樣在很短的時(shí)間內(nèi)便可以將出現(xiàn)的環(huán)境污染問題進(jìn)行高效率的解決。

4 結(jié)束語

隨著無人機(jī)在環(huán)境保護(hù)方面的不斷應(yīng)用，其與傳感器搭載的監(jiān)測形式也成為目前最受歡迎、應(yīng)用最多的方法，然而在實(shí)際應(yīng)用實(shí)踐的過程中，還有很多問題存在。對于環(huán)境保護(hù)的監(jiān)測模式及標(biāo)準(zhǔn)，我國都有嚴(yán)格的規(guī)定，對于大氣有關(guān)的技術(shù)規(guī)范，我國也發(fā)布了很多，然而無人機(jī)是最近幾年才得以興起的，其自身還有很多不確定因素存在，將其應(yīng)用到環(huán)境保護(hù)的監(jiān)測工作之中，也會使人們對其監(jiān)測到的氣體標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生質(zhì)疑。因?yàn)椴皇軜?biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的保護(hù)，也使得無人機(jī)所監(jiān)測到的相關(guān)數(shù)據(jù)只能成為我國研究人員的參考數(shù)據(jù)，并不能被用于執(zhí)法工作之中。再者，無人機(jī)是通過在空中飛行來對大氣環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測的，這也使得其無法對監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行正確的判斷，也無法了解其具體是來自該區(qū)域的哪一個(gè)工廠。處于高空中的大氣，環(huán)流極為復(fù)雜，對于無人機(jī)也有一定的干擾影響，這也使得相關(guān)模型很難得以建立，對于污染物的具體分布情況就更難以確定。雖然有些傳感器的精度已經(jīng)得到了相應(yīng)提高，但某些特性還無法滿足監(jiān)測站的實(shí)際要求，這也使得無人機(jī)所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)缺乏準(zhǔn)確性。不過，將無人機(jī)應(yīng)用到各行各業(yè)之中早已成為未來的一個(gè)發(fā)展趨勢，通過無人機(jī)搭載氣體傳感器進(jìn)行大氣環(huán)境的監(jiān)測，也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對一定區(qū)域內(nèi)污染情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，這也有利于環(huán)境監(jiān)測工作的順利開展。

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收稿日期：2019-03-12

作者簡介：周栩羽（1981-），男，漢族，本科學(xué)歷，高級工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測、環(huán)境管理。