大氣無人機環境檢測方案

 一、背景

     隨著我國近幾年來大氣污染狀況越來越嚴重，特別霧霾（顆粒物PM2.5、PM10等）在污染物中所占的比例越來越重，因此我國的大氣污染檢測與治理的任務也越來越重。國家對此也在大多數城市布設或者完善了顆粒物、氣體檢測設備，形成了國控點結合省空點分布密集的地面污染源檢測網。

     然而我們也能清楚的看到，依據國控點地面檢測數據所作出的預測與實際環境污染狀況的發展還是存在較大差距，此外，依據地面監測數據所實施的治理手段，如地面灑水、建筑工地遮蓋、交通限行、工業限產、鍋爐改造、脫硫脫硝處理等方案，效果也不盡如人意。

    作為繼航空、航天遙感后的第3代遙感技術的無人機遙感技術, 具有立體監測、響應速度快、監測范圍廣、地形干擾小等優點, 是今后進行大氣突發事件污染源識別和濃度監測的重要發展方向之一。

     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荷載．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．深圳市圣凱安科技有限公司研究開發適合無人機搭載的小型．輕型傳感器荷載來實現無人機大氣污染監測、無人機固定污染物。

二、無人機氣體檢測荷載特點

●軟件可以支持多家無人機制造商包括大疆所有系列。

●上千種氣體傳感器可以隨時更換，系統帶有自動識別功能。

●外殼防水、防風、防塵、防撞擊設計

●實時顯示監測數據，并生成對應的趨勢曲線。

●可查看歷史實時數據，并同時生成曲線分析圖，列表和圖表樣式顯示歷史數據，方便對比查看。

●同時顯示經緯度、高度、飛機狀態、溫度、濕度、PM1、PM2.5、PM10、上千種氣體實時濃度值。

●檢測精度可達到ppb級。

●實時無線傳輸數據到地面端，也可以通過GPRS實時傳輸到服務器。

三、無人機氣體檢測荷載參數

●適用：多旋翼無人機、固定翼

●檢測氣體：PM2.5、PM10、NO2、SO2、CO、O3、VOC等

●檢測原理：電化學、激光

●重量：1000克（7參數）

●尺寸：220×145×60mm

●供電：12-24V

●數據傳輸方式：GPRS /數傳

●工作環境溫度：(-30~+60)℃

●工作環境濕度：(15 ~ 95)% RH 無凝露

●設備壽命：氣體器件壽命2年

四、無人機氣體檢測荷載尺寸圖

五、無人機氣體軟件界面及數據分析

      地面接收系統的軟件Green Ear是專門設計的可用于上述監測檢測數據接收、解碼、顯示、處理、報告并向云端上傳的專用軟件，它與通用飛控軟件Mission Planner相結合，在獲取飛行路徑規劃及飛行器飛行姿態數據的基礎上加我司的氣體檢測設備的實時濃度值進行數據分析融合，并支持多探測器同步數據回傳和處理功能。

    數據分析平臺，主要功能應包括實時數據展示、歷史數據查詢、區域的GPS經緯度、時間等信息同步傳回地面接收系統。

(1)實時數據展示

   平臺可對各類監測數據進行實時展示。將空氣質量氣體傳感器數據、有毒氣體應急監測數據匯入到統一平臺，統一管理，綜合展示。氣體傳感器數據以不同顏色代表不同污染級別。

(2)歷史數據查詢

   將各點位的歷史監測數據進行簡單的統計分析，例如日變化分析、時間序列分析等，幫助采購方節約手動分析時間成本，同時還能夠幫助采購方了解基本污染狀況。

六、無人機氣體檢測系統

1 系統結構及工作原理

這套系統主要包括無人飛行器、NE sensor氣體檢測、數傳/GPRS、地面站/服務器、數據處理軟件等構成。主要的作用于檢測大氣空氣質量AQI與應急檢測有毒有害氣體，其精度可以達到1PPB。改變了傳統固定點的檢測使得氣體檢測變得靈活、快速、準確、方便。

2 氣體濃度數據采集的軟件實現

氣體檢測這塊有著成千上萬種氣體種類、量程、精度等。我司為了簡化用戶的操作與成本。我司特設計一套7NE系列的傳感器。有著一整套完整的軟件信息系統，把所有可以檢測到的氣體種類我們有效的劃分開實現全部智能化的識別系統。客戶可以根據不同的檢測場景搭配不同的傳感器；使得無人機氣體檢測非常靈活不受荷載的影響。數據采集主要如下圖所示。

3傳輸協議

根據7NE系列氣體傳感器的通訊方式可以采用模擬電壓、模擬電流、TTL、RS485，我司的采用的是RS485、TTL兩組通訊方式。

串口波特率9600，校驗位無，8個數據位，1個停止位；數值為Hex

七、數據對比

     國控點數據對比100小時同期對比

八、應用市場