無人機(jī)氣體檢測方案.ppt

1、無人機(jī)在大氣監(jiān)測中的應(yīng)用和意義,深圳市圣凱安科技有限公司 （智能傳感事業(yè)部,一、背景,早在上世紀(jì)80年代，無人機(jī)就已經(jīng)在環(huán)境保護(hù)、工業(yè)安全、森林防火中一展身手，其靈活性、易抵達(dá)性、安全性和快速性始終為在這些特殊領(lǐng)域的應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 隨著我國近些年來大氣污染狀況越來越嚴(yán)重，特別是細(xì)顆粒物(PM2.5)在污染物中所占的比例越來越高，污染檢測和防控的任務(wù)越來越重。為此，大多數(shù)城市都布設(shè)或完善了既有的細(xì)顆粒物檢測設(shè)備，形成了國控點(diǎn)結(jié)合省控點(diǎn)分布密集的地面PM2.5檢測網(wǎng)。 然而我們也能清楚的看到，依據(jù)地面檢測數(shù)據(jù)所作出的數(shù)據(jù)預(yù)測與實(shí)際環(huán)境污染狀況的發(fā)展一般還存在較大差距;此外，依據(jù)地面監(jiān)測數(shù)據(jù)

2、所實(shí)施的治理手段，如地面灑水、建筑工地遮蓋、交通限行、工業(yè)限產(chǎn)等方案，效果也不盡如人意,近年來，各種天氣、霧霾PM2.5等污染方式已經(jīng)如此直觀的出現(xiàn)在大家面前，對(duì)人們的出行、身體健康造成極大困擾。主要是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化程度的提高，各種機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，公路上機(jī)動(dòng)車日益遞增，每時(shí)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(jī)動(dòng)車尾氣、火電廠燃煤廢氣、石油化工廢氣等等。環(huán)境治理已刻不容緩,針對(duì)大氣污染治理，環(huán)境保護(hù)部副部長翟青日前在國務(wù)院新聞辦舉行的新聞發(fā)布會(huì)上指出，中國正在從國家宏觀戰(zhàn)略層面對(duì)大氣污染防治進(jìn)行科學(xué)的頂層設(shè)計(jì)，提出“一攬子”環(huán)境政策和

3、經(jīng)濟(jì)政策，分區(qū)施策、分階段推動(dòng)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，從去年10月開始，環(huán)境保護(hù)部每個(gè)月都組織一次重點(diǎn)區(qū)域的執(zhí)法監(jiān)察活動(dòng)，其間還動(dòng)用了無人機(jī)，大尺度、大范圍地進(jìn)行巡查,無人機(jī)參與大氣環(huán)境巡查,無人機(jī)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(jī)。按照系統(tǒng)組成和飛行特點(diǎn)，無人機(jī)可分為固定翼型無人機(jī)、無人駕駛直升機(jī)兩大類。固定翼型無人機(jī)通過動(dòng)力系統(tǒng)和機(jī)翼的滑行實(shí)現(xiàn)起降和飛行，遙控飛行和程控飛行均容易實(shí)現(xiàn)，抗風(fēng)能力也比較強(qiáng)，類型較多，能同時(shí)搭載多種遙感傳感器。固定翼型無人機(jī)的起降需要比較空曠的場地，多應(yīng)用于礦山資源監(jiān)測、林業(yè)和草場監(jiān)測、海洋環(huán)境監(jiān)測、污染源及擴(kuò)散態(tài)勢監(jiān)測、土地利用監(jiān)測以及水利、電力等領(lǐng)

4、域,無人機(jī)用于環(huán)境監(jiān)測主要是以遙感(UAVRS)技術(shù)作為航空遙感手段，具有續(xù)航時(shí)間長、影像實(shí)時(shí)傳輸、高危地區(qū)探測、成本低、高分辨率、機(jī)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn)，是衛(wèi)星遙感與有人機(jī)航空遙感的有力補(bǔ)充，在國外已得到廣泛應(yīng)用,其利用高分辨CCD相機(jī)系統(tǒng)獲取遙感影像，利用空中和地面控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)影像的自動(dòng)拍攝和獲取，同時(shí)實(shí)現(xiàn)航跡的規(guī)劃和監(jiān)控、信息數(shù)據(jù)的壓縮和自動(dòng)傳輸、影像預(yù)處理等功能，可為各級(jí)環(huán)境監(jiān)測部門及環(huán)境信息化建設(shè)提供一體化的解決方案，并可滿足環(huán)境應(yīng)急響應(yīng)的需求。去年我國首架自主研發(fā)的環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測無人機(jī)的亮相，使環(huán)保系統(tǒng)航空無人機(jī)遙感能力建設(shè)邁上了新臺(tái)階。目前我國已啟用無人機(jī)對(duì)一些重污染區(qū)域進(jìn)行高空排查，針對(duì)

5、污染企業(yè)過于分散、發(fā)現(xiàn)不全等問題，以進(jìn)一步擴(kuò)大巡查范圍。據(jù)介紹，自去年底啟用無人機(jī)以來，已幫助督促解決200多起環(huán)境違法案件,無人機(jī)遙側(cè)技術(shù)的優(yōu)勢,相對(duì)于傳統(tǒng)監(jiān)測方法而言，無人機(jī)載傳感器應(yīng)用于大氣環(huán)境監(jiān)測有如下優(yōu)點(diǎn): a ）預(yù)警響應(yīng)能力快?？梢钥焖俚竭_(dá)工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測區(qū)域保證在污染氣體擴(kuò)散事故發(fā)生時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)側(cè)?？裳杆俚亻_始遙側(cè)任務(wù)，在短時(shí)間內(nèi)快速而且準(zhǔn)確地獲取遙感數(shù)據(jù)， b ）安全作業(yè)保障能力強(qiáng),無人機(jī)遙側(cè)系統(tǒng)可以降低地面檢測人員的風(fēng)險(xiǎn)； C ） 監(jiān)測時(shí)間長、區(qū)城廣。無人機(jī)最多能加載5kg油，能夠在空中持續(xù)飛行 16h 以 上。一次飛行任務(wù)可以到達(dá)100 多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。 d ）機(jī)動(dòng)性強(qiáng):在無人機(jī)上

6、搭載清晰的攝像裝備，利用實(shí)時(shí)傳回的視頻信號(hào)清晰地辨識(shí)現(xiàn)場情況，能對(duì)應(yīng)急救援指揮工作提供實(shí)時(shí)的幫助,無人機(jī)應(yīng)用實(shí)例,美國 美國全國境內(nèi)都已經(jīng)普遍開展使用無人機(jī)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測的工作。當(dāng)美國宇航局使用無人機(jī)對(duì)颶風(fēng)和熱帶風(fēng)暴系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測研究時(shí)，其他聯(lián)邦政府部門和私人機(jī)構(gòu)也在大量使用小型無人機(jī)進(jìn)行各項(xiàng)工作，比如從監(jiān)測科羅拉多的鳥類數(shù)量到監(jiān)測夏威夷火山的活動(dòng)。 日本 日本減災(zāi)組織使用無人機(jī)攜帶高精度數(shù)碼攝像機(jī)和雷達(dá)掃描儀對(duì)正在噴發(fā)的火山進(jìn)行調(diào)查，無人機(jī)能抵達(dá)人們難以進(jìn)入的地區(qū)，快速獲取現(xiàn)場實(shí)況，并對(duì)災(zāi)情進(jìn)行評(píng)估。此外，日本還使用無人機(jī)對(duì)活火山進(jìn)行地圖繪制，采用GPS測量的方式建立一個(gè)類似地圖一樣的數(shù)據(jù)庫，通

7、過GPS定位，采用無人機(jī)將測量設(shè)備送至火山口附近，將連續(xù)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(yùn)作并將數(shù)據(jù)傳回。 英國 一款新型無人探測機(jī)在英國布里斯托爾面世，它可以在輻射環(huán)境中作業(yè)，對(duì)輻射狀況進(jìn)行監(jiān)測。這款無人探測機(jī)由一個(gè)高級(jí)機(jī)載輻射監(jiān)測系統(tǒng)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)制造，成本低，可以達(dá)到半自動(dòng)化。更重要的是，無人機(jī)的控制人員可以遠(yuǎn)離輻射源，免受輻射的危害。目前研究人員已經(jīng)和日本京都大學(xué)的科學(xué)家們展開合作，希望用這款新型無人機(jī)協(xié)助福島核電站的清理工作,數(shù)據(jù)傳輸與顯示,通過無人機(jī)搭載的智能氣體傳感器對(duì)現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，將采集來的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)的方式傳輸?shù)降孛婵?/p>

8、制平臺(tái)主機(jī)，地面控制平臺(tái)主機(jī)把接收到的數(shù)字信號(hào)傳送至主控儀將獲取的數(shù)據(jù)顯示在主控儀的屏幕上，再使用通訊技術(shù)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控中心。這樣就能實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測的任務(wù),集成圖,CO、O3、SO2、NO2、PM2.5、 VOC,智能型CO傳感器,智能型O3傳感器,智能型SO2傳感器,智能型NO2傳感器,PM2.5傳感器,5V供電，TTL總線輸出,總結(jié)：無人機(jī)載智能傳感器在監(jiān)測大氣環(huán)境作業(yè)中效率高、機(jī)動(dòng)靈活、使用方便、續(xù)航時(shí)間長、受環(huán)境影響小和精度高等優(yōu)點(diǎn)，可以承擔(dān)高風(fēng)險(xiǎn)的飛行任務(wù)為大氣環(huán)境監(jiān)測提供了一種新的選擇，無人機(jī)遙測預(yù)警監(jiān)測技術(shù)是傳統(tǒng)監(jiān)測手段的有利補(bǔ)充且有明顯的優(yōu)勢，其高機(jī)動(dòng)性和實(shí)時(shí)性是傳統(tǒng)

9、方法無法比擬的，這種無人機(jī)技術(shù)可用 于大氣環(huán)境調(diào)查、監(jiān)測，預(yù)警，救援的全過程。在工業(yè)安全保護(hù)領(lǐng)城中無人機(jī)遙測技術(shù)能夠?yàn)槠涮峁└晟频募夹g(shù)支撐和更強(qiáng)的安全保障它具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。 但是由于無人機(jī)的載荷有限要完成高精度的大氣環(huán)境監(jiān)測工作需要高精度的傳感器而傳統(tǒng)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(fā)適合無人機(jī)搭載的小型輕型傳感器實(shí)現(xiàn)無人機(jī)預(yù)警監(jiān)測,產(chǎn)品推薦,智能型氣體傳感器,智能型氣體傳感器是專門針對(duì)氣體探測器生產(chǎn)企業(yè)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(chǎn)標(biāo)定復(fù)雜、核心器件更換限制等問題。采用我司生產(chǎn)的智能型氣體傳感器則只

10、需開發(fā)一款產(chǎn)品，即可快速響應(yīng)客戶對(duì)不同氣體種類探測的需求，且生產(chǎn)過程簡化，無需重新標(biāo)定，大幅度降低企業(yè)的研發(fā)成本、生產(chǎn)成本，產(chǎn)品品質(zhì)也立即提升到國際一流水準(zhǔn)。 該傳感器操作方便、測量準(zhǔn)確、工作可靠，適用于工業(yè)現(xiàn)場或?qū)嶒?yàn)室測量不同的要求。傳感器具有電壓和串口同時(shí)輸出特點(diǎn)，方便客戶調(diào)試及使用,特點(diǎn)CHARACTERISTIC,1、本安電路設(shè)計(jì),可帶電熱拔插操作 2、專業(yè)精選原裝進(jìn)口,兼容紅外、電化學(xué)、催化、半導(dǎo)體等多種傳感器 3、自帶溫度補(bǔ)償，出廠精準(zhǔn)標(biāo)定，使用時(shí)無需再標(biāo)定 4、模擬電壓/電流和串口同時(shí)輸出特點(diǎn),方便客戶調(diào)試及使用 5、最簡化的外圍電路,生產(chǎn)簡單、操作方便 6、全國體積最小的一款模組 7、可以與電腦連接通訊,自行標(biāo)定校準(zhǔn),8、更換時(shí)無需校準(zhǔn) 9、自帶零點(diǎn)微調(diào)功能 10、檢測種類齊全,功耗低,可鋰電池供電,應(yīng)用市場MARKET,工業(yè)現(xiàn)場：石油石化、化工廠、冶煉廠、鋼鐵廠、煤