一、項(xiàng)目背景

隨著我國近幾年來大氣污染狀況越來越嚴(yán)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(wù)也越來越重。國家對此也在大多數(shù)城市布設(shè)或者完善了顆粒物、氣體檢測設(shè)備，形成了國控點(diǎn)結(jié)合省控點(diǎn)分布密集的地面污染源檢測網(wǎng)。

然而我們也能清楚的看到，依據(jù)國控點(diǎn)地面檢測數(shù)據(jù)所作出的預(yù)測與實(shí)際環(huán)境污染狀況的發(fā)展還是存在較大差距，此外，依據(jù)地面監(jiān)測數(shù)據(jù)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)、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(shù)的無人機(jī)遙感技術(shù)，具有立體監(jiān)測、響應(yīng)速度快、監(jiān)測范圍廣、地形干擾小等優(yōu)點(diǎn), 是今后進(jìn)行大氣突發(fā)事件污染源識別和濃度監(jiān)測的重要發(fā)展方向之一。

由于大眾對環(huán)境保護(hù)認(rèn)知度的提升，我國在環(huán)保工作上的投入力度逐步增大，作為環(huán)境保護(hù)先頭兵的環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域也是一路高歌，突飛猛進(jìn)。眾多的技術(shù)與突破，使得我國的環(huán)境監(jiān)測愈成熟，其中不可忽視的新興技術(shù)就要數(shù)無人遙感技術(shù)了。近年來，無人監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)用已經(jīng)成為主流趨勢之一，無人機(jī)遙感監(jiān)測更是在環(huán)保監(jiān)測領(lǐng)域掀起一股熱浪。

二、依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

? 《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》

? 《中華人民共和國大氣污染防治法》

? 《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）

? 《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）》（HJ633-2012）

? 《環(huán)境污染源自動監(jiān)控信息傳輸、交換技術(shù)規(guī)范》（HJ/T352-2007）

? 《環(huán)境空氣顆粒物（PM10、PM2.5）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求和檢測方法》

（HJ653-2013）

? 《環(huán)境空氣顆粒物（PM10 和 PM2.5）連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)安裝和驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》

（HJ655-2013）

? 《污染源在線自動監(jiān)控(監(jiān)測)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》（HJ/T212-2017）

? 《大氣污染防治網(wǎng)格化監(jiān)測點(diǎn)位布設(shè)技術(shù)規(guī)范》（DB13/T 2545—2017）；

? 《大氣污染防治網(wǎng)格化監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法》（DB13/T 2544—2017）；

? 《大氣污染防治網(wǎng)格化監(jiān)測系統(tǒng)安裝驗(yàn)收與運(yùn)行技術(shù)規(guī)范》（DB13/T 2546—2017） 技術(shù)規(guī)范》（HJ193-2013）

三、設(shè)計原則

（1） 穩(wěn)定性

系統(tǒng)傳感器核心部件全部采用進(jìn)口，而且是目前主流的傳感器供應(yīng)商，在保證質(zhì)量的同時，也保證了整套設(shè)備的硬件配件可以很容易找到供應(yīng)商。系統(tǒng)同類型平臺目前在網(wǎng)設(shè)備超過1000個，支持前端設(shè)備的擴(kuò)增和平臺中應(yīng)用層的軟件接入。

（2） 可靠性

數(shù)據(jù)可靠，多重數(shù)據(jù)校準(zhǔn)方案，既可以通過平臺進(jìn)行遠(yuǎn)程校準(zhǔn)，也可以通過標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行本地校準(zhǔn)。采用標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)，可以有效降低采用國標(biāo)站校準(zhǔn)的傳遞誤差。

（3） 安全性

采用身份識別技術(shù)，保護(hù)系統(tǒng)配置和注冊的服務(wù)不被非授權(quán)請求訪問。 軟件采用強(qiáng)大的日志功能，記錄用戶的各種重要操作和系統(tǒng)的異常信息。

（4） 可擴(kuò)展性

硬件可擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的顆粒物與氣體監(jiān)測監(jiān)測，可以靈活升級。

（5） 易用性

系統(tǒng)具有一致的、友好的客戶界面，易于使用。

（6） 可維護(hù)性

本系統(tǒng)采用插件化、面向服務(wù)的設(shè)計體系，使系統(tǒng)有適應(yīng)業(yè)務(wù)不斷變化的能力，易于調(diào)整、擴(kuò)充和組合，大限度滿足業(yè)務(wù)要求。選用符合國際標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議和設(shè)備技術(shù)參數(shù)，使系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、操作平臺之間的相互依賴減至小，盡量減少單點(diǎn)故障，提供完整的應(yīng)急預(yù)案和恢復(fù)預(yù)案。

四、建設(shè)目的

通過無人機(jī)實(shí)時檢測，結(jié)合大氣環(huán)境智慧監(jiān)測指揮平臺能夠?qū)崟r抓取臨時固定點(diǎn)位的監(jiān)測數(shù)據(jù)信息，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和運(yùn)算，直觀展示風(fēng)險物質(zhì)擴(kuò)散的時間與空間分布特征， 從而幫助工作人員及時了解環(huán)境事件所造成的影響范圍、擴(kuò)散趨勢以及危害程度等信息， 指導(dǎo)執(zhí)法人員時間發(fā)現(xiàn)問題。

五、環(huán)境監(jiān)測設(shè)備

BCNX-AQMS06 傳感器組件整體平面圖

   我司專門針對大氣中氣體的監(jiān)測研發(fā)出一款智能型傳感器組件，用于提供室外空氣污染物實(shí)時、準(zhǔn)確檢測經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品，以“測-控"為核心，分別利用電87化學(xué)法原理的氣體傳感器與激光散射法原理的顆粒物傳感器對被監(jiān)測物質(zhì)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，同時系統(tǒng)集成氣象模塊對監(jiān)測環(huán)境中的溫度、濕度等氣象參數(shù)進(jìn)行同步監(jiān)控現(xiàn)場實(shí)時環(huán)境。

該組件操作方便、測量準(zhǔn)確、工作可靠、體積輕??；高溫條件下穩(wěn)定運(yùn)行，氣體傳感器具有交叉干擾補(bǔ)償功能；利用我們設(shè)計的專用支架可以方便安裝至無人機(jī)上，利用無人機(jī)的*優(yōu)勢可以實(shí)現(xiàn)空中軌跡的氣體監(jiān)測。同時利用我們的軟件平臺，集成顯示經(jīng)緯度、高度、飛機(jī)狀態(tài)、溫度、濕度、PM2.5、PM10、CO、O3、SO2、NO2、VOC等參數(shù)的實(shí)時監(jiān)測和三維可視化展示。為三維立體空間的空氣質(zhì)量分析提供一個有效的監(jiān)測手段

六、無人機(jī)氣體監(jiān)測系統(tǒng)

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

博創(chuàng)諾信無人機(jī)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)主要包括無人飛行器、sensor 氣體檢測、數(shù)傳

/GPRS、地面站/服務(wù)器、數(shù)據(jù)處理軟件等構(gòu)成。主要的作用于檢測大氣空氣質(zhì)量 AQI 與應(yīng)急檢測有毒有害氣體，其精度可以達(dá)到 1PPB。改變了傳統(tǒng)固定點(diǎn)的檢測使得氣體檢測變得靈活、快速、準(zhǔn)確、方便。

2 氣體濃度數(shù)據(jù)采集的軟件實(shí)現(xiàn)

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

根據(jù)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 通訊方式。

串口波特率9600，校驗(yàn)位無，8個數(shù)據(jù)位，1個停止位：數(shù)值為Hex

1） 參數(shù)配置