一、項目背景

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(shù)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(jié)合省控點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)國控點地面檢測數(shù)據(jù)所作出的預測與實際環(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)的無人機遙感技術(shù)，具有立體監(jiān)測、響應速度快、監(jiān)測范圍廣、地形干擾小等優(yōu)點, 是今后進行大氣突發(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)境保護認知度的提升，我國在環(huán)保工作上的投入力度逐步增大，作為環(huán)境保護先頭兵的環(huán)境監(jiān)測領域也是一路高歌，突飛猛進。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)測設備的運用已經(jīng)成為主流趨勢之一，無人機遙感監(jiān)測更是在環(huán)保監(jiān)測領域掀起一股熱浪。

二、依據(jù)標準

? 《中華人民共和國環(huán)境保護法》

? 《中華人民共和國大氣污染防治法》

? 《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（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)傳輸標準》（HJ/T212-2017）

? 《大氣污染防治網(wǎng)格化監(jiān)測點位布設技術(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)安裝驗收與運行技術(shù)規(guī)范》（DB13/T 2546—2017） 技術(shù)規(guī)范》（HJ193-2013）

三、設計原則

（1） 穩(wěn)定性

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

（2） 可靠性

數(shù)據(jù)可靠，多重數(shù)據(jù)校準方案，既可以通過平臺進行遠程校準，也可以通過標準氣體進行本地校準。采用標準氣體校準，可以有效降低采用國標站校準的傳遞誤差。

（3） 安全性

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

（4） 可擴展性

硬件可擴展，實現(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） 可維護性

本系統(tǒng)采用插件化、面向服務的設計體系，使系統(tǒng)有適應業(yè)務不斷變化的能力，易于調(diào)整、擴充和組合，大限度滿足業(yè)務要求。選用符合國際標準的通信協(xié)議和設備技術(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，盡量減少單點故障，提供完整的應急預案和恢復預案。

四、建設目的

通過無人機實時檢測，結(jié)合大氣環(huán)境智慧監(jiān)測指揮平臺能夠?qū)崟r抓取臨時固定點位的監(jiān)測數(shù)據(jù)信息，并對數(shù)據(jù)進行分析和運算，直觀展示風險物質(zhì)擴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、擴散趨勢以及危害程度等信息， 指導執(zhí)法人員時間發(fā)現(xiàn)問題。

五、環(huán)境監(jiān)測設備

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時、準確檢測經(jīng)濟型產(chǎn)品，以“測-控"為核心，分別利用電87化學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)進行實時監(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)進行同步監(jiān)控現(xiàn)場實時環(huán)境。

該組件操作方便、測量準確、工作可靠、體積輕小；高溫條件下穩(wěn)定運行，氣體傳感器具有交叉干擾補償功能；利用我們設計的專用支架可以方便安裝至無人機上，利用無人機的*優(yōu)勢可以實現(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、飛機狀態(tài)、溫度、濕度、PM2.5、PM10、CO、O3、SO2、NO2、VOC等參數(shù)的實時監(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 與應急檢測有毒有害氣體，其精度可以達到 1PPB。改變了傳統(tǒng)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(shù)據(jù)采集的軟件實現(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現(xiàn)全部智能化的識別系統(tǒng)?？蛻艨梢愿鶕?jù)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(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