無人機在大氣環(huán)境監(jiān)測中的應用分析

摘要：隨著社會的不斷進步，我國的科技也在飛速的發(fā)展，無人機也逐漸走入了人們的生活之中。隨著無人機的不斷應用，我國社會的很多需求都得到了相應的滿足，特別是在對大氣環(huán)境進行監(jiān)測領域。通過搭載紅外成像相機以及可見光相機等，無人機可以對大氣的環(huán)境進行全面的監(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。本文以無人機在大氣環(huán)境監(jiān)測中的應用為出發(fā)點并對其進行了探討，同時也根據(jù)相關案例對其進行了闡述。

關鍵詞：無人機;大氣環(huán)境監(jiān)測;應用

中圖分類號：X831 文獻標識碼：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，同時也會使得不同區(qū)域間進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)，才能實現(xiàn)對大氣環(huán)境的實時監(jiān)控，而對大氣環(huán)境進行更為精準的監(jiān)控，而大氣污染預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，無人機的相關應用

1.1 紅外成像相機

隨著我國科技的不斷發(fā)展，紅外成像相機在各個行業(yè)都得到了應用，尤其是在對電力的巡檢工作中，應用更為廣泛。在對其進行環(huán)保應用的過程中，將其搭載到無人機上，可以使無人機在夜晚時也可以對大氣環(huán)境進行實時監(jiān)測，而無人機通過熱像儀的熱分布可視化特點以及測溫相關的特性，可以準確發(fā)現(xiàn)那些在夜間還在進行生產(chǎn)作業(yè)、排放污物的企業(yè)。通過將紅外成像相機搭載到無人機上并進行應用，可以有效防止相關企業(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，同時不同類型的企業(yè)其進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，而其檢測的結果也需要經(jīng)由較長時間的模型對比和監(jiān)測才能得出，這也使得該種方式的應用無法最大限度的將我國環(huán)境監(jiān)測的需求進行滿足。

1.2 可見光相機

在我國的環(huán)境保護領域，目前應用最為廣泛的就是在無人機上搭載可見光云臺以此來對大氣環(huán)境進行監(jiān)測。環(huán)保部門只要對技術人員進行合理的培訓，便可以利用無人機來組成一個監(jiān)測小隊，其對大氣環(huán)境的監(jiān)測效果也不容小覷。當然，通過在環(huán)境監(jiān)測過程中應用相機這種模式為我國環(huán)境監(jiān)測領域帶來了很大的突破和改變，但是針對可見光相機而言，在其對大氣環(huán)境污染物進行監(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。通過可見光相機與無人機對大氣環(huán)境進行監(jiān)測目前還沒擁有足夠準確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時還很容易受到天氣、陽光以及相機本身等各方面因素的影響，所以只有在對可見性污染源，比如秸稈焚燒進行監(jiān)控時，才會應用到可見光相機。對于環(huán)境保護工作而言，可見光相機并沒有得到監(jiān)測工作人員的廣泛使用，這也使得環(huán)境保護部門的可見光相機只能作為一種道具進行展示。

1.3 氣體傳感器

就是利用無人機對多種因子，比如二氧化硫等的高精度氣體傳感器進行搭載，從而實現(xiàn)對大氣環(huán)境的監(jiān)測，并將相關的污染因子準確找到。以大疆搭載傳感器為例，通過規(guī)劃好的飛行線路，其可以進行自動飛行，這樣無人機便可以在極短的時間里將20余家工廠進行覆蓋，這也可以使相關部門能全面掌握所在地區(qū)的氣體濃度的分布狀況。對氣體傳感器進行合理應用，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，都要遠遠高于傳統(tǒng)的監(jiān)測方式。對于很多較為嚴重、難處理的問題，通過氣體傳感器的應用也可以快速解決。隨著相關技術的不斷發(fā)展和進步，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，甚至會達到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準。

2 數(shù)據(jù)可視化

對于環(huán)境監(jiān)測執(zhí)法工作而言，所重視的是時效性，很多企業(yè)出現(xiàn)的偷排現(xiàn)象大多是在某個時間段內(nèi)發(fā)生，也有可能只是在某個瞬間，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。在對大氣污染進行調(diào)查的過程中，通過將氣體傳感器搭載到無人機上，可以對大量實時監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行采集。

通過可視化方法對相關數(shù)據(jù)進行處理，可以有效地將其中的空間關聯(lián)挖掘出來，而大氣污染物的運動規(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 相關案例

在某天的夜間，某位居民向環(huán)保部門進行了投訴，說周圍有刺鼻的異味存在，對于此，環(huán)保部門應用了三臺氣體監(jiān)測的無人機對該區(qū)域進行了系統(tǒng)的監(jiān)測，通過無人機所顯示的數(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)測人員也可以準確找到污染物的排放源頭。在目標鎖定之后，環(huán)保部門便會安排相關的執(zhí)法人員去該源頭進行突擊性檢查，這樣在很短的時間內(nèi)便可以將出現(xiàn)的環(huán)境污染問題進行高效率的解決。

4 結束語

隨著無人機在環(huán)境保護方面的不斷應用，其與傳感器搭載的監(jiān)測形式也成為目前最受歡迎、應用最多的方法，然而在實際應用實踐的過程中，還有很多問題存在。對于環(huán)境保護的監(jiān)測模式及標準，我國都有嚴格的規(guī)定，對于大氣有關的技術規(guī)范，我國也發(fā)布了很多，然而無人機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，將其應用到環(huán)境保護的監(jiān)測工作之中，也會使人們對其監(jiān)測到的氣體標準產(chǎn)生質(zhì)疑。因為不受標準及規(guī)范的保護，也使得無人機所監(jiān)測到的相關數(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，無人機是通過在空中飛行來對大氣環(huán)境進行監(jiān)測的，這也使得其無法對監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行正確的判斷，也無法了解其具體是來自該區(qū)域的哪一個工廠。處于高空中的大氣，環(huán)流極為復雜，對于無人機也有一定的干擾影響，這也使得相關模型很難得以建立，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)得到了相應提高，但某些特性還無法滿足監(jiān)測站的實際要求，這也使得無人機所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)缺乏準確性。不過，將無人機應用到各行各業(yè)之中早已成為未來的一個發(fā)展趨勢，通過無人機搭載氣體傳感器進行大氣環(huán)境的監(jiān)測，也已經(jīng)實現(xiàn)了對一定區(qū)域內(nèi)污染情況的實時監(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，本科學歷，高級工程師，研究方向為環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境管理。