無人機(jī)在大氣環(huán)境監(jiān)管中的應(yīng)用分析

貴陽市生態(tài)環(huán)境局開陽分局 聶榮金

近些年來，環(huán)境問題已然成為社會(huì)探討的熱點(diǎn)內(nèi)容，大氣環(huán)境質(zhì)量并沒有與人民日益增長的幸福獲得感保持步調(diào)上的一致，許多群眾的生活質(zhì)量都因空氣污染而有所下降。在這里，必須要凸顯出新技術(shù)應(yīng)用的價(jià)值，無人機(jī)的監(jiān)管功能早已獲得了認(rèn)可與青睞，在新時(shí)期，也需要讓其發(fā)揮出更大的作用、利用無人機(jī)，判斷影響大氣質(zhì)量的主要因素，真正意義上實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化的控制和調(diào)節(jié)，做好協(xié)調(diào)處理工作，提高大氣質(zhì)量，有效處理空氣污染。

一、分析無人機(jī)在環(huán)境監(jiān)管中應(yīng)用的必要價(jià)值

首先，無人機(jī)的應(yīng)用符合環(huán)境監(jiān)管的基本需要。早在之前，無人機(jī)技術(shù)模式，就已經(jīng)應(yīng)用在揚(yáng)塵治理領(lǐng)域。就大氣污染防治管控來講，無人機(jī)可以針對(duì)秸稈焚燒、裸土未覆蓋、抑塵等行為進(jìn)行記錄，保留證據(jù)，為以上這些問題提供更加有力的取證保障，成為執(zhí)法依據(jù)，對(duì)企業(yè)的違法行為予以嚴(yán)厲的打擊。

其次，無人機(jī)的應(yīng)用符合環(huán)境污染事故應(yīng)急處理的基本需求，這一技術(shù)模式本身就在近海區(qū)域發(fā)揮著突出的作用。無論是海上的石油資源，還是危險(xiǎn)的化學(xué)物品，都有可能存在泄漏的情況，這就需要工作人員對(duì)基本事實(shí)進(jìn)行調(diào)查取樣，利用無人機(jī)技術(shù)，掌握污染的基本信息，確定污染事故的范圍和程度，為后市的應(yīng)急處理奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，提供更為詳實(shí)的依據(jù)。

再次，無人機(jī)的應(yīng)用符合生態(tài)環(huán)境發(fā)展的需要，利用無人機(jī)系統(tǒng)，可以打破時(shí)間和空間的限制，360度無死角的。對(duì)生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測，觀察人類干擾活動(dòng)，及時(shí)對(duì)破壞生態(tài)環(huán)境的行為進(jìn)行定性并處理。推動(dòng)生態(tài)保護(hù)紅線監(jiān)管向著系統(tǒng)化、精細(xì)化、智能化的方向不斷邁進(jìn)。

最后，無人機(jī)的應(yīng)用，符合流域環(huán)境治理的基本需要。近些年來，水污染也是影響居民日常生活的重要問題，國家已經(jīng)在宏觀上開展了水污染防治行動(dòng)計(jì)劃，并提出了一系列的治理要求，在這其中，飲用水安全保障是核心切入點(diǎn)。在這里，使用無人機(jī)技術(shù)，就可以針對(duì)特定流域內(nèi)的水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行全方位的分析，并展開動(dòng)態(tài)調(diào)查，做出健康評(píng)估，對(duì)區(qū)域水體概況予以監(jiān)控[1]。

二、分析無人機(jī)在大氣環(huán)境監(jiān)管中的應(yīng)用內(nèi)容

（一）可見光相機(jī)

當(dāng)下，無人機(jī)的使用大多都是以無人機(jī)可見光云臺(tái)組合的方式為基礎(chǔ)，這一方式的應(yīng)用范圍較廣，能夠適用于不同地區(qū)的環(huán)境監(jiān)測需求，取得的效果也較為理想。在監(jiān)測管理的時(shí)候，監(jiān)測企業(yè)需要單獨(dú)購買無人機(jī)，由專業(yè)人員進(jìn)行培訓(xùn)，構(gòu)建環(huán)保無人機(jī)檢測體系。近些年來，相機(jī)技術(shù)模式的發(fā)展也有了一定程度的改變，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的變焦。

（二）紅外線成像技術(shù)

紅外線成像儀器，本身就是輔助社會(huì)安檢工作開展的重要工具，能夠在電力系統(tǒng)巡視和檢查中發(fā)揮重要作用。在這里，紅外線儀器也可以與無人機(jī)充分結(jié)合，滿足夜間拍攝的需求，降低對(duì)環(huán)境的不良影響。而無人的熱成像技術(shù)模式也可以在夜間進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測，從而確定企業(yè)污染源所在的區(qū)域，完成夜間偷拍處理。值得注意的是，企業(yè)也需要在構(gòu)建模型的過程中，把大氣的排放溫度和排放量聯(lián)系到一起，要保證無人機(jī)的檢測滿足自身生產(chǎn)發(fā)展的需要。

（三）氣體傳感器

無人機(jī)和氣體傳感器的聯(lián)合應(yīng)用，也是社會(huì)探討的重點(diǎn)話題，在企業(yè)模型建設(shè)的過程中，應(yīng)用此類方式，可以提高檢測的精準(zhǔn)度和客觀性，滿足大范圍檢測的需要。在具體實(shí)踐中，無人機(jī)需要完成對(duì)測量區(qū)域的巡視和檢查工作，在進(jìn)入檢測和落實(shí)階段以后，得出的數(shù)據(jù)是更為準(zhǔn)確的。在預(yù)設(shè)階段，無人機(jī)直接測量飛行的航線和軌跡，在區(qū)域濃度值測定的時(shí)候，要應(yīng)用不同的測量方法和手段，發(fā)現(xiàn)潛在的危機(jī)和隱患，解決存在的各種問題。近些年來，氣體傳感器的精度也有了一定的提升，能夠在檢測管理的過程中達(dá)到很高的級(jí)別，滿足大氣污染濃度檢測的需要。值得注意的是，企業(yè)需要針對(duì)氣體傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)設(shè)，保證預(yù)設(shè)后的參數(shù)符合無人機(jī)監(jiān)管的基本需要[2]。

（四）可視化分析

目前，在信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)可視化分析結(jié)果的引導(dǎo)下，環(huán)境的檢測更加注重執(zhí)法處理的時(shí)效性，由于監(jiān)測的過程中會(huì)遇到不同程度的污染問題，所以也必須要在短時(shí)間內(nèi)完成取證工作，對(duì)基本的現(xiàn)象進(jìn)行判定，實(shí)施處理。通常情況下，無人傳感器的應(yīng)用也可以滿足以上這一工作的需求，可以在正常的大氣污染調(diào)查中獲得海量的資源。在過去，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)表格并不能滿足海量信息的存儲(chǔ)需要，工作方式過于繁瑣，很多數(shù)據(jù)需要經(jīng)歷一段時(shí)間的研究后才能得出結(jié)論，無法跟上管控的進(jìn)度和步伐。但在無人機(jī)的引導(dǎo)下，監(jiān)管人員可以提前對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在第一時(shí)間實(shí)施處理工作，用有效的應(yīng)對(duì)措施和方法，為后期的治理奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但值得注意的是，盡管無人機(jī)技術(shù)可以發(fā)揮出積極的作用，然而成本的控制也是面臨的一項(xiàng)挑戰(zhàn)。在未來，環(huán)境監(jiān)管部門應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)性的原則，要針對(duì)整個(gè)過程的檢測和監(jiān)督作出全方位的分析，分析可能面臨的挑戰(zhàn)和風(fēng)險(xiǎn)，在積極引進(jìn)技術(shù)之后，做好內(nèi)部人員的培訓(xùn)工作，保證監(jiān)管人員能夠掌握不同類型的技術(shù)，使用各種高新設(shè)備，提高工作效率，避免出現(xiàn)二次返修的問題。并且，環(huán)境監(jiān)管部門也需要協(xié)調(diào)好無人機(jī)和大氣環(huán)境之間的聯(lián)系[3]。

三、無人機(jī)在大氣環(huán)境監(jiān)管中的應(yīng)用方法

（一）正確的選擇無人機(jī)機(jī)型

在大氣環(huán)境監(jiān)管中，一般使用的無人機(jī)可以分為固定機(jī)翼和旋轉(zhuǎn)機(jī)翼這兩種類型。在實(shí)際的環(huán)境監(jiān)管中，這兩種無人機(jī)有著各自的優(yōu)點(diǎn)。通常情況下，固定機(jī)翼無人機(jī)可以裝載很多的傳感器。顧名思義，固定機(jī)翼是因?yàn)槠錈o人機(jī)的機(jī)翼有較強(qiáng)的固定性，因此在工作時(shí)有較強(qiáng)的抗風(fēng)能力，而且飛行的時(shí)間也會(huì)較長。這種無人機(jī)主要是用來檢測污染的區(qū)域，其缺點(diǎn)是對(duì)起飛的環(huán)境有著較高的要求，并且懸浮的時(shí)間比較短。另一種旋翼型的無人機(jī)，主要是在運(yùn)行時(shí)會(huì)通過自身的內(nèi)部機(jī)器隨時(shí)調(diào)整螺旋槳的旋轉(zhuǎn)速度，這種無人機(jī)的重量很大，但是因?yàn)榭梢哉{(diào)整轉(zhuǎn)速，因此可以進(jìn)行懸浮監(jiān)控的工作，這是固定機(jī)翼型的無人機(jī)無法做到的。同時(shí)，這種無人機(jī)可以任意的調(diào)整飛行高度，進(jìn)而滿足人們的監(jiān)測需求，所以這種無人機(jī)使用的頻率會(huì)更高一點(diǎn)；它在飛行時(shí)產(chǎn)生的噪音很小，并且在野外工作時(shí)很容易攜帶；同時(shí)它對(duì)于起飛的環(huán)境要求不太高，因此在大氣環(huán)境監(jiān)管中大多數(shù)都是使用這種無人機(jī)。

（二）正確的選擇大氣環(huán)境監(jiān)管的設(shè)備

在以前的大氣環(huán)境監(jiān)管中，其檢測的設(shè)備都是在地面上的，并且需要很復(fù)雜的操作才能進(jìn)行測量，而且測量的數(shù)據(jù)信息誤差較大，最終導(dǎo)致工作人員在判斷具體的區(qū)域時(shí)很容易出現(xiàn)失誤。所以現(xiàn)在的大氣環(huán)境監(jiān)測中，會(huì)將監(jiān)測的設(shè)備直接放置在無人機(jī)的上邊，可以進(jìn)行人為的調(diào)整高度實(shí)施懸浮監(jiān)控。還可以有效地檢測出大氣環(huán)境中很多種的有害氣體，其中包括氨、二氧化硫、一氧化碳、氟化物等。并且無人機(jī)還可以將檢測到的數(shù)據(jù)和其檢測的地理位置自動(dòng)的保存，并將具體的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)降孛嫔?，為相關(guān)的檢測部門提供了可靠的檢測數(shù)據(jù)[4]。

（三）結(jié)合模擬的數(shù)據(jù)來確定使用的檢測方案

在大氣環(huán)境監(jiān)管中，雖然旋翼型的無人機(jī)可以調(diào)整螺旋槳的轉(zhuǎn)速，但是大氣環(huán)境本身有很多的不確定因素，比如檢測時(shí)的風(fēng)速和氣壓的變化會(huì)對(duì)檢測的數(shù)據(jù)造成影響，使得檢測數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的誤差，因此在大氣環(huán)境監(jiān)管前，應(yīng)該進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，以保證無人機(jī)能夠安全的飛行和工作。首先，要建立幾何模型。無人機(jī)的機(jī)翼和螺旋槳并不是固定組合的，這需要結(jié)合檢測天氣的情況來進(jìn)行調(diào)整。因此在檢測實(shí)驗(yàn)中，工作人員可以使用先進(jìn)的3D打印技術(shù)來構(gòu)建幾何模型，進(jìn)而確定無人機(jī)的葉片，其中無人機(jī)葉片的質(zhì)量和工作狀態(tài)還可以專門定制。其次，進(jìn)行數(shù)值的計(jì)算。無人機(jī)在起飛和懸浮時(shí)還需要具備一定的條件：相應(yīng)的流場。無人機(jī)在工作的時(shí)候還需要搭載大氣環(huán)境的監(jiān)測設(shè)備，如果沒有將無人機(jī)和大氣監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，很容易使測量的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。面對(duì)這樣的情況，技術(shù)人員可以使用三維計(jì)算的方式，來最終的確定無人機(jī)的流場范圍和位置，并且保證這個(gè)位置不會(huì)受到空氣波動(dòng)的影響。一般情況下，在大氣環(huán)境監(jiān)管中監(jiān)測設(shè)備會(huì)安裝在無人機(jī)上方的位置，距離無人機(jī)10厘米左右。

在大氣環(huán)境監(jiān)管中使用無人機(jī)進(jìn)行監(jiān)測非常方便，同時(shí)數(shù)據(jù)的記錄也很詳細(xì)，但在使用無人機(jī)監(jiān)管的時(shí)候還是有一定的問題，相關(guān)的技術(shù)研發(fā)人員應(yīng)該不斷地完善無人機(jī)的技術(shù)。比如，可以在無人機(jī)上使用拍攝的技術(shù)，可以將無人機(jī)飛行時(shí)的路徑清楚地記錄下來，方便大氣環(huán)境工作人員進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。同時(shí)，在大氣環(huán)境監(jiān)管中，應(yīng)該對(duì)大氣監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行不斷的改進(jìn)和完善。比如，可以適當(dāng)?shù)亟档推渲亓亢腕w積來方便無人機(jī)的攜帶。

四、結(jié)語

綜上所述，持續(xù)性推動(dòng)無人機(jī)在大氣環(huán)境監(jiān)管中的應(yīng)用是合理且必要的舉動(dòng)，這是提高大氣環(huán)境工作質(zhì)量的應(yīng)有之策，也是維護(hù)我國環(huán)保事業(yè)秩序的有效措施。本文通過可見光相機(jī)、紅外線成像技術(shù)、氣體傳感器、數(shù)據(jù)可視化這幾個(gè)角度，論述了無人機(jī)的應(yīng)用方式，充分結(jié)合了大氣環(huán)境監(jiān)管的基本特征，具有理論上的合理性與實(shí)踐上的可行性。在未來，無人機(jī)的檢測管理需要提前建立擴(kuò)散模型，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)努力解決過程中遇到的風(fēng)險(xiǎn)，加大開發(fā)力度。