當(dāng)前位置:首頁(yè) > 技術(shù)文章 > 無(wú)人機(jī)大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng):一種科學(xué)、高效、智能的大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)方案
目前大氣污染問(wèn)題日益突出,對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響。為了有效監(jiān)測(cè)和控制大氣污染,提高大氣環(huán)境質(zhì)量,需要建立一套科學(xué)、高效、智能的大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。無(wú)人機(jī)大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用無(wú)人機(jī)搭載各種傳感器,對(duì)大氣中的多種參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和收集,具有以下優(yōu)點(diǎn):
1.高機(jī)動(dòng)性、低成本、靈活部署、可重復(fù)使用,可以在復(fù)雜的地形和氣象條件下進(jìn)行大氣監(jiān)測(cè),克服了傳統(tǒng)的地面監(jiān)測(cè)站和衛(wèi)星遙感的局限性。
2.可搭載多種傳感器,實(shí)現(xiàn)對(duì)多參數(shù)、多層次、多尺度的大氣監(jiān)測(cè),提高監(jiān)測(cè)的空間分辨率和垂直剖面,增強(qiáng)了對(duì)大氣污染的時(shí)空變異性的認(rèn)識(shí)。
3.可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和處理,通過(guò)無(wú)線通信和云計(jì)算技術(shù),將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)上傳到地面站或服務(wù)器,進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理、存儲(chǔ)、管理和使用,為各種大氣環(huán)境應(yīng)用提供有力支持。
無(wú)人機(jī)大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展受到了國(guó)家和社會(huì)的重視和支持。這是因?yàn)闊o(wú)人機(jī)大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與《國(guó)家新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》、《國(guó)家大氣污染防治規(guī)劃(2013-2020年)》、《國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)規(guī)劃綱要(2016-2020年)》等相關(guān)政策相契合,同時(shí)符合國(guó)家推動(dòng)科技創(chuàng)新、生態(tài)文明建設(shè)、綠色發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。此外無(wú)人機(jī)大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與公眾對(duì)于改善大氣環(huán)境質(zhì)量、保障人民健康、提升生活品質(zhì)的迫切期待相一致,也滿足了社會(huì)對(duì)于大氣監(jiān)測(cè)的多樣化、個(gè)性化、智能化需求。
為了探究冬季重污染天氣的成因和影響因素,某科研機(jī)構(gòu)于2019年1月中旬,在河北某地,開(kāi)展了無(wú)人機(jī)大氣立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。該系統(tǒng)將低功耗大流量顆粒物采樣技術(shù)、多通道真空氣體采樣技術(shù)與無(wú)人機(jī)技術(shù)結(jié)合,能夠在不同高度采集大氣顆粒物、氣體和液態(tài)樣品,為大氣污染立體化的精確診斷提供重要的技術(shù)支持。
在實(shí)驗(yàn)期間,無(wú)人機(jī)搭載的傳感器可一次性記錄和傳輸10種參數(shù),包括顆粒物、PM2.5和PM10等常規(guī)污染物參數(shù),以及溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、經(jīng)緯度和高度等氣象參數(shù)。同時(shí),無(wú)人機(jī)還攜帶了顆粒物采樣器,分別在不同高度采集了大氣顆粒物,用于后續(xù)的實(shí)驗(yàn)室分析。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可以得到以下一些初步結(jié)論:
在重污染天氣期間,顆粒物濃度隨高度的變化呈現(xiàn)出明顯的層結(jié)特征,即近地面顆粒物濃度最高,隨著高度的增加逐漸降低,但在一定高度范圍內(nèi)(約200-300米)又出現(xiàn)一個(gè)次高峰,表明大氣污染物存在多層分布的現(xiàn)象。
在重污染天氣期間,氣體污染物(如二氧化硫、氮氧化物、臭氧等)的濃度也隨高度的變化呈現(xiàn)出不同的特征,反映了大氣化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜性和多樣性。例如,二氧化硫和氮氧化物的濃度隨高度的增加而降低,而臭氧的濃度則隨高度的增加而升高,表明臭氧的生成受到光化學(xué)反應(yīng)的影響。
在重污染天氣期間,顆粒物的化學(xué)組成也隨高度的變化呈現(xiàn)出不同的特征,反映了顆粒物的來(lái)源和轉(zhuǎn)化的差異性。例如,顆粒物中的硫酸鹽、硝酸鹽和有機(jī)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨高度的增加而增加,而顆粒物中的元素碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨高度的增加而降低,表明顆粒物的二次生成在高空更為顯著,而顆粒物的初級(jí)排放在近地面更為重要。
本文介紹了無(wú)人機(jī)大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的概念、優(yōu)點(diǎn)、發(fā)展背景和實(shí)驗(yàn)案例,展示了無(wú)人機(jī)大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在大氣污染研究中的應(yīng)用價(jià)值和前景。目前無(wú)人機(jī)大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展還需要解決一些技術(shù)和管理方面的問(wèn)題,如無(wú)人機(jī)的飛行安全、數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)的共享和利用等,這些問(wèn)題需要相關(guān)機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)和合作,以促進(jìn)無(wú)人機(jī)大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。
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