一、背景

隨著我國(guó)近幾年來(lái)大氣污染狀況越來(lái)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(lái)越重，因此我國(guó)的大氣污染檢測(cè)與治理的任務(wù)也越來(lái)越重。國(guó)家對(duì)此也在大多數(shù)城市布設(shè)或者完善了顆粒物、氣體檢測(cè)設(shè)備，形成了國(guó)控點(diǎn)結(jié)合省空點(diǎn)分布密集的地面污染源檢測(cè)網(wǎng)。

然而我們也能清除的看到，依據(jù)國(guó)控點(diǎn)地面檢測(cè)數(shù)據(jù)所作出的預(yù)測(cè)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(cè)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(wú)人機(jī)遙感技術(shù),具有立體監(jiān)測(cè)、響應(yīng)速度快、監(jiān)測(cè)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(shí)別和濃度監(jiān)測(cè)的重要發(fā)展方向之一。

由于無(wú)人機(jī)的載荷有限．要完成高精度的大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)工作需要高精度的傳感器荷載．而傳統(tǒng)傳感器往往在體積、重量等方面的限制可供選擇的不多。因此．深圳市圣凱安科技有限公司研究開發(fā)適合無(wú)人機(jī)搭載的小型．輕型傳感器荷載來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)大氣污染監(jiān)測(cè)、無(wú)人機(jī)固定污染物。

二、無(wú)人機(jī)氣體檢測(cè)荷載特點(diǎn)

軟件可以支持多家無(wú)人機(jī)制造商包括大疆所有系列。

上千種氣體傳感器可以隨時(shí)更換，系統(tǒng)帶有自動(dòng)識(shí)別功能。

外殼防水、防風(fēng)、防塵、防撞擊設(shè)計(jì)

實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并生成對(duì)應(yīng)的趨勢(shì)曲線。

可查看歷史實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并同時(shí)生成曲線分析圖，列表和圖表樣式顯

示歷史數(shù)據(jù)，方便對(duì)比查看。

同時(shí)顯示經(jīng)緯度、高度、飛機(jī)狀態(tài)、溫度、濕度、PM1、PM2.5、PM10、

上千種氣體實(shí)時(shí)濃度值。

檢測(cè)精度可達(dá)到 ppb 級(jí)。

實(shí)時(shí)無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)到地面端，也可以通過(guò) GPRS 實(shí)時(shí)傳輸?shù)椒?wù)器。

三、無(wú)人機(jī)氣體檢測(cè)荷載參數(shù)

適用：多旋翼無(wú)人機(jī)、固定翼

檢測(cè)氣體：PM2.5、PM10、NO2、SO2、CO、O3、VOC 等

電化學(xué)、激光

重量：1000 克（7 參數(shù)）

尺寸：220×145×60mm

供電：12-24V

數(shù)據(jù)傳輸方式：GPRS /數(shù)傳

工作環(huán)境溫度：(-30~+60)℃

工作環(huán)境濕度：(15 ~ 95)% RH 無(wú)凝露

設(shè)備壽命：氣體器件壽命 2 年

五、無(wú)人機(jī)氣體軟件及數(shù)據(jù)分析

地面接收系統(tǒng)的軟件 Green Ear 是專門設(shè)計(jì)的可用于上述監(jiān)測(cè)檢測(cè)數(shù)據(jù)接收、解碼、顯示、處理、報(bào)告并向云端上傳的軟件，它與通用飛控軟件 Mission Planner 相結(jié)合，在獲取飛行路徑規(guī)劃及飛行器飛行姿態(tài)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上加我司的氣體檢測(cè)設(shè)備的實(shí)時(shí)濃度值進(jìn)行數(shù)據(jù)分析融合，并支持多探測(cè)器同步數(shù)據(jù)回傳和處理功能。

數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，主要功能應(yīng)包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示、歷史數(shù)據(jù)查詢、區(qū)域的 GPS 經(jīng)緯度、時(shí)間等信息同步傳回地面接收系統(tǒng)。

(1)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示

平臺(tái)可對(duì)各類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)展示。將空氣質(zhì)量氣體傳感器數(shù)據(jù)、氣體應(yīng)急監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯入到統(tǒng)一平臺(tái)，統(tǒng)一管理，綜合展示。氣體傳感器數(shù)據(jù)以不同顏色代表不同污染級(jí)別。

(2)歷史數(shù)據(jù)查詢

將各點(diǎn)位的歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)分析，例如日變化分析、時(shí)間序列分析等，幫助采購(gòu)方節(jié)約手動(dòng)分析時(shí)間成本，同時(shí)還能夠幫助采購(gòu)方了解基本污染狀況 。

六、無(wú)人機(jī)氣體檢測(cè)系統(tǒng)

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

這套系統(tǒng)主要包括無(wú)人飛行器、NE sensor 氣體檢測(cè)、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(cè)大氣空氣質(zhì)量 AQI 與應(yīng)急檢測(cè)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(cè)使得氣體檢測(cè)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(cè)這塊有著成千上萬(wàn)種氣體種類、量程、精度等。我司為了簡(jiǎn)化用戶的操作與成本。我司特設(shè)計(jì)一套 7NE 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(cè)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(shí)別系統(tǒng)。客戶可以根據(jù)不同的檢測(cè)場(chǎng)景搭配不同的傳感器；使得無(wú)人機(jī)氣體檢測(cè)非常靈活不受荷載的影響。

3 傳輸協(xié)議

  根據(jù) 7NE 系列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、TTL 兩組通訊方式。

串口波特率 9600，校驗(yàn)位無(wú)，8 個(gè)數(shù)據(jù)位，1 個(gè)停止位；數(shù)值為 Hex