一．應(yīng)用背景

大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測是我國環(huán)境保護(hù)工作的重要組成部分，傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測方式往往以地面設(shè)立監(jiān)測點(diǎn)為主，但是當(dāng)面對地形廣闊、環(huán)境復(fù)雜、監(jiān)測設(shè)施數(shù)量有限等情況時，不僅會提高環(huán)境監(jiān)測的成本，影響工作效率以及數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時性，還存在獲取的數(shù)據(jù)空間覆蓋程度有限、不能對污染物來源及其變化趨勢分析進(jìn)行有效預(yù)測等問題。

潤越環(huán)保通過無人機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、GPRS 技術(shù)以及軟件設(shè)計(jì)技術(shù)開發(fā)了一款基于無人機(jī)技術(shù)的大氣環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，通過無人機(jī)作為搭載平臺，可以采集多種復(fù)雜地區(qū)環(huán)境條件下的大氣環(huán)境數(shù)據(jù)，并通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳至服務(wù)器，后端人員可實(shí)時通過終端對大氣環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，解決了傳統(tǒng)的人工取樣范圍局限性，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、實(shí)時性等問題。

二、功能介紹

1、數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時性：數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時性是實(shí)施大區(qū)域精準(zhǔn)化管理的基礎(chǔ)，高效快速地檢測方式可為后續(xù)一系列的治理措施提供支撐依據(jù)，

2、 數(shù)據(jù)可視化：數(shù)據(jù)可視化能夠充分挖掘數(shù)據(jù)隱含的空間關(guān)聯(lián)，揭示氣體污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，有助于科研人員、監(jiān)測機(jī)構(gòu)科學(xué)直觀地判讀并分析大氣污染情況，節(jié)約人力成本。

3、 高空間分辨率：由于大氣污染物變化遷移的動態(tài)性，高空間分辨率能捕捉到更多的空氣質(zhì)量信息。此外，在污染源監(jiān)測的過程中，由于每種類型的污染源監(jiān)測重點(diǎn)存在一定差異，因此可以實(shí)施種類劃分，保證無人機(jī)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用的針對性和有效性。

4、 數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性：無人機(jī)大氣環(huán)境應(yīng)用實(shí)時連續(xù)監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)實(shí)時匯集至數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)行處理。

5、 靈活便攜性：高強(qiáng)度的分辨率和靈活性能夠在同一時間內(nèi)進(jìn)行多組分測試，并全天候、實(shí)時、連續(xù)、自動監(jiān)測。通過無人機(jī)搭載的智能氣體傳感器對大氣污染因子進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并對采集終端進(jìn)行統(tǒng)一管理和監(jiān)控，將采集到的大氣環(huán)境數(shù)據(jù)通過無線接入方式存儲到數(shù)據(jù)中心(云平臺)，通過在數(shù)據(jù)中心對采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，產(chǎn)生分析結(jié)果數(shù)據(jù)，最終以服務(wù)的方式為演示終端軟件、移動端 APP 或者第三方氣象、 環(huán)境應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。

四．系統(tǒng)架構(gòu)：

無人機(jī)的大氣環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)主要由大氣環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)匯聚平臺、多媒體應(yīng)用綜合層所組成。

大氣環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：該部分主要由 PM2.5 傳感器、PM10 傳感器、SO2 濃度傳感器、溫濕度傳感、GPRS 無線數(shù)據(jù)模塊等組成。由于無人機(jī)系統(tǒng)無法搭載質(zhì)量較大的設(shè)備，為了減少整個系統(tǒng)的重量，采用小型系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，更大限度地延長整個系統(tǒng)的飛行區(qū)域以及飛行時間。

數(shù)據(jù)匯聚平臺：采集到的數(shù)據(jù)通過 GPRS 傳輸?shù)皆破脚_，平臺再對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和儲存，同時利用 ArcGIS Engine 服務(wù)，實(shí)現(xiàn)采集的實(shí)時查詢分析，歷史調(diào)取以及繪制hi定時段的歷史空氣質(zhì)量曲線等功能。

五．產(chǎn)品介紹：

1. 產(chǎn)品介紹

潤越環(huán)保無人機(jī)氣體檢測儀是一款高性能的無人機(jī)環(huán)保監(jiān)測設(shè)備，可同時搭載 6 支傳感器，與無人機(jī)、汽車等移動載具相互配合，實(shí)現(xiàn)“去到哪里，檢測就到哪里"。同時，潤越環(huán)保還配備了專門的分析軟件，可以讓用戶更直觀地對氣體濃度、成分進(jìn)行查閱。

檢測儀內(nèi)置的電化學(xué)傳感器模組在傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提高了設(shè)備的穩(wěn)定性，能有效抵抗天氣，氣壓，風(fēng)速等不定因素的影響，以達(dá)到高速行駛，快速穩(wěn)定，迅速抓拍，高清像素的效果。在硬件本身的安全方面，潤越環(huán)保技術(shù)人員通過改變外殼材料來保障內(nèi)部線路安全，達(dá)到防濕、防爆、抗壓的效果，保障監(jiān)測流程的順利進(jìn)行，監(jiān)測任務(wù)的保質(zhì)保量完成。

2. 產(chǎn)品優(yōu)勢：

? 軟件系統(tǒng)可以與多家無人機(jī)制造商包括大疆所有系列適配；

? 帶有自動識別功能，可任意設(shè)定檢測氣體，并顯示濕度、溫度、PM2.5、O3、PM10、VOCs等上千種氣體實(shí)時濃度值；

? 實(shí)時顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)，生成對應(yīng)趨勢曲線，還可隨時與歷史數(shù)據(jù)查看比對。

? 為用戶解決了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、結(jié)果呈現(xiàn)、工作匯報、數(shù)據(jù)儲存等一整個流程問題，更大程度上地節(jié)省了時間與人力成本；

? 外殼采用防水、防風(fēng)、防塵、防撞擊設(shè)計(jì)，大大增加了儀器的抗風(fēng)險能力；

? 采集的數(shù)據(jù)具有超高的空間分辨率，可精確到每條街、每棟樓、甚至每個高度，且實(shí)現(xiàn)了ppb 級別的檢測精度；

? 可同步實(shí)時顯示經(jīng)緯度、高度、飛機(jī)狀態(tài)、溫度、PM10、PM2.5，以及上千種氣體濃度值；

? 實(shí)時數(shù)據(jù)可通過無線傳輸或 GPRS 傳輸?shù)降椒?wù)器。

六．智慧云平臺

智慧云平臺的主要功能是采集數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理存儲，以及所在位置的定位，并最終將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛骘@示終端。平臺采用模塊化設(shè)計(jì)分別實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能需求，包括通信控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、虛擬儀表與數(shù)據(jù)顯示模塊、電子地圖模塊以及數(shù)據(jù)管理模塊五大模塊。

1. 平臺模塊

▲ 通信控制模塊：該模塊的功能為控制串口通信的開始關(guān)閉，設(shè)置串口號，傳輸波特率，校驗(yàn)參數(shù)等；

▲ 數(shù)據(jù)處理模塊：串口接收的數(shù)據(jù)幀經(jīng)由該模塊按照指令定義進(jìn)行解析處理，再送到虛擬儀表和顯示模塊進(jìn)行顯示。此外，操作人員下達(dá)的控制指令也會經(jīng)該模塊傳至無人機(jī)，保證無人機(jī)和地面站能穩(wěn)定，高效的通訊；

▲ 虛擬儀表與數(shù)據(jù)顯示模塊：該模塊的功能為飛行數(shù)據(jù)文本顯示及報警。飛行數(shù)據(jù)文本顯示及報警部分通過數(shù)字，文本的形式將數(shù)據(jù)直觀、準(zhǔn)確、實(shí)時地顯示在操作人員面前；

▲ 電子地圖模塊：該模塊可以實(shí)現(xiàn)電子地圖的加載、地圖層設(shè)置、無人機(jī)位置的實(shí)時定位、飛行軌跡的繪制 4 大功能。

▲ 數(shù)據(jù)管理模塊：無人機(jī)飛行數(shù)據(jù)的入庫、查詢、展示、數(shù)據(jù)檢查及數(shù)據(jù)導(dǎo)出等功能都由該模塊完成，分析與管理以飛行數(shù)據(jù)為支撐。

2.功能優(yōu)勢

關(guān)鍵數(shù)據(jù)動態(tài)展示：對檢測區(qū)域?qū)崟r情況進(jìn)行展示，包括設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境數(shù)據(jù)、監(jiān)管參數(shù)等。以量化數(shù)據(jù)直觀、精準(zhǔn)展現(xiàn)大氣環(huán)境改善程度，保障治理防護(hù)工作開展，以及日常巡護(hù)監(jiān)管到位；監(jiān)測參數(shù)實(shí)時監(jiān)控：管理人員可以在任何平臺通過瀏覽器登陸系統(tǒng)，查看監(jiān)測現(xiàn)場，直接操作現(xiàn)場設(shè)備；

● 業(yè)務(wù)決策高效率：基于云計(jì)算服務(wù)和大數(shù)據(jù)平臺技術(shù)支撐，面向多樣性海量數(shù)據(jù)進(jìn)行整 合處理與關(guān)聯(lián)分析，更大化數(shù)據(jù)信息價值，提高業(yè)務(wù)決策效率；

● GPS 實(shí)時定位：支持地圖比例尺縮放、搜索、定位等功能，適合客戶對每個下屬監(jiān)控點(diǎn)位進(jìn)行統(tǒng)一、分組管理，避免雜亂，一目了然。

● 數(shù)據(jù)報表打印：可以根據(jù)時間來制定日報、月報、季報和年報表。并可以導(dǎo)出 EXCEL 表格至本地；

● 統(tǒng)一管理用戶：不同的操作權(quán)限實(shí)現(xiàn)了不同級別操作人員對數(shù)據(jù)訪問范圍和數(shù)據(jù)讀寫性的嚴(yán)格控制，建立統(tǒng)一用戶管理平臺，實(shí)現(xiàn)所有用戶的身份管理。

審核編輯：符乾江