无人机的大气污染数据解决方案
一．背景
环境质量的好坏对人们的生活有着最直接的影响，大气污染不但威胁到人类健康, 而且在一定程度上制约了社会经济的可持续发展。近些年来，政府发布的一系列政策标志着对大气污染治理的决心。2013年史上最严的大气十条发布，宣战PM2.5，2016年1月新修订的《大气污染防治法》将VOCs 纳入监测范围，2017年3月份《政府工作报告》提出要铁腕治理，坚决打好蓝天保卫战。政策的严格程度频超预期，大大加速了环保行业的发展。
作为大气污染治理的基础，对污染数据的采集和分析是十分关键的一项。然而，传统地面监测的方法由于地理空间的限制，测得结果会与实际情况有些偏差；对于日常环保执法、污染治理、污染预测等的指导作用大打折扣；对突发性污染事件、隐蔽性排放的处理效果也不尽如人意。因此，利用无人机遥感技术进行大气污染监测成为了进行大气突发事件污染源识别和浓度监测的重要发展方向之一。
大气污染具有涉及区域范围较大、区域之间污染物传输量大、污染源种类多、污染因子相对复杂等特点，环境监管难度非常大。与传统检测方法相比，利用无人机进行大气监测具有立体监测、响应速度快、监测范围广、地形干扰小等优点，可以实现精准监控。深圳市可飞科技有限公司通过充分调研市场需求和政策法规，整合无人机、人工智能和云平台，研制出专门针对于实时高精度大气污染数据监测及分析的解决方案——AirSense-100。利用无人机飞行平台对大气污染物进行实时监测，定位污染源，并通过地面移动端、PC 端实现实时数据可视化，自主分析污染物数据并生成监测报告。
二．AirSense-100
技术特点
·高度智能化与集成化的工业级无人机解决方案
多旋翼无人机具有控制简单，可定点与垂直起降等优势。AirSense-100采用多旋翼飞行平台，使其既可以定点检测固定空间中污染物浓度的变化趋势，又可以灵活移动检测特定空域中污染物的分布情况。通过机载的高分辨率3轴稳定云台相机、复合高精度气体探测仪以及AirMonitor 大气数据分析软件，AirSense-100能够很好地满足无人机在环保执法、消防、管道巡检、厂区泄露监测等应用场景的需求；AirSense-100的起飞重量小于4kg ，克服了携带、运输等方面的障碍；且在视距内飞行时不需要操作人员持有执照；其飞行最高时速可达60km/h，单次飞行可扫描大约0.7平方公里的范围；位于机舱内部的复合高精度气体探测仪可同时检测CO 、NO2、SO2、VOCs 、PM2.5、PM10、PM1.0、O3、CH4（选装）等多种污染物数据；AirSense-100支持包括AirMonitor GO 、DJI GS Pro 、Pix4D Capture 在内的多种航线规划软件；用户可根据实际需求划定检测范围并自主生成航线，实现全自主飞行。
AirSense-100
的系统架构图如下所示：
·带有地理信息标记的高精度大气数据采集
作为大气监测无人机的核心部件，机载气体检测仪的检测项目种类及精度决定了气体检测无人机能胜任的应用范围。AirSense-100搭载了多枚高精度气体传感器，可同时对大气中微量的VOCs 、SO2、NO2、O3、CO 、PM2.5、PM1.0、PM10数据进行实时监测，最高检测精度达到亚ppb 级别（具体精度如下图所示，其中甲烷为可选装传感器）。采集的每组
大气污染数据均有时间与地理信息标记。
通过专属的AirMonitor 大气污染数据可视化与分析系统，用户可轻松输出完整的任务大气污染数据（如下图）。用户同时可以通过AirMonitor
载入历史任务进行后续分析。
·创新性的机内新风系统
为了能够减少螺旋桨气流对气体分析仪的影响，并且降低在飞行过程中由于取样延迟导致的测量偏差，可飞科技为AirSense-100设计了业界首创的机内新风系统。可飞通过应用大量的CFD 仿真测试来引导机内新风系统的设计，以确保无论无人机处于飞行还是悬停状态，放置于机内的气体传感器均能实时接触到外部的空气。在提高污染物数据准确性的同时，
也让无人机对恶劣的使用环境有更强的适应能力。
·多种类型实时数据可视化方式
AirSense-100配备专属的AirMonitor GO （Android 平台）与AirMonitor Pro （Windows 平台）大气数据可视化与分析软件。可对无人机采集的气体数据进行实时、直观地可视化与分析。并可根据专业需求，可选择包括传感器读数变曲线图（Pro &GO ）、2D 格栅化气体分布图（Pro &GO ）、2D 等高线气体分布图（Pro ）、3D 点云气体分布图（Pro ）、3D 气体分布直方图（Pro ）等多种可视化方式。精确形象地获得污染物数据及污染源分布。
·可飞云平台
通过可飞云平台，用户可在执行大气监测任务过程中实时同步AirMonitor GO 与
AirMonitor Pro 中的数据，并可在在任意地点实时预览、回顾、分析、分享历史数据、下载该用户名下所有的AirSense-100所收集的信息。
·多机协同
AirMonitor Pro 支持同时连接多台AirSense-100无人机。可在短时间内收集更大平面范围或不同高层的大气数据，提升监测效率。
·报告一键化输出
监测任务完成后，可利用AirMonitor Pro 直接生成PDF 格式的监测报告。报告中包含污染物的精确格栅分部图、任务覆盖面积、任务位置、各污染物浓度最高的位置、覆盖区域内平均污染物浓度等信息。
无人机的大气污染数据解决方案
一．背景
环境质量的好坏对人们的生活有着最直接的影响，大气污染不但威胁到人类健康, 而且在一定程度上制约了社会经济的可持续发展。近些年来，政府发布的一系列政策标志着对大气污染治理的决心。2013年史上最严的大气十条发布，宣战PM2.5，2016年1月新修订的《大气污染防治法》将VOCs 纳入监测范围，2017年3月份《政府工作报告》提出要铁腕治理，坚决打好蓝天保卫战。政策的严格程度频超预期，大大加速了环保行业的发展。
作为大气污染治理的基础，对污染数据的采集和分析是十分关键的一项。然而，传统地面监测的方法由于地理空间的限制，测得结果会与实际情况有些偏差；对于日常环保执法、污染治理、污染预测等的指导作用大打折扣；对突发性污染事件、隐蔽性排放的处理效果也不尽如人意。因此，利用无人机遥感技术进行大气污染监测成为了进行大气突发事件污染源识别和浓度监测的重要发展方向之一。
大气污染具有涉及区域范围较大、区域之间污染物传输量大、污染源种类多、污染因子相对复杂等特点，环境监管难度非常大。与传统检测方法相比，利用无人机进行大气监测具有立体监测、响应速度快、监测范围广、地形干扰小等优点，可以实现精准监控。深圳市可飞科技有限公司通过充分调研市场需求和政策法规，整合无人机、人工智能和云平台，研制出专门针对于实时高精度大气污染数据监测及分析的解决方案——AirSense-100。利用无人机飞行平台对大气污染物进行实时监测，定位污染源，并通过地面移动端、PC 端实现实时数据可视化，自主分析污染物数据并生成监测报告。
二．AirSense-100
技术特点
·高度智能化与集成化的工业级无人机解决方案
多旋翼无人机具有控制简单，可定点与垂直起降等优势。AirSense-100采用多旋翼飞行平台，使其既可以定点检测固定空间中污染物浓度的变化趋势，又可以灵活移动检测特定空域中污染物的分布情况。通过机载的高分辨率3轴稳定云台相机、复合高精度气体探测仪以及AirMonitor 大气数据分析软件，AirSense-100能够很好地满足无人机在环保执法、消防、管道巡检、厂区泄露监测等应用场景的需求；AirSense-100的起飞重量小于4kg ，克服了携带、运输等方面的障碍；且在视距内飞行时不需要操作人员持有执照；其飞行最高时速可达60km/h，单次飞行可扫描大约0.7平方公里的范围；位于机舱内部的复合高精度气体探测仪可同时检测CO 、NO2、SO2、VOCs 、PM2.5、PM10、PM1.0、O3、CH4（选装）等多种污染物数据；AirSense-100支持包括AirMonitor GO 、DJI GS Pro 、Pix4D Capture 在内的多种航线规划软件；用户可根据实际需求划定检测范围并自主生成航线，实现全自主飞行。
AirSense-100
的系统架构图如下所示：
·带有地理信息标记的高精度大气数据采集
作为大气监测无人机的核心部件，机载气体检测仪的检测项目种类及精度决定了气体检测无人机能胜任的应用范围。AirSense-100搭载了多枚高精度气体传感器，可同时对大气中微量的VOCs 、SO2、NO2、O3、CO 、PM2.5、PM1.0、PM10数据进行实时监测，最高检测精度达到亚ppb 级别（具体精度如下图所示，其中甲烷为可选装传感器）。采集的每组
大气污染数据均有时间与地理信息标记。
通过专属的AirMonitor 大气污染数据可视化与分析系统，用户可轻松输出完整的任务大气污染数据（如下图）。用户同时可以通过AirMonitor
载入历史任务进行后续分析。
·创新性的机内新风系统
为了能够减少螺旋桨气流对气体分析仪的影响，并且降低在飞行过程中由于取样延迟导致的测量偏差，可飞科技为AirSense-100设计了业界首创的机内新风系统。可飞通过应用大量的CFD 仿真测试来引导机内新风系统的设计，以确保无论无人机处于飞行还是悬停状态，放置于机内的气体传感器均能实时接触到外部的空气。在提高污染物数据准确性的同时，
也让无人机对恶劣的使用环境有更强的适应能力。
·多种类型实时数据可视化方式
AirSense-100配备专属的AirMonitor GO （Android 平台）与AirMonitor Pro （Windows 平台）大气数据可视化与分析软件。可对无人机采集的气体数据进行实时、直观地可视化与分析。并可根据专业需求，可选择包括传感器读数变曲线图（Pro &GO ）、2D 格栅化气体分布图（Pro &GO ）、2D 等高线气体分布图（Pro ）、3D 点云气体分布图（Pro ）、3D 气体分布直方图（Pro ）等多种可视化方式。精确形象地获得污染物数据及污染源分布。
·可飞云平台
通过可飞云平台，用户可在执行大气监测任务过程中实时同步AirMonitor GO 与
AirMonitor Pro 中的数据，并可在在任意地点实时预览、回顾、分析、分享历史数据、下载该用户名下所有的AirSense-100所收集的信息。
·多机协同
AirMonitor Pro 支持同时连接多台AirSense-100无人机。可在短时间内收集更大平面范围或不同高层的大气数据，提升监测效率。
·报告一键化输出
监测任务完成后，可利用AirMonitor Pro 直接生成PDF 格式的监测报告。报告中包含污染物的精确格栅分部图、任务覆盖面积、任务位置、各污染物浓度最高的位置、覆盖区域内平均污染物浓度等信息。