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北京博创诺信助力湖南某大学无人机检测设备科研项目

 发布时间:2022-01-21    点击量:316

一、项目背景

随着我国近几年来大气污染状况越来越严重,特别雾霾(颗粒物 PM2.5、PM10 等)在污染物中所占的比例越来越重,因此我国的大气污染检测与治理的任务也越来越重。国家对此也在大多数城市布设或者完善了颗粒物、气体检测设备,形成了国控点结合省控点分布密集的地面污染源检测网。

然而我们也能清楚的看到,依据国控点地面检测数据所作出的预测与实际环境污染状况的发展还是存在较大差距,此外,依据地面监测数据所实施的治理手段,如地面洒水、建筑工地遮盖、交通限行、工业限产、锅炉改造、脱硫脱硝处理等方案,效果也不尽如人意。

作为继航空、航天遥感后的第 3 代遥感技术的无人机遥感技术,具有立体监测、响应速度快、监测范围广、地形干扰小等优点, 是今后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。

由于大众对环境保护认知度的提升,我国在环保工作上的投入力度逐步增大,作为环境保护先头兵的环境监测领域也是一路高歌,突飞猛进。众多的技术与突破,使得我国的环境监测愈成熟,其中最不可忽视的新兴技术就要数无人遥感技术了。近年来,无人监测设备的运用已经成为主流趋势之一,无人机遥感监测更是在环保监测领域掀起一股热浪。

二、依据标准

Ø 《中华人民共和国环境保护法》

Ø 《中华人民共和国大气污染防治法》

Ø 《环境空气质量标准》(GB3095-2012)

Ø 《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》(HJ633-2012)

Ø 《环境污染源自动监控信息传输、交换技术规范》(HJ/T352-2007)

Ø 《环境空气颗粒物(PM10PM2.5)连续自动监测系统技术要求和检测方法》

(HJ653-2013)

Ø 《环境空气颗粒物(PM10 和 PM2.5)连续自动监测系统安装和验收技术规范》

(HJ655-2013)

Ø 《污染源在线自动监控(监测)系统数据传输标准》(HJ/T212-2017)

Ø 《大气污染防治网格化监测点位布设技术规范》(DB13/T 2545—2017);

Ø 《大气污染防治网格化监测系统技术要求及检测方法》(DB13/T 2544—2017);

Ø 《大气污染防治网格化监测系统安装验收与运行技术规范》(DB13/T 2546—2017) 技术规范》(HJ193-2013)

三、设计原则

(1) 稳定性

系统传感器核心部件全部采用进口,而且是目前世界主流的传感器供应商,在保证质量的同时,也保证了整套设备的硬件配件可以很容易找到供应商。系统同类型平台目前在网设备超过1000个,支持前端设备的扩增和平台中应用层的软件接入。

(2) 可靠性

数据可靠,多重数据校准方案,既可以通过平台进行远程校准,也可以通过标准气体进行本地校准。采用标准气体校准,可以有效降低采用国标站校准的传递误差。

(3) 安全性

采用身份识别技术,保护系统配置和注册的服务不被非授权请求访问。 软件采用强大的日志功能,记录用户的各种重要操作和系统的异常信息。

(4) 可扩展性

硬件可扩展,实现环境监测系统的颗粒物与气体监测监测,可以灵活升级。

(5) 易用性

系统具有一致的、友好的客户界面,易于使用。

(6) 可维护性

本系统采用插件化、面向服务的设计体系,使系统有适应业务不断变化的能力,易于调整、扩充和组合,最大限度满足业务要求。选用符合国际标准的通信协议和设备技术参数,使系统的硬件系统、软件系统、操作平台之间的相互依赖减至最小,尽量减少单点故障,提供完整的应急预案和恢复预案。

四、建设目的

通过无人机实时检测,结合大气环境智慧监测指挥平台能够实时抓取临时固定点位的监测数据信息,并对数据进行分析和运算,直观展示风险物质扩散的时间与空间分布特征, 从而帮助工作人员及时了解环境事件所造成的影响范围、扩散趋势以及危害程度等信息, 指导执法人员第一时间发现问题。


五、环境监测设备

BCNX-AQMS06 传感器组件整体平面图

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   我司专门针对大气中气体的监测研发出一款智能型传感器组件,用于提供室外空气污染物实时、准确检测经济型产品,以“测-控"为核心,分别利用电87化学法原理的气体传感器与激光散射法原理的颗粒物传感器对被监测物质进行实时监测,同时系统集成气象模块对监测环境中的温度、湿度等气象参数进行同步监控现场实时环境。

该组件操作方便、测量准确、工作可靠、体积轻小;高温条件下稳定运行,气体传感器具有交叉干扰补偿功能;利用我们设计的专用支架可以方便安装至无人机上,利用无人机的*优势可以实现空中轨迹的气体监测。同时利用我们的软件平台,集成显示经纬度、高度、飞机状态、温度、湿度、PM2.5、PM10、CO、O3、SO2、NO2、VOC等参数的实时监测和三维可视化展示。为三维立体空间的空气质量分析提供一个有效的监测手段

六、无人机气体监测系统

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系统结构及工作原理

博创诺信无人机环境监测系统主要包括无人飞行器sensor 气体检测、数传

/GPRS、地面站/服务器、数据处理软件等构成。主要的作用于检测大气空气质量 AQI 与应急检测有毒有害气体,其精度可以达到 1PPB。改变了传统固定点的检测使得气体检测变得灵活、快速、准确、方便。

气体浓度数据采集的软件实现

气体检测这块有着成千上万种气体种类、量程、精度等。为了简化用户的操作与成本, 我司特设计一套专用系列的传感器。有着一整套完整的软件信息系统,把所有可以检测到的气体种类我们有效的划分开实现全部智能化的识别系统。客户可以根据不同的检测场景搭配不同的传感器;使得无人机气体检测非常灵活不受荷载的影响。数据采集主要如下图所示。

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根据气体传感器的通讯方式可以采用模拟电压、模拟电流、TTL、RS485,我司的采用的是 RS485 通讯方式。

串口波特率9600,校验位无,8个数据位,1个停止位:数值为Hex

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1) 参数配置


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2)通讯系统:1、数据传输:3G/4G

2、支持运营商:支持联通、移动、电信、4G数据、SIM卡。

九、无人机气体监测荷载特点

 

● 软件可以支持多家无人机制造商包括大疆所有系列。

● 上千种气体传感器可以随时更换,系统带有自动识别功能。

● 外壳防水、防风、防尘、防撞击设计

● 实时显示监测数据,并生成对应的趋势曲线。

● 可查看历史实时数据,并同时生成曲线分析图,列表和图表样式显示历史数据,方便对比查看。

● 同时显示经纬度、高度、飞机状态、温度、湿度、PM2.5PM10TSPCOO3SO2NO2、

VOC 等上千种气体实时浓度值。

● 检测精度可达到 ppb 级。

● 实时无线传输数据到地面端,也可以通过 GPRS 实时传输到服务器。


无人机气体监测荷载尺寸图:

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