无人机检测船舶燃油硫含量，它的秘诀是？

       沿海港口城市的空气污染中相当一部分来源于船舶尾气，因此各国开始逐步限制船舶燃油中的硫含量以减少造成的污染。

       2020年，为贯彻落实党中央、国务院关于加快推进生态文明建设、打好污染防治攻坚战和打赢蓝天保卫战的部署，交通运输部海事局公布《2020年全球船用燃油限硫令实施方案》与《船舶大气污染物排放监督管理指南》正式施行，对船舶尾气限制排放提出了更高的要求：各类海船在内河排放控制区应当使用的船用燃油硫含量，分别从以前的国际海船不大于3.5% m/m、沿海海船不大于0.5 %m/m，统一改为了不大于0.1% m/m；各类海船与江海直达船在沿海大气污染物排放控制区、国际航行船舶在非排放控制区应当使用的船用燃油硫含量，都统一改为了不大于0.5% m/m，而在2020年以前，对国际船舶的要求都是不大于3.5% m/m即可。

       由于不同硫份含量的柴油之间存在较大的价格差异，如果没有有效的监管方法，期望船主自觉使用更高成本的低硫柴油并不现实，因此，海事部门需实地检查船舶是否使用低硫油。传统的检查方法，一是人工登船，检查航海日志中的换油记录、抽取油样进行检测等，并将数据纳入统一的数据分析系统，通过分析划定重点监控船舶，但这样的抽检带有盲目性和滞后性，检查效率不高。二是使用船用燃油硫含量快速检测仪进行检测，相对来说效率有所提升，但是依然需要登船进行现场测定，每次都需要出动大批人马，工作流程也比较复杂。

       面对更新、更严的监管要求，能否在不登船的情况下对船舶燃油硫含量进行高效、全面的巡检？最近施行的《船舶大气污染物排放监督管理指南》为我们提供了一个方向。《指南》提出，各海事管理机构可以结合辖区特点，部署船舶尾气监测设备，通过船舶尾气监测并结合AIS（船舶自动识别系统）等系统初步筛查涉嫌使用硫含量超标燃油和氮氧化物排放超标的船舶，并将其作为重点检查对象进行进一步现场抽检与实验室送检。

       综上，有鉴于传统登船检查难度大、效率低的问题，不登船的船舶尾气遥测技术存在迫切的需求，有助于在登船检查前初步筛选出使用高硫油的嫌疑船只。

       无人机搭载灵嗅大气移动监测系统，配合实时数据分析软件，即形成一套完整的尾气监测方案：飞手在河岸或巡航船上操作无人机飞行至船舶排气烟羽附近（下风区），快速进行尾气污染物测定，同时，利用科学先进的数据算法进行硫碳比实时反算，并在软件中呈现出该船舶燃油的硫含量预估值，从而帮助监管机构完成远程、快速、准确的初步筛查工作。

       与常规环境监测不同，船舶尾气中常含有高浓度SO2、NOx、VOCs以及CO2，而电化学传感器对高浓度组合气体存在较为明显的交叉敏感现象，因此需要利用机器学习算法对交叉敏感进行补偿，才能得到较为可靠的硫含量测算数据。无人机作业时，可先在无排放的空气中进行测定，获取相应气体组分的背景浓度值。接着，无人机飞至船舶尾气烟羽下方，保持定距跟随1分钟左右，即可在地面端软件查看该船舶实时的硫含量预估值。

       与此同时，地面端软件支持远程部署，指挥大厅也可实时看到无人机航拍画面与监测数据。

       更高效：相比传统的登船检查方法，无人机搭载灵嗅无需登船，就能实现快速远程在线监测。平均仅需3分钟，即可在软件中预测出每艘船的燃油硫含量，从而让进一步的登船检查更有针对性，提高工作效率、减少工作量。

       更精准：同样是嗅探法，定点嗅探法需要靠风将尾气吹至监测点位方能有效，被测船舶只能位于上风向，且受风速限制过多，风速过小会因扩散不远而“嗅”不到尾气，而风速过大则因尾气稀释过度而“嗅”不出尾气。相比之下，无人机嗅探灵活机动，可以主动追踪和近距离接触船舶尾气，不存在“嗅”不到或“嗅”不出的情况，加上灵嗅科学的反推算法，让监测结果更精准。

       应用范围更广：传统的登船检查方法，仅能在船舶靠港停泊时进行，而定点嗅探方法也因风速风向的限制，只适合于船舶必经的狭长航道附近的岸、桥、灯塔等位置。与之相比，无人机嗅探可以不受风力和位置约束，除了可在港口附近作业，也适合大江大河等开阔海域的巡航式检查，例如船舶排放控制区边界附近。

案例一：协助扬州海事局测定船舶尾气

       2020年4月23日，工作人员从江都海事三江营基地乘船出江，在主航道侧方停船后，大疆M210无人机搭载灵嗅V2，对过往的十几艘船只进行船舶尾气监测。通过灵嗅配套软件实时可视化分析，自动测算出某海轮燃油硫含量超过了0.5% m/m，可作为重点检查对象进行进一步现场抽检与实验室送检。

DJI M210搭载灵嗅V2

DJI M210搭载灵嗅V2，进行船舶尾气监测

无人机搭载红外相机，协助判断烟囱排放口位置

地面端软件数据实时可视化

地面端软件实时显示推测燃油硫含量

案例二：协助扬州海事局邗江海事处测定船舶尾气

       2020年5月20日，大疆M210无人机搭载灵嗅V2，对扬州海事局邗江海事处周边区域进行了船舶尾气测定。由于海事处附近限速7节，船舶基本都会在这个航段减速、不踩油门或关闭发动机，因此在海事处门口的航段测量时，灵嗅实时可视化分析软件中预测的燃油硫含量数值没有太大变化。出了限速区域后，软件中显示相关参数数值急剧上升，不过从整体的测量结果来看，并未显示附近存在燃油硫含量超标的船只。

灵嗅自带的高亮浓度警示灯，可根据不同浓度显示不同颜色

DJI M210搭载灵嗅V2，进行船舶尾气监测

地面端软件显示的SO2网格污染分布图