精准定位污染源，大气环境监测无人机关键技术分析
东莞市利用AirSense-100无人机进行工业区污染排查，来源南方都市报
2017年年末，全国多个城市都启动了空气重度污染预警，利用高效手段进行污染源排查、实现污染突发事件快速有效响应的需求已然十分强烈。南方都市报在12月29日发表的名为《工业园区飘异味，无人机锁定目标》再次引发了无人机在大气污染监测方面应用的讨论。我们先来回顾一下这篇报告。
新闻回顾
城市交界区域的环境问题历来都是市民和各级政府部门关注的焦点问题，也是比较棘手的难点问题。广州亚运城小区与东莞麻涌新沙港附近的工业园区隔东江相邻。小区居民反映夜间经常会有异味袭扰，影响休息，怀疑异味气体来自东江对岸的东莞。
东莞市环境保护部门收到投诉后，连夜展开行动，针对投诉提到的异味出现的时间，反复对附近区域进行排查，并出动了无人机，对区域内的大气环境质量进行扫描，找出最有嫌疑的区域，采取整治措施。
为了确保冬季大气质量达标，最近一段时间，环保部门采用无人机等科技新手段，深入推进探索环境治理。
进行大气质量监测的无人机经过相关业务部门的专业改造，可以监测PM2.5、氮氧化物等十项空气质量指标，并将实时数据传回地面。无人机的飞行轨迹在地图上一目了然，可以清晰准确地找到排污地点的位置，甚至可以找到排污的烟囱或者窗子。
在当晚的现场监测过程中，南都记者在无人机飞行轨迹监测仪器上看到，新沙港片区的VOC、氮氧化物、二氧化硫、PM2.5等十个空气质量指标的具体情况在显示屏上不断变化，正在生产的企业所在的地理位置上空，空气质量的相关指标明显发生变化。
通过传输数据，执法人员分析各个位点的变化，动态掌握企业排污状况。无人机的数据即时形成大气质量的地图，此时在地面的执法人员依照无人机绘制的精确的地图可以准确找到相关企业。
针对当晚现场巡查新沙港片区发现的夜间PM10和PM2.5数据浓度较高的情况，环保部门表示，接下来将继续对附近企业PM 10和PM 2.5的排放情况进行检查。当天晚上，并现场对5家重点单位进行检查，督促相关企业做好相关环保治理措施的运转，确保达标排放。
一位环保执法人员说，以前靠人执法检查，徒步进入厂区转完角角落落，至少需要1小时，无人机不仅仅节约了人力，更节省了时间，10分钟就可检查一个区域。
无人机反馈回来的数据可以形成一个初步的判断，如果出现违法违规问题需要进入现场执法，环保部门马上就会增派执法人员前去处理。
新闻来源：南方都市报
报道中所提到的“进行大气质量监测的无人机”正是可飞科技专门针对于空气污染物监测推出的一套整机解决方案——AirSense。该款产品在推出3个月后，在实际应用中的突出表现引起新华社的关注。之后更是被北京卫视、亚太日报等多家媒体报道，被社会评价为“排查污染源的效率相当于60多个执法者”。
新华社记者采访可飞科技CEO蒋抒彤
那么，在利用无人机进行空气检测过程中究竟会遇到哪些难点？一台真正有效实用的大气监测无人机应该具备哪些关键技术？
难点1：数据传输中断处理及补救
重要程度：5星
无人机进行环境监测过程中，由于操作地点多为城市或者工业园区，会由于建筑物、植被等的遮挡造成信号中断。因此，传输的稳定性及信号中断后数据的保存及回传是环境监测无人机必须解决的一个问题。
解决方案：经过验证，AirSense采用的数字电台在7公里距离内均可准确接收数据。AirSense通过独立研发的数据加密验证算法校验发送到地面站的每一条数据信息，消除了远距离传输时数据丢包造成的影响，保证了读数的准确性。值得注意的是，AirSense在信号中断后获取的空气数据并不会丢失，当信号再次连接时那些由于信号中断遗漏的数据会及时补传到地面PC端/手机端。避免了由于信号中断带来的数据缺失。
难点2：无人机飞行时气流会对数据的准确性及实时性产生很大影响
重要程度： 5星
无人机在上升过程中会产生气压变化，多旋翼无人机还会产生气流，这些都极大干扰了气体传感器测量的准确性。除此之外，较快的飞行速度会导致传感器无法及时接触到实时位置的空气，引起测量结果延迟，使得使用者无法准确了解污染物分布情况及定位污染源。
解决方案：AirSense将传感模块内置，有效阻挡部分气流；反复验证后的外壳设计，最大限度对气流进行整合；主动式新风系统，保证气体检测模块多出环境与当前状况一致；整个模块采用进口高精度气体传感器，并模拟飞行环境针对模块特性进行监测数据的校验与补偿。同时，这个检测模块外壳具有防震、抗摔的特性，避免了由于震动对传感器的影响。保证最终检验结果的准确性与实时性。
难点3：采集到的数据如何及时有效地应用于环保相关工作
重要程度：4星
在污染源定位、环境突发事件的处理等事务上，对于数据的实时有效利用是无人机区别于其他检测手段的优势，更是检验环保无人机实用性优劣的重要考核标准。
解决方案：AirSense独有的全球领先的可视化软件AirMonitor，具有2D格栅图、2D等高线图、3D格栅图等多种可视化方式，在检测过程中可实时将检测结果形象地反映在地图上，使用者仅需凭借电脑/手机就可以实时掌握当前区域内空气情况。
电脑页面为3D点云+直方图
难点4：监测结果如何有效地应用在报告中？
重要程度：3.5星
无人机每秒取样测量一次，一次常规任务下来便会产生大量数据，因此任务结束后检测数据地整理及报告地撰写会占用使用者大量时间。
解决方案：AirMonitor可一键生成PDF格式的检验结果报告，节省了大量的人力和时间。
难点5：每次执行任务的操作者及使用的终端（电脑/平板/手机）都可能不一样，在处理时需将不同设备上的数据拷贝、传输，效率极低而且不安全
重要程度：3星
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检测的数据，并可在在任意地点用任意终端实时预览、回顾、分析、分享历史数据、下载该用户名下所有的AirSense所收集的信息。
充分了解需求、对可能存在的影响因素进行专业地判断、通过实验和数据论证每个优化效果，这使得AirSense能够在短期内就成为全球范围内高水准的大气污染监测无人机整机方案。
不同于当前最常见的仅对无人机和检测模块整合后得到的环保无人机，可飞团队在设计初期就对气体检测原理及环保相关专业资料进行了大量研究，不断修正参数，完善细节上的设计，并通过仿真实验切实去解决由于无人机飞行速度及周边环境的特殊性可能带来的数据延迟或不准确、数据传输中断等问题。打造真正能够解决问题、提升效率的解决方案。
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。在大气污染物治理的过程中，性能完善的无人机作为新的环保利器，拥有无限的潜力。
