無人機搭載氣體監(jiān)測儀
無人機搭載氣體監(jiān)測儀
一.應用背景
大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測是我國環(huán)境保護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)測點為主,但是當面對地形廣闊、環(huán)境復雜、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行有效預測等問題。
潤越環(huán)保通過無人機技術(shù)、傳感器技術(shù)、GPRS 技術(shù)以及軟件設(shè)計技術(shù)開發(fā)了一款基于無人機技術(shù)的大氣環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng),通過無人機作為搭載平臺,可以采集多種復雜地區(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)上傳至服務器,后端人員可實時通過終端對大氣環(huán)境數(shù)據(jù)進行查詢,解決了傳統(tǒng)的人工取樣范圍局限性,數(shù)據(jù)準確性、實時性等問題。
二、功能介紹
1、數(shù)據(jù)傳輸實時性:數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性是實施大區(qū)域精準化管理的基礎(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)測機構(gòu)科學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)測重點存在一定差異,因此可以實施種類劃分,保證無人機監(jiān)測技術(shù)應用的針對性和有效性。
4、 數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性:無人機大氣環(huán)境應用實時連續(xù)監(jiān)測,監(jiān)測數(shù)據(jù)應實時匯集至數(shù)據(jù)處理中心進行處理。
5、 靈活便攜性:高強度的分辨率和靈活性能夠在同一時間內(nèi)進行多組分測試,并全天候、實時、連續(xù)、自動監(jiān)測。通過無人機搭載的智能氣體傳感器對大氣污染因子進行數(shù)據(jù)采集,并對采集終端進行統(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)進行分析,產(chǎn)生分析結(jié)果數(shù)據(jù),最終以服務的方式為演示終端軟件、移動端 APP 或者第三方氣象、 環(huán)境應用提供數(shù)據(jù)支撐。
四.系統(tǒng)架構(gòu):
無人機的大氣環(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)進行處理、分析和儲存,同時利用 ArcGIS Engine 服務,實現(xiàn)采集的實時查詢分析,歷史調(diào)取以及繪制zhi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)保無人機氣體檢測儀是一款高性能的無人機環(huán)保監(jiān)測設(shè)備,可同時搭載 6 支傳感器,
與無人機、汽車等移動載具相互配合,實現(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、成分進行查閱。
檢測儀內(nèi)置的電化學傳感器模組在傳統(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,風速等不定因素的影響,以達到高速行駛,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,達到防濕、防爆、抗壓的效果,保障監(jiān)測流程的順利進行,監(jiān)測任務的保質(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
等上千種氣體實時濃度值;
• 實時顯示監(jiān)測數(shù)據(jù),生成對應趨勢曲線,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、防塵、防撞擊設(shè)計,大大增加了儀器的抗風險能力;
• 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,且實現(xiàn)了
ppb 級別的檢測精度;
• 可同步實時顯示經(jīng)緯度、高度、飛機狀態(tài)、溫度、PM10、PM2.5,以及上千種氣體濃度值;
• 實時數(shù)據(jù)可通過無線傳輸或 GPRS 傳輸?shù)降椒掌鳎?/p>
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)計分別實現(xiàn)相應的功能需求,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行解析處理,再送到虛擬
儀表和顯示模塊進行顯示。此外,操作人員下達的控制指令也會經(jīng)該模塊傳至無人機,保證
無人機和地面站能穩(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、準確、實時地顯示在操作人員面前;
▲ 電子地圖模塊:該模塊可以實現(xiàn)電子地圖的加載、地圖層設(shè)置、無人機位置的實時定位、
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情況進行展示,包括設(shè)備運行狀態(tài)、環(huán)境數(shù)據(jù)、監(jiān)
管參數(shù)等。以量化數(shù)據(jù)直觀、精準展現(xiàn)大氣環(huán)境改善程度,保障治理防護工作開展,以及日
常巡護監(jiān)管到位;
監(jiān)測參數(shù)實時監(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)務決策高效率:基于云計算服務和大數(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)務決策效率;
● GPS 實時定位: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)控點位
進行統(tǒng)一、分組管理,避免雜亂,一目了然。
● 數(shù)據(jù)報表打?。嚎梢愿鶕?jù)時間來制定日報、月報、季報和年報表。并可以導出 EXCEL 表
格至本地;
● 統(tǒng)一管理用戶:不同的操作權(quán)限實現(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
的嚴格控制,建立統(tǒng)一用戶管理平臺,實現(xiàn)所有用戶的身份管理。
七.客戶案例