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无人机和传感器技术助力国内大气环境立体监测
在河北望都县农村环境研究站，新研制的无人机大气立体监测装备完成污染物监测和数据传输任务之后，稳稳落地。
无人机，资料图
无人机，资料图
12月中旬，中科院生态环境研究中心痕量气体大气化学研究组，协同多家单位，成功开展了无人机大气立体监测系统实验。据项目负责人张成龙介绍，这一监测系统首次将低功耗大流量颗粒物采样技术、多通道真空气体采样技术，与无人机技术相结合，契合了当前大气污染科学迫切需要全方位精细化监测的需求。
据了解，在中科院无人机大气监测系统实验成功之前，市场上已有少数无人机产品用于环境监测领域，并和政府环境执法活动展开合作。对此，为本次无人机大气监测系统提供无人机设备的无人技术公司相关负责人表示，市场上的无人机设备不仅用于环保，也用于电力、消防等，但并不专业，只搭载了几种空气传感器，远不能解决大气多样化和精准化的监测需求。
为此，张成龙带领团队为提升系统精准化做出了一系列努力。
在传感器选择阶段，研发团队找到曾对传感器精度做了长期比对工作的南京信息工程大学教授庞小兵进行取经。庞小兵介绍说，大气传感器会受到大气温度、湿度、其他共存成分以及电信号噪音的干扰，因此，要通过多种技术手段，来降低上述因素对传感器精度的影响。
最终，他们确定了具有较强抗干扰能力、能在实际大气气体中提取精确信息的低功耗大流量颗粒物采样器、多通道真空气体采样器以及传感器。传感器可一次性记录和传输10种参数，包括颗粒物、PM2.5和PM10等常规污染物参数。此外，采样设备随无人机升空之前，要经过地面标准台站的数据校准；无人机升空之后，还要保证提前计算设计好的采样器体积、续航能力等均满足远程控制、GPS三维定点悬停以及收集足够分量大气样品的要求。
该立体监测系统攻克了低功耗大流量颗粒物采样以及多通道真空气体采样等关键技术，实现大气颗粒态、气态以及液态等样品的立体化定点采样，为大气污染全方位立体化的精确诊断提供重要的技术支持。同时，也为区域大气氧化性、大气光化学过程及二次颗粒物形成等深入研究提供基础数据。
谈及无人机大气监测系统的应用前景，张成龙认为一千个人有一千个想法。目前也有一些科研单位出于兴趣联系他们。在立体化精准化大气化学研究工具的应用前景之外，他大胆设想，未来在火灾、垃圾焚烧、环境污染执法等应急监测领域，无人机可以到达人们无法接近的地方，发挥更大的作用，希望不同行业的人看到这个系统后，都能对其应用萌生不同的想法。
延伸阅读：我国民用无人机产值2025年达1800亿元
近日，工业和信息化部印发《关于促进和规范民用无人机制造业发展的指导意见》。《意见》提出，民用无人机制造业是近几年快速发展的新兴产业，在个人消费、植保、测绘、能源等领域得到广泛应用。其中，消费类无人机是我国为数不多的能引领全球发展水平的高科技产品之一，已成为中国制造的新名片。
《意见》提出，到2020年，民用无人机产业持续快速发展，产值达到600亿元，年均增速40%以上。民用无人机系统集成、自主飞行、智能避障、高精定位能力不断突破，续航能力、安全性能有效提升，消费类无人机技术保持国际领先，行业应用类无人机技术达到国际先进水平；保持消费类无人机企业领先优势，培育一批行业应用类无人机国际知名企业，形成两至五家掌握核心技术、具备世界级影响力的领先企业。
到2025年，民用无人机产值将达到1800亿元，产业规模、技术水平、企业实力持续保持国际领先势头，建立健全民用无人机标准、检测认证体系及产业体系，实现民用无人机安全可控和良性健康发展。
此外，《意见》还明确了包括开展技术创新，围绕民用无人机动力系统、飞控系统、传感器等开展关键技术攻关等八大任务。
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