一、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空点分布密集的地面污染源检测网。

然而我们也能清除的看到，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。

由于无人机的载荷有限．要完成高精度的大气环境监测工作需要高精度的传感器荷载．而传统传感器往往在体积、重量等方面的限制可供选择的不多。因此．深圳市圣凯安科技有限公司研究开发适合无人机搭载的小型．轻型传感器荷载来实现无人机大气污染监测、无人机固定污染物。

二、无人机气体检测荷载特点

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、PM1、PM2.5、PM10、

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。

三、无人机气体检测荷载参数

适用：多旋翼无人机、固定翼

检测气体：PM2.5、PM10、NO2、SO2、CO、O3、VOC 等

电化学、激光

重量：1000 克（7 参数）

尺寸：220×145×60mm

供电：12-24V

数据传输方式：GPRS /数传

工作环境温度：(-30~+60)℃

工作环境湿度：(15 ~ 95)% RH 无凝露

设备寿命：气体器件寿命 2 年

五、无人机气体软件及数据分析

地面接收系统的软件 Green Ear 是专门设计的可用于上述监测检测数据接收、解码、显示、处理、报告并向云端上传的专用软件，它与通用飞控软件 Mission Planner 相结合，在获取飞行路径规划及飞行器飞行姿态数据的基础上加我司的气体检测设备的实时浓度值进行数据分析融合，并支持多探测器同步数据回传和处理功能。

数据分析平台，主要功能应包括实时数据展示、历史数据查询、区域的 GPS 经纬度、时间等信息同步传回地面接收系统。

(1)实时数据展示

平台可对各类监测数据进行实时展示。将空气质量气体传感器数据、气体应急监测数据汇入到统一平台，统一管理，综合展示。气体传感器数据以不同颜色代表不同污染级别。

(2)历史数据查询

将各点位的历史监测数据进行简单的统计分析，例如日变化分析、时间序列分析等，帮助采购方节约手动分析时间成本，同时还能够帮助采购方了解基本污染状况 。

六、无人机气体检测系统

1 系统结构及工作原理

这套系统主要包括无人飞行器、NE 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。

2 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。我司为了简化用户的操作与成本。我司特设计一套 7NE 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。

3 传输协议

   根据 7NE 系列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、TTL 两组通讯方式。

串口波特率 9600，校验位无，8 个数据位，1 个停止位；数值为 Hex