基于无人机载的大气污染物分布快速检测技术
admin
2022-09-15
基于无人机载的大气污染物分布快速检测技术
技术编号
AH-027
提供单位
中国科学院合肥物质科学研究院
技术大类
污染控制技术
联系人
常振
技术类型
大气污染物控制技术
电话
18856012513
邮箱
zhchang@aiofm.ac.cn
适用范围
环境监测、污染物排放监测、大气污染物监测
推荐单位
安徽省科技厅
- 技术简要说明基于无人机载平台,利用高分辨成像DOAS 探测系统,建立复杂地形条件下机载痕量气体二维探测技术和反演方法。结合成像差分吸收光谱算法,推扫方式工作,获取目标区域高分辨率成像光谱数据,结合无人机飞行姿态、GPS数据对成像数据进行几何校正和DEM校正后进行污染气体柱浓度反演。 该技术提供一套重量低于6 Kg的IDOAS设备,设备可独立完成供电、数据存储、数据反演拟合。
- Technical Brief Description
- 技术提供方中国科学院合肥物质科学研究院
- 技术主要指标信息光谱范围300~400nm;光谱分辨率0.5nm;体积244*165*189 mm;重量≤6Kg;功率≤60w
- 商业应用情况0
- 希望在技术转移过程中得到的帮助/支持
- 商业应用单位联系人/电话/邮箱
- 设备投资该技术主要设备为适用于无人机载平台的IDOAS设备,该设备主要包括CCD成像电路、光学系统。自研CCD成像电路须开发成本20万(包括CCD探测器),光学系统开发20万,其它附属设备等成本约5~10万,总投入约45~50万。设备使用寿命约5~10年。
- 年运行维护费用设备运行须培训合格人员进行设备运行保障和维护,设备正常运行按每次监测工作计算,须燃油费5000元、人工费用1万元,材料费5000元,其他费用1万元,总计约3万元。
- 投资回收期每台设备研发成本约50万元,考虑设备需要提供5年技术支持,每年人力成本约12万元。考虑每年可为用户节约300万监测成本,整体售价可定为150万元,则一年内可收回成本。 2018年生态环境部卫星环境应用中心采购本设备及相应技术支持,销售价格为120万元,即当年即可获取收益38万元。
- 附加效益对于大气污染遥感监测,大型机载监测手段,成本昂贵,每次飞行须耗费大量人力成本,每次飞行所需成本约为100万元,以每年进行4次监测计算,每年需400万元。 基于无人机载平台,方便快捷,可实现高时间分辨率监测,对区域污染形成机制、污染源分布具有更大的科研价值和实际意义。以每月飞行一次计算,每次飞行成本约3万元,每年仅需36万元。
- 综合效益通过设备长期运行结果和飞行数据,可证明基于无人机载的IDOAS技术,可大幅度减少大气污染区域分布检测的成本。以大型机载实验每年飞行4次计算,则每次监测的时间跨度为3个月。无人机载平台,飞行方便、快捷,在保证空域的前提下可实现每天飞行,保守估计每月飞行一次,则相对大型机载实验,其时间跨度缩短为1/3。更高的时间监测频率,对污染物排放区域分布的变化过程、区域聚集演变过程的研究更有意义。
- 障碍对技术转移影响等级0
- 提交日期2020/12/21
- 技术成熟度该技术已经多次应用于科研项目中,获取了大量飞行数据。目前已经完成多地飞行试验,如武安、南京、乐山、常州等。已有多家单位(如生态环境部卫星环境应用中心等)订购相应设备。 目前该技术工艺路线完整,从设备研发、外场飞行、数据处理和设备维护都具有丰富的经验,技术比较成熟。
- 技术适用性与使用条件该技术适用于大气污染气体监测、大气遥感领域,用于探测区域污染气体排放分布监测。该技术基于无人机平台,在使用中需要提供无人机飞行环境,无人机有效载荷负载量大于6 Kg;该技术基于被动DOAS技术,须以太阳地气散射/反射光作为光源,因此受天气限制;一般飞行区域应覆盖工业园区,主要针对有较高污染排放量的工厂、电厂等,重点监测其NO2及SO2的排放量。
- 技术稳定性该技术基于无人机载平台进行数据采集以实现污染气体排放、分布监测。该技术包含了数据处理算法系统,可校正无人机载平台带来的不确定因素,如受气流影响的飞行姿态不稳、抖动等。携带的温控系统可应对设备运行过程中环境温度的剧烈变化,保证设备光学参数的稳定性。
- 技术安全性该技术为大气污染监测技术,设备本身运行过程中无二次污染、毒性物质排放等。设备系自主研发,包括电子学系统及光学系统等,关键器件渠道畅通,可满足设备生产需要。
- 技术转移推广障碍0
- 知识产权转让中国科学院合肥物质科学研究院 1, ZL201922384313.2(一种无人机载污染气体分布检测装置) 2, 2020SR0202630(大气污染无人机载DOAS分析软件) 3, ZL201210113186.2(一种基于便携式测量高效紫外吸收光谱的光学系统) 4, ZL201610349684.5(一种成像光谱仪CCD光谱图像暗电流校正方法) 5, ZL201310485504.2(一种大视场大气痕量气体检测仪专用气体标定装置) 6, ZL201310485523.5(基于大视场成像光谱仪的点污染源排放通量测量方法) 7, ZL201210299291.X(超光谱成像光谱仪装调、测试用狭缝组件) 8, ZL201110269827.9(机载大气痕量气体二维分布快速监测系统)