大气研究领域无人机需求潜力分析

大气研究领域无人机需求潜力分析

一、大气污染防治设备市场分析

2024年4月份我国大气污染防治设备产量当期值约为36440台(套)，同比下降22%，但较2023年4月份的41994台(套)产量有所下降。累计值来看，2024年1-4月我国大气污染防治设备产量累计约为126391台(套)，较上一年同比下降19.7%。整体来看，近三年4月同期我国大气污染防治设备产量当期值和累计值呈下降走势。

产量地区分布来看，2024年1-4月我国大气污染防治设备累计产量排名前三的省市分别为江苏省、河南省、浙江省，产量分别为47381台(套)、16326台(套)、13334台(套)。

二、无人机大气研究发展分析

随着社会经济及科技的不断发展，我国很多地区的大气环境也受到了相应的影响，大气环境一旦受到污染，其所涉及到的区域以及范围就十分广阔，同时也会使得不同区域间进行大量的污染物传输，而这也会使得污染源头变得多，污染因素更为复杂，这对于我国环境监管工作的开展而言极为不利。国家及地方政府只有拥有更为有效、更为迅速的监控系统，才能实现对大气环境的实时监控，而对大气环境进行更为精准的监控，而大气污染预防和治理的需求也会得到最大限度的满足。

在对流层大气中，大气污染物多从近地面垂直向上或水平扩散，作为大气化学反应重要驱动力的太阳辐射则自上而下传输。大气环境化学研究不能只关注近地面污染，还要关注一定高度范围(特别是边界层)内的大气层结构和成分变化，否则很难全面揭示对流层实际的大气化学反应过程。

此前已有多种大气环境垂直监测方法得到应用，如大气边界层塔、有人飞机、气球及气艇等。但边界层塔位置固定，高度通常在300米以下，且多建于城市地区;有人飞机只能在数百米及以上的高度飞行;气球或气艇抗风能力和移动性差，需要填充大量氦气，单次运行成本高。这些方法已经无法满足新时期大气污染研究的需求。

无人机的机动性和灵活性可以有效弥补上述缺陷，让原来不容易接近的地方变得容易到达，使大气监测真正做到动态性和立体性。农村地区不同于城市地区，它的下垫面多为农田和低矮村庄，大气污染物处于较低大气层，正好是无人机适合飞行和采集样本的高度。

无人机大气立体监测系统为农村大气面源污染的深入研究提供重要工具，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。

三、无人机大气研究应用现状

1、大气环境监测中，无人机的相关应用

1.1红外成像相机

随着我国科技的不断发展，红外成像相机在各个行业都得到了应用，尤其是在对电力的巡检工作中，应用更为广泛。在对其进行环保应用的过程中，将其搭载到无人机上，可以使无人机在夜晚时也可以对大气环境进行实时监测，而无人机通过热像仪的热分布可视化特点以及测温相关的特性，可以准确发现那些在夜间还在进行生产作业、排放污物的企业。通过将红外成像相机搭载到无人机上并进行应用，可以有效防止相关企业出现夜间偷排这种不利大气环境的现象。然而，热像仪器也很容易受到环境因素的影响，同时不同类型的企业其进行热分布的形式也各不相同，这也使得污染物的排放量与排放的温度并没有直接的联系，而其检测的结果也需要经由较长时间的模型对比和监测才能得出，这也使得该种方式的应用无法最大限度的将我国环境监测的需求进行满足。

1.2可见光相机

在我国的环境保护领域，目前应用最为广泛的就是在无人机上搭载可见光云台以此来对大气环境进行监测。环保部门只要对技术人员进行合理的培训，便可以利用无人机来组成一个监测小队，其对大气环境的监测效果也不容小觑。当然，通过在环境监测过程中应用相机这种模式为我国环境监测领域带来了很大的突破和改变，但是针对可见光相机而言，在其对大气环境污染物进行监测的过程中，只能通过拍摄照片以及

拍摄视频来完成任务。通过可见光相机与无人机对大气环境进行监测目前还没拥有足够准确的监测数据，同时还很容易受到天气、阳光以及相机本身等各方面因素的影响，所以只有在对可见性污染源，比如秸秆焚烧进行监控时，才会应用到可见光相机。对于环境保护工作而言，可见光相机并没有得到监测工作人员的广泛使用，这也使得环境保护部门的可见光相机只能作为一种道具进行展示。

1.3气体传感器

就是利用无人机对多种因子，比如二氧化硫等的高精度气体传感器进行搭载，从而实现对大气环境的监测，并将相关的污染因子准确找到。以大疆搭载传感器为例，通过规划好的飞行线路，其可以进行自动飞行，这样无人机便可以在极短的时间里将20余家工厂进行覆盖，这也可以使相关部门能全面掌握所在地区的气体浓度的分布状况。对气体传感器进行合理应用，可以最大限度地将对大气环境的监测效率有效提高，这与传统的由监测工作人员亲自进行巡查的方式相比，不论是监测的质量还是效率，都要远远高于传统的监测方式。对于很多较为严重、难处理的问题，通过气体传感器的应用也可以快速解决。随着相关技术的不断发展和进步，传感器的精度，特别是采用了光离子化检测器的传感器的精度也在不断加强，甚至会达到ppb的级别，这在很大程度上能满足大气污染物浓度的测量标准。

2、数据可视化

对于环境监测执法工作而言，所重视的是时效性，很多企业出现的偷排现象大多是在某个时间段内发生，也有可能只是在某个瞬间，而这种情况也使得环境监测部门很难找到企业偷排情况的证据，对于执法工作而言更是不利。在对大气污染进行调查的过程中，通过将气体传感器搭载到无人机上，可以对大量实时监测到的数据进行采集。

通过可视化方法对相关数据进行处理，可以有效地将其中的空间关联挖掘出来，而大气污染物的运动规律其也会很直观，这对于我国研究人员对大气污染的分析和研究十分有利，同时还可以为环境监测部门节省下很多的人力资源。

3、相关案例

在某天的夜间，某位居民向环保部门进行了投诉，说周围有刺鼻的异味存在，对于此，环保部门应用了三台气体监测的无人机对该区域进行了系统的监测，通过无人机所显示的数据，监测人员可以很直观的看到气体浓度的分布情况。根据这些数据，监测人员也可以准确找到污染物的排放源头。在目标锁定之后，环保部门便会安排相关的执法人员去该源头进行突击性检查，这样在很短的时间内便可以将出现的环境污染问题进行高效率的解决。

图表：2018-2023年无人机大气研究市场规模(亿元)