大氣研究領域無人機需求潛力分析

大氣研究領域無人機需求潛力分析

一、大氣污染防治設備市場分析

2024年4月份我國大氣污染防治設備產量當期值約為36440臺(套)，同比下降22%，但較2023年4月份的41994臺(套)產量有所下降。累計值來看，2024年1-4月我國大氣污染防治設備產量累計約為126391臺(套)，較上一年同比下降19.7%。整體來看，近三年4月同期我國大氣污染防治設備產量當期值和累計值呈下降走勢。

產量地區分布來看，2024年1-4月我國大氣污染防治設備累計產量排名前三的省市分別為江蘇省、河南省、浙江省，產量分別為47381臺(套)、16326臺(套)、13334臺(套)。

二、無人機大氣研究發展分析

隨著社會經濟及科技的不斷發展，我國很多地區的大氣環境也受到了相應的影響，大氣環境一旦受到污染，其所涉及到的區域以及范圍就十分廣闊，同時也會使得不同區域間進行大量的污染物傳輸，而這也會使得污染源頭變得多，污染因素更為復雜，這對于我國環境監管工作的開展而言極為不利。國家及地方政府只有擁有更為有效、更為迅速的監控系統，才能實現對大氣環境的實時監控，而對大氣環境進行更為精準的監控，而大氣污染預防和治理的需求也會得到最大限度的滿足。

在對流層大氣中，大氣污染物多從近地面垂直向上或水平擴散，作為大氣化學反應重要驅動力的太陽輻射則自上而下傳輸。大氣環境化學研究不能只關注近地面污染，還要關注一定高度范圍(特別是邊界層)內的大氣層結構和成分變化，否則很難全面揭示對流層實際的大氣化學反應過程。

此前已有多種大氣環境垂直監測方法得到應用，如大氣邊界層塔、有人飛機、氣球及氣艇等。但邊界層塔位置固定，高度通常在300米以下，且多建于城市地區;有人飛機只能在數百米及以上的高度飛行;氣球或氣艇抗風能力和移動性差，需要填充大量氦氣，單次運行成本高。這些方法已經無法滿足新時期大氣污染研究的需求。

無人機的機動性和靈活性可以有效彌補上述缺陷，讓原來不容易接近的地方變得容易到達，使大氣監測真正做到動態性和立體性。農村地區不同于城市地區，它的下墊面多為農田和低矮村莊，大氣污染物處于較低大氣層，正好是無人機適合飛行和采集樣本的高度。

無人機大氣立體監測系統為農村大氣面源污染的深入研究提供重要工具，也為區域大氣氧化性、大氣光化學過程及二次顆粒物形成等深入研究提供基礎數據。

三、無人機大氣研究應用現狀

1、大氣環境監測中，無人機的相關應用

1.1紅外成像相機

隨著我國科技的不斷發展，紅外成像相機在各個行業都得到了應用，尤其是在對電力的巡檢工作中，應用更為廣泛。在對其進行環保應用的過程中，將其搭載到無人機上，可以使無人機在夜晚時也可以對大氣環境進行實時監測，而無人機通過熱像儀的熱分布可視化特點以及測溫相關的特性，可以準確發現那些在夜間還在進行生產作業、排放污物的企業。通過將紅外成像相機搭載到無人機上并進行應用，可以有效防止相關企業出現夜間偷排這種不利大氣環境的現象。然而，熱像儀器也很容易受到環境因素的影響，同時不同類型的企業其進行熱分布的形式也各不相同，這也使得污染物的排放量與排放的溫度并沒有直接的聯系，而其檢測的結果也需要經由較長時間的模型對比和監測才能得出，這也使得該種方式的應用無法最大限度的將我國環境監測的需求進行滿足。

1.2可見光相機

在我國的環境保護領域，目前應用最為廣泛的就是在無人機上搭載可見光云臺以此來對大氣環境進行監測。環保部門只要對技術人員進行合理的培訓，便可以利用無人機來組成一個監測小隊，其對大氣環境的監測效果也不容小覷。當然，通過在環境監測過程中應用相機這種模式為我國環境監測領域帶來了很大的突破和改變，但是針對可見光相機而言，在其對大氣環境污染物進行監測的過程中，只能通過拍攝照片以及

拍攝視頻來完成任務。通過可見光相機與無人機對大氣環境進行監測目前還沒擁有足夠準確的監測數據，同時還很容易受到天氣、陽光以及相機本身等各方面因素的影響，所以只有在對可見性污染源，比如秸稈焚燒進行監控時，才會應用到可見光相機。對于環境保護工作而言，可見光相機并沒有得到監測工作人員的廣泛使用，這也使得環境保護部門的可見光相機只能作為一種道具進行展示。

1.3氣體傳感器

就是利用無人機對多種因子，比如二氧化硫等的高精度氣體傳感器進行搭載，從而實現對大氣環境的監測，并將相關的污染因子準確找到。以大疆搭載傳感器為例，通過規劃好的飛行線路，其可以進行自動飛行，這樣無人機便可以在極短的時間里將20余家工廠進行覆蓋，這也可以使相關部門能全面掌握所在地區的氣體濃度的分布狀況。對氣體傳感器進行合理應用，可以最大限度地將對大氣環境的監測效率有效提高，這與傳統的由監測工作人員親自進行巡查的方式相比，不論是監測的質量還是效率，都要遠遠高于傳統的監測方式。對于很多較為嚴重、難處理的問題，通過氣體傳感器的應用也可以快速解決。隨著相關技術的不斷發展和進步，傳感器的精度，特別是采用了光離子化檢測器的傳感器的精度也在不斷加強，甚至會達到ppb的級別，這在很大程度上能滿足大氣污染物濃度的測量標準。

2、數據可視化

對于環境監測執法工作而言，所重視的是時效性，很多企業出現的偷排現象大多是在某個時間段內發生，也有可能只是在某個瞬間，而這種情況也使得環境監測部門很難找到企業偷排情況的證據，對于執法工作而言更是不利。在對大氣污染進行調查的過程中，通過將氣體傳感器搭載到無人機上，可以對大量實時監測到的數據進行采集。

通過可視化方法對相關數據進行處理，可以有效地將其中的空間關聯挖掘出來，而大氣污染物的運動規律其也會很直觀，這對于我國研究人員對大氣污染的分析和研究十分有利，同時還可以為環境監測部門節省下很多的人力資源。

3、相關案例

在某天的夜間，某位居民向環保部門進行了投訴，說周圍有刺鼻的異味存在，對于此，環保部門應用了三臺氣體監測的無人機對該區域進行了系統的監測，通過無人機所顯示的數據，監測人員可以很直觀的看到氣體濃度的分布情況。根據這些數據，監測人員也可以準確找到污染物的排放源頭。在目標鎖定之后，環保部門便會安排相關的執法人員去該源頭進行突擊性檢查，這樣在很短的時間內便可以將出現的環境污染問題進行高效率的解決。

圖表：2018-2023年無人機大氣研究市場規模(億元)