圣凯安无人机气体检测仪全自动环保监测系统和解决方案

近年来国内环保行业正在逐步普及无人机的应用，通过无人机搭载各类传感器实现更高效、便利的环境监测。但是传统的无人机使用方式也存在一些问题，最主要的问题是每次做监测时都需要派人员到作业现场操作无人机，这种方式流程繁琐，费时耗力，极大的限制了无人机监测的时效性和频度。遇上酷暑和严寒等天气，操作人员的作业频次也会受到限制。（赵133。。。。9.。。。75。。。。32.。。9.。97）

随着技术的发展，部分无人机企业逐步推出了无人机全自动飞行系统，结合各类环境传感器形成无人机全自动环保监测系统和解决方案，可以实现无人机环境检测仪在作业现场的固定部署、远程控制、全自主飞行，以及环保监测数据的实时回传，极大地便利了无人机在环保监测领域的应用。此类系统尤其适合固定监测区域需要高频次作业的环保监测场景。

一个典型的无人机全自动环保环境监测系统的部署如下：

环保监测部门可以在监测区域就近部署无人机环境检测仪，只需连接网络（有线或无线）即可远程控制无人机全自动起降、自动充电，从而连续执行任务，实现无人机环境检测仪在作业过程的全自动化和远程化，要进行环保监测任务时，操作人员通过控制平台可远程控制自动机场，无人机自动从自动机场起飞并执行任务，在此过程中控制人员可操纵无人机并接收实时回传检测数据。通过部署无人机全自动环保监测系统，环保监测部门可以对目标区域进行全天高频次的监测，实现以下日常业务：

水域监测

ATM-W400无人机搭载多参数水质检测仪是湖南圣凯安单独为无人机搭载而开发的一款多功能水质监测设备， 测量参数可以很具客户需求不同，任意搭配在一起，是目前市面上体积最小，重量最轻的一款多参数水质检测仪器，其检测参数包括：PH，温度，溶解氧，电导率，浊度和悬浮固体，COD，BOD，盐度等；

无人机搭载多参数水质检测仪采用国外进口电极模块组成，标准实验室严格的标定环境下标定，外观设计具有多功能化，可以随意更换不同的传感器探头，检测仪具有数字化功能，不同模块、传感器之间采用数字信号进行通讯，最终输出标准的Moudbus485信号，国际标准通讯协议

三．系统架构：

无人机的大气环境监测系统主要由大气环境数据采集系统、数据汇聚平台、多媒体应用综合层所组成。

图2 系统架构

大气环境数据采集系统：该部分主要由PM2.5 传感器、PM10 传感器、SO2浓度传感器、温湿度传感、GPRS无线数据模块等组成。由于无人机系统无法搭载质量较大的设备，为了减少整个系统的重量，采用小型系统设计方案，更大限度地延长整个系统的飞行区域以及飞行时间。

数据汇聚平台：采集到的数据通过GPRS传输到云平台，平台再对采集到的数据进行处理、分析和储存，同时利用ArcGIS Engine服务，实现采集的实时查询分析，历史调取以及绘制时段的历史空气质量曲线等功能。

图3 通讯方式

多媒体应用综合层：用户可以通过云平台将无人机采集到的监测数据实时发布到多媒体广告一体机、LED显示屏、电视机或者平板电脑等各类多媒体显示屏上。

四．产品介绍：

1. 产品介绍

图4 无人机气体检测仪

圣凯安无人机气体检测仪是一款高性能的无人机环保监测设备，可同时搭载6支传感器，与无人机、汽车等移动载具相互配合，实现“去到哪里，检测就到哪里”。同时，圣凯安还配备了专门的分析软件，可以让用户更直观地对气体浓度、成分进行查阅。

图5 产品尺寸图

检测仪内置的电化学传感器模组在传统技术的基础上，提高了设备的稳定性，能有效抵抗天气，气压，风速等不定因素的影响，以达到高速行驶，快速稳定，迅速抓拍，高清像素的效果。在硬件本身的安全方面，圣凯安技术人员通过改变外壳材料来保障内部线路安全，达到防湿、防爆、抗压的效果，保障监测流程的顺利进行，监测任务的保质保量完成。

2. 产品优势：

• 软件系统可以与多家无人机制造商包括大疆所有系列适配；

• 带有自动识别功能，可任意设定检测气体，并显示湿度、温度、PM2.5、O3、PM10、VOCs等上千种气体实时浓度值；

• 实时显示监测数据，生成对应趋势曲线，还可随时与历史数据查看比对。

• 为用户解决了数据采集、数据分析、结果呈现、工作汇报、数据储存等一整个流程问题，更大程度上地节省了时间与人力成本；

• 外壳采用防水、防风、防尘、防撞击设计，大大增加了仪器的抗风险能力；

• 采集的数据具有超高的空间分辨率，可精确到每条街、每栋楼、甚至每个高度，且实现了ppb级别的检测精度；

• 可同步实时显示经纬度、高度、飞机状态、温度、PM10、PM2.5，以及上千种气体浓度值；

3. 产品优势

五．智慧云平台

智慧云平台的主要功能是采集数据，并对数据进行处理存储，以及所在位置的定位，并最终将数据传输到地面显示终端。平台采用模块化设计分别实现相应的功能需求，包括通信控制模块、数据处理模块、虚拟仪表与数据显示模块、电子地图模块以及数据管理模块五大模块。

1. 平台模块

▲ 通信控制模块：该模块的功能为控制串口通信的开始关闭，设置串口号，传输波特率，校验参数等；

▲ 数据处理模块：串口接收的数据帧经由该模块按照指令定义进行解析处理，再送到虚拟仪表和显示模块进行显示。此外，操作人员下达的控制指令也会经该模块传至无人机，保证无人机和地面站能稳定，高效的通讯；

▲ 虚拟仪表与数据显示模块：该模块的功能为飞行数据文本显示及报警。飞行数据文本显示及报警部分通过数字，文本的形式将数据直观、准确、实时地显示在操作人员面前；_-

▲ 电子地图模块：该模块可以实现电子地图的加载、地图层设置、无人机位置的实时定位、飞行轨迹的绘制4大功能。；

▲ 数据管理模块：无人机飞行数据的入库、查询、展示、数据检查及数据导出等功能都由该模块完成，分析与管理以飞行数据为支撑。

2. 功能优势

● 关键数据动态展示：对检测区域实时情况进行展示，包括设备运行状态、环境数据、监管参数等。以量化数据直观、精准展现大气环境改善程度，保障治理防护工作开展，以及日常巡护监管到位；

● 监测参数实时监控：管理人员可以在任何平台通过浏览器登陆系统，查看监测现场，直接操作现场设备；

● 业务决策高效率：基于云计算服务和大数据平台技术支撑，面向多样性海量数据进行整合处理与关联分析，更大化数据信息价值，提高业务决策效率；

● GPS实时定位：支持地图比例尺缩放、搜索、定位等功能，适合客户对每个下属监控点位进行统一、分组管理，避免杂乱，一目了然。

● 数据报表打印：可以根据时间来制定日报、月报、季报和年报表。并可以导出 EXCEL 表格至本地；

● 统一管理用户：不同的操作权限实现了不同级别操作人员对数据访问范围和数据读写性的严格控制，建立统一用户管理平台，实现所有用户的身份管理。