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新质生产力|低空经济在水环境监测中的7大应用及3大趋势

添加时间:2024-12-02 09:10:24 作者:水环境解决方案 来源:水环境解决方案 分享到:

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低空经济与水环境监测是两个紧密相连的领域,它们在技术革新、产业发展以及环境保护等方面都展现出了巨大的潜力和价值,尤其是近期国家和地方陆续出台了相关的政策文件,无人机在环境监测将有广泛的应用。


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一
低空经济与环境监测

低空经济作为一种新兴的经济形态,正逐渐在各大领域大展拳脚。它涵盖了通用航空、无人机应用、低空飞行服务等多个领域,具有带动性强、高效、灵活、多样化等特点。近年来,随着政策的引导和技术的迭代,我国低空经济产业环境持续优化,产业链不断延长,市场规模不断扩大。


而低空经济的兴起,特别是无人机技术及传感技术的快速发展,为水环境监测提供了新的解决方案,也有不少企业开始了环境监测的低空经济,在采样、快检、溯源等方向有良好的竞争力。


二
在水环境监测中的应用


环境监测的低空经济,利用无人机技术在水环境监测中发挥着重要作用,具体应用包括水质监测、水下水质监测、污染源追溯、水生态监测、水下测绘和智能采样等方面,未来可能会形成一个比较好的产业链。


1. 航行水质监测


技术手段:

  • 无人机搭载多光谱或高光谱传感器,实时监测水体的光谱特性,反演水质数据。

  • 数据通过无线传输模块发送回地面站,进行初步处理和分析。

  • 利用专业软件进一步分析数据,识别污染源和评估环境质量。

优势:

  • 高效灵活:无人机能够快速覆盖大面积水域,实时反演水质参数。

  • 精准监测:搭载多光谱或高光谱传感器,能够准确评估水质状况。

  • 快速响应:及时发现污染事件,快速预警和处理。

2. 水下水质监测


技术手段:

  • 无人机搭载传感器、电极或全光谱,可以监测多参数、COD、氨氮、硝酸盐、氟化物、氯化物、叶绿素、藻密度、藻分类、CDOM等指标。

  • 通过GPS和压力传感器可以实现定点、定深监测。

  • 实时收集水质数据并通过无线传输模块发送回地面站。

  • 利用专业软件分析数据,评估水质状况。

优势:

  • 传感器技术:实时获取污染物分类和浓度信息,准确度高于高光谱。

  • 替代传统采样监测:覆盖更大范围,实时反映水质变化,提升污染事件响应速度,减少实验室分析。

3. 污染源追溯

技术手段:

  • 低空监测设备:利用无人机搭载AI摄像头,结合光谱,绘制污染物扩散的三维空间模型,识别污染源,如垃圾堆放、异常色度、温度、水质、异常光谱等。

  • 自主搜寻算法:主成分分析(PCA)、聚类分析(CA)及大数据模型等。

  • 多平台协作:多无人机协作进行污染区域覆盖、同步数据采集和边界跟踪,提升监测效率和准确性。

优势:

  • 高效监测:无人机能够快速覆盖大面积区域,实时监测污染物浓度,提升监测效率。

  • 精准定位:利用AI识别算法,无人机可以自动识别污染物排放点,提高监测的准确性。

  • 多平台协作:多无人机协作可以同步数据采集,增强时空多样性和时效性,提升监测效率。

4. 水生态监测


技术手段:

  • 无人机搭载AI摄像头用于全时段、高清晰度进行岸域植被、水域植被分布、水面污染情况等,结合AI算法进行智能分析。

  • 搭载水下摄像头可以进行水生物调查。

  • AI算法自动识别巡检问题、采集现场照片、全程录像,并将问题反馈给调研人员。

优势:

  • 高精度感知:采用AI摄像头结合样本库,提供精确生态信息。

  • 实时数据处理:高效边缘计算和实时报备功能,确保快速响应和即时反馈。

5. 水下测绘


技术手段:

  • 激光雷达用于快速获取水下地形数据,建立高精度数字高程模型(DEM)。

  • 无人机技术覆盖大面积区域,提高测绘效率,降低人力成本和安全风险。

优势:

  • 降低成本:相比传统人工潜水和大型水下机器人,无人机测绘显著降低了成本和安全风险。

  • 广泛覆盖:无人机能覆盖大面积区域,提升测绘效率。

6. 智能采样


技术手段:

  • 在无人机上面搭载水质采样器,可以满足3838因子采样需求。

  • 通过GPS和压力传感器可以实现定点、定深水质采样。

优势:

  • 降低成本:相比传统人工采样,无人机采样显著降低了成本和安全风险,尤其是一些大型湖库的场景。

  • 广泛覆盖:无人机能覆盖大面积区域、高频次采样,无惧地形和天气情况。

7. 排污口排查


技术手段:

  • 在无人机上面搭载AI摄像头,进行排口的快速识别。

  • 排口信息如图片、GPS信息、周围行业状态可以实时回传

优势:

  • 降低成本:相比传统人工排查,无人机采样显著降低了成本和安全风险,尤其是一些密集的或者小的排口。

  • 广泛覆盖:无人机能覆盖大面积区域,无惧地形和天气情况。

三
未来发展趋势


无人机在水环境监测领域的未来发展趋势和前景非常广阔,主要体现在以下几个方面:


  1. 数据精准化:随着无人机飞行稳定性和航时能力的不断提高,以及搭载的传感器和设备性能的不断优化,无人机将能够实现更精准的水质监测和污染源追溯。


  2. 因子特征化:未来的环境监测传感器将朝着多参数方向发展,同时一些生物传感技术、电极技术的应用,可能实现重金属、有机物的快速测量。

  3. 分析场景化:未来的水环境监测需要转向更加综合或场景化的视角,针对汛期、氮磷管控、水华预警、汛期污染、溯源等进行专项的数据推演和模型建立。实现对大规模数据的高效处理和准确分析,及数据可视化呈现。

综上所述,无人机技术在水环境监测中的应用已经取得了显著的成效,并且随着技术的不断发展和创新,其在未来的发展前景非常广阔,将在保护水环境和促进可持续发展方面发挥更大的作用。


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