基于无人机载传感器系统的低空大气监测研究

发布时间：2023-10-12 02:04

　　近年来,我国针对大气污染问题实施了一系列有效的治理措施,但细颗粒物和臭氧大气复合污染形势仍然严峻,且我国当前大气监测手段存在机动性差、对污染物追根溯源能力薄弱的问题。随着无人机技术的成熟,利用无人机平台进行大气污染物监测的方法也越来越受到关注。本研究通过传感器性能评价和校准、无人机污染物监测系统的搭建和调试、高空污染物数据传输模块的开发和测试以及应用所构建的监测系统分析大气中PM2.5、PM10、O₃的垂直分布特征,旨在建立一套可靠的应用无人机污染物监测平台研究大气污染物垂直分布的方法。采用简单线性回归(Linear regression,LR)、多元线性回归(Multiple linear regression,MLR)、人工神经网络(Artificial neural network,ANN)方法对颗粒物和臭氧传感器采集数据、参考仪器数据和气象条件(温湿度和风速)建模。三种模型的拟合优度、均方根误差、平均绝对误差的比较表明采用ANN校准的臭氧及颗粒物传感器的数据更接近真实值。不确定度分析表明,O₃、PM2.5、PM10的ANN模型的相对扩...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 大气污染物垂直分布研究现状
        1.2.2 无人机大气污染物监测研究现状
        1.2.3 传感器校准的研究现状
    1.3 主要研究内容与技术方案
第2章 传感器性能评价及校准
    2.1 智能传感器设备
    2.2 实验室性能评价
    2.3 传感器校准方案
    2.4 传感器实验室校准
        2.4.1 O₃传感器校准
        2.4.2 颗粒物传感器校准
    2.5 校准模型预测能力评价
    2.6 本章小结
第3章 无人机大气污染物监测系统构建
    3.1 系统整体方案设计
    3.2 无人机监测平台主要部件
        3.2.1 无人机
        3.2.2 采样系统主控板
        3.2.3 无线通讯模块
    3.3 无人机试飞调试
    3.4 数据采集端开发过程
    3.5 地面端数据显示平台设计
    3.6 无人机监测数据与国控站点对比分析
    3.7 本章小结
第4章 系统在大气污染物监测中的应用
    4.1 监测区域简介
    4.2 气象因素垂直分布特征
    4.3 PM2.5、PM10及O₃浓度垂直分布特征
        4.3.1 PM2.5 浓度垂直分布整体变化特征
        4.3.2 PM10 浓度垂直分布整体变化特征
        4.3.3 PM2.5/PM10 浓度垂直分布特征
        4.3.4 O₃浓度垂直分布整体变化特征
    4.4 不同高度PM2.5、PM10、O₃浓度频数分布特征
    4.5 PM2.5、PM10、O₃浓度各高度层间相关性
    4.6 PM2.5、PM10、O₃浓度垂直分布日变化特征
        4.6.1 PM2.5 浓度垂直分布日变化特征
        4.6.2 PM10 浓度垂直分布日变化特征
        4.6.3 O₃浓度垂直分布日变化特征
    4.7 污染物与温湿度、风速相关性
    4.8 本章小结
结论
参考文献
附录
致谢



本文编号：3853231