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用顆粒物激光雷達監測設備就能監測霧霾

編輯:阿里巴巴時間:2019-02-18

顆粒物激光雷達監測設備是一種先進的遙感測量大氣氣溶膠和微粒的設備,它利用激光作為雷達源向大氣中的氣溶膠粒子發射激光。利用氣溶膠對激光的散射特性,通過光學望遠鏡接收系統接收氣溶膠、雲等氣溶膠粒子的後向散射信号,并通過雷達方程求解。一種獲取大氣氣溶膠當前空間分布數據的遙感監測方法。

目前,大氣顆粒物監測激光雷達主要分為高能激光雷達和微脈沖激光雷達兩大類。但無論是高能激光雷達還是微脈沖激光雷達,由于其平均功率較低,要獲得有效的剖面數據都需要較長的時間。時間分辨率大于30秒,不能滿足對車輛快速行駛側的監控要求。它隻能在固定點或低于30公裡/小時的速度下使用,并且它對公路的使用有限制。

為了解決這一問題,研制了一種激光雷達大氣顆粒物觀測裝置。今年4月,新疆獨山子區購置了一套顆粒物激光雷達導航監測系統,并進行了三維掃描監測。目前已獲得該地區顆粒物分布信息,查明了當地污染物對污染形成的影響,為今後的環境控制、污染排放控制、污染擴散分析和綜合決策提供了科學依據。

通過激光雷達的區域掃描和導航觀測,不僅可以監測獨山子地區大氣邊界層的結構和時空演化特征,還可以實時分析邊界層厚度對環境質量的影響以及diff的優缺點。通過對企業和工廠密集區的水平掃描和導航觀測,找出和确定污染排放源和污染物擴散。發現重點排放企業和工廠環保部門可以進一步開展全天候監測和控制,減少污染源對環境空氣質量的不利影響。

除新疆外,河南、河北兩省還開展了激光雷達大氣顆粒物導航觀測裝置的應用,雷達監測發現的異常污染源有助于确保所有排放源企業進行治理,确保顆粒物排放達标。

針對局部污染、粉塵輸入、外生輸入和局部污染物重疊造成的霧霾污染的發生過程,分别選取3個典型案例,利用粒子激光雷達分析了污染物的時空分布特征。結果表明,當局部污染發生時,污染物開始從地面垂直向上擴散,擴散高度約為1km。在嚴重污染過程中,氣溶膠的日平均垂直消光系數随海拔高度的變化而偏離指數衰減特性。在海拔800米處有一個很大的消光系數層。消光系數在2.5 km-1800 m以下幾乎不變,約為0.3 km-1。結果表明,在重污染過程中,存在着一層較厚的顆粒物分布,削弱了污染物在地面附近的垂直擴散率,形成聚集效應,造成大面積的空氣渾濁。當有外來粉塵輸入時,激光雷達可以清晰地監測污染物質輸入的全過程。沙丘突然出現在海拔2-3公裡處。污染物質的去極化程度大于0.3。随着塵粒的重力沉降,砂體的等值線在垂直方向上不斷增大。砂體的輸入使近地表粗顆粒的質量濃度增加,大于細顆粒的質量濃度。在第三種情況下,激光雷達清楚地監測到在1.8-3km高度上大量球狀細顆粒的突然出現。研究還發現,污染物質的演化特征與近地環境不同。近地表污染物随時間垂直擴散,擴散高度在12:00左右大于1.8km。高海拔地區的污染物逐漸進入邊界層,與地面附近擴散的污染物混合,造成局部霧天。綜上所述,顆粒物激光雷達監測設備能夠清晰地捕捉污染物的垂直結構特征,對不同的造霧過程進行三維分析,實現對大氣複合污染的監測和機理評價。

顆粒物激光雷達監測設備

傳統的大氣監測設備主要監測地表附近的污染特征。雖然它能提供實時的空氣質量數據,但缺乏有效的手段來描述整個大氣變化過程。無錫中科光電科技有限公司的“大氣顆粒物監測激光雷達”新技術填補了該領域的空白,實現了大氣中所有顆粒物的三維動态監測,包括臭氧污染活動的時間和空間。

據公司營銷管理部經理介紹,這項技術利用了微粒物質的“消光效應”。它不僅能對PM1甚至PM0.5等較細顆粒物進行監測,還能動态反映大氣污染的過程、特征和來源。同時,顆粒物激光雷達監測設備可以通過細顆粒的形狀判斷霧霾的成分和污染源,無論是局部污染、外部運輸污染還是高空沉積污染。

實時移動監測大氣質量

20國集團峰會期間,阿里巴巴在杭州投入使用大氣環境立體綜合觀測車項目。這是世界上能夠實時移動監測大氣質量的觀測車。“大氣顆粒物監測激光雷達”技術的應用是将激光雷達安裝在汽車上,并對其進行調試,使其能夠在汽車上進行大氣監測。

據報道,觀測車可以對關鍵排放區域進行掃描監測,并在掃描路徑上繪制污染物的排放強度和空間分布。此外,觀測車攜帶的三維觀測設備能在很短的時間内觀測污染過程,并能準确地找到污染物的高度,及時獲得“污染體”運動的速度和方向等一手信息。

建立一站式預警系統

目前,中科光電的“激光雷達”監控設備已在全國各省市陸續投入使用。阿里巴巴一次購買60多台,市場占有率達到60-70%。同時,以“一個信息監控中心”、“一個産品驗證中心”、“五個分站”為核心建設内容,中科光電構建了無錫新區從高空到近地“天地一體化”的智能監控網絡,并建立了一站式的智能化綜合監控系統。大氣複合污染(霾)分級監測分析預警系統。

顆粒物激光雷達監測設備系統建成後,監測數據可自動采集、傳輸、審核、處理和上報,實現了霧霾污染的區域特征、機理研究、預測和科研應用,為大氣污染監測和政府部門提供輔助支持。決策。值得一提的是,該項目利用遙感激光雷達實現了大氣邊界層的探測,填補了國内大霧霾下高空探測的空白。

 

顆粒物激光雷達監測設備