无人机尾气检测方案

项目背景

我国沿海港口城市的空气污染中有相当一部分来源于船舶尾气，因此我国开始逐步限制船舶燃油中的硫含量以减少造成的污染。

2020 年，为贯彻落实关于加快推进生态文明建设、打好污染防治攻坚战和打赢蓝天保卫战的部署，交通运输部海事局公布《2020 年全球船用燃油限硫令实施方案》与《船舶大气污染物排放监督管理指南》正式施行，对船舶尾气限制排放提出了更高的 要求：要求各类海船在内河排放控制区应当使用硫含量不大于0.1% m/m 的船用燃油（原为沿海海船不大于0.5 m/m，国际海船不大于 3.5% m/m），各类海船、江海直达船在沿海大气 污染物排放控制区应当使用硫含量不大于0.5% m/m 的船用燃油（原为国际海船不大于3.5% m/m），国际航行船舶在非排放控制区应当使用硫含量不大于0.5% m/m 的船用燃油（原为 3.5% m/m）。

无人机船舶尾气监测解决方案

无人机搭载大气移动监测系统，配合实时数据分析软件，即形成一套完整的尾气监测 方案：飞手在河岸或巡航船上操作无人机，在视距内飞行至船舶排气烟羽附近（下风 区），快速进行尾气污染物测定，同时，利用科学先进的数据算法进行硫碳比实时计算，并在软件中呈现出该船舶燃油的硫含量预估值，从而帮助监管机构完成快速、准确、远程 的初步筛查工作。与常规环境监测不同，船舶尾气中常含有高浓度 SO2、NOx、VOCs 以及 CO2，而电化 学传感器对高浓度组合气体存在较为明显的交叉敏感现象，因此需要利用机器学习算法对交 1叉敏感进行补偿，才能得到较为可靠的硫含量测算数据。无人机作业时，可先在无排放的空 气中进行测定，获取相应气体组分的背景浓度值。无人机飞至船舶尾气烟羽下方，保持定距跟随 1 分钟左右，即可在地面端软件查看该船舶实时的硫含量预估值。与此同时，地面端软件支持远程部署，指挥大厅也可实时看到无人机航拍画面与监测数据。

无人机尾气检测相对于传统人工检测优势

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更高效

相比传统的登船检查方法，无人机搭载无需登船，就能实现快速远程在线监测。平均仅需3分钟，即可在软件中预测出每艘船的燃油硫含量，从而让进一步的登船抽 检更有针对性，提高工作效率、减少工作量。

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更精准

同样是嗅探法，定点嗅探法需要靠风将尾气吹至监测点位方能有效，被测船舶只能位于上风向，且受风速限制过多，风速过小则因扩散不远而“嗅”不到尾气，而风速过大 则因尾气稀释过度而“嗅”不出尾气。相比之下，无人机可以主动追踪和近距离接触船舶尾气，不存在“嗅”不到或“嗅不出的情况，加上科学的反推算法，让监测结果更精准。

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应用范围更广

传统的登船检查方法，仅能在船舶靠港停泊时登船检查，定点嗅探方法也因风速风向的限制，只适合于船舶必经的狭长航道附近的岸、桥、灯塔等靠近航道的位置。而无人机嗅探可以不受风力和位置约束，除了可在港口附近作业，也适合大江大河等开阔海 域的巡航式检查，例如船舶排放控制区边界附近。

测试案例

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案例一

工作人员从海事基地乘船出江，在主航道侧方停船后，无人机搭载气体检测仪器， 对过往的十几艘船只进行船舶尾气监测。通过配套软件实时可视化分析，自动测算出某海轮燃油硫含量超过了 0.5% m/m，可作为重点检查对象进行进一步现场抽检与实验室送检。

（无人机搭载红外相机，协助判断烟囱排放口位置）

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案例二

无人机搭载气体检测仪器，对周边区域进行了船舶尾气测定。由于海事处 附近限速 7 节，船舶基本都会在这个航段减速，不踩油门或关闭发送机，因此在海事处门 口的航段测量时，实时可视化分析软件中预测的燃油硫含量数值没有太大变化。出了限速 区域后，软件中显示相关参数数值急剧上升，不过从整体的测量结果来看，并未显示附近存在燃油硫含量超标的船只。