无人机+传感器技术”英国Alphasense传感器助力船舶尾气监测

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航运业是世界经济发展中重要的基础性和服务性行业。然而，随着航运贸易量增速，同时不得不重视起来的是航运业带来的环境污染问题。这其中，就涉及到由船舶产生的气体污染物已成为世界大气污染的主要源头之一，所以船舶废气检测尤为重要。
船舶对大气污染的主要来源是船用柴油发动机燃烧，主要气体污染物有氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、颗粒物(PM)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)。
2020年，对航运业来说是史上最严减排措施元年。除了 MARPOL 公约附则四和 NOx Technical Code 技术章程中对 NOx 的排放限值规定外，同年3月开始全面强制实施 IMO 2020 限硫令。
对船舶尾气限制排放提出了更高的要求：各类海船在内河排放控制区应当使用的船用燃油硫含量，分别从以前的国际海船不大于3.5% m/m、沿海海船不大于0.5 %m/m，统一改为了不大于0.1% m/m；各类海船与江海直达船在沿海大气污染物排放控制区、国际航行船舶在非排放控制区应当使用的船用燃油硫含量，都统一改为了不大于0.5% m/m
由于不同硫份含量的柴油之间存在较大的价格差异，如果没有有效的监管方法，期望船主自觉使用更高成本的低硫柴油并不现实，因此，海事部门需实地检查船舶是否使用低硫油。
传统的检查方法：
一是人工登船，检查航海日志中的换油记录、抽取油样进行检测等，并将数据纳入统一的数据分析系统，通过分析划定重点监控船舶，但这样的抽检带有盲目性和滞后性，检查效率不高。
二是使用船用燃油硫含量快速检测仪进行检测，相对来说效率有所提升，但是依然需要登船进行现场测定，每次都需要出动大批人马，工作流程也比较复杂。

无人机监测船舶尾气方案
过去，监管部门对于船舶尾气污染物排放量的检测方式，大多是采取登船取样、送检第三方或者使用快检仪检测。存在检测效率低、在航船舶检测困难、目标随机性较大等缺点，一定程度上制约了监管部门执法效果。
“无人机+传感器技术”与传统的登船检查方法相比更高效、更精准、应用范围更加广泛。无人机搭载传感器无需登船，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检查更有针对性，提高工作效率、减少工作量。无人机嗅探灵活机动，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，加上灵嗅科学的反推算法，让监测结果更精准。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。
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。接着，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。
无人机搭载英国Alphasense传感器检测SO2、NOx、VOCs以及CO2气体浓度，PPb级别高精度气体传感器NO-B4、NO2-B43F、SO2-B4、MINIR、PID-AH5参数如下：