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无锡物联网三新成果金奖:大气颗粒物监测激光雷达

2019-09-20 15:34:27 来源:无锡市物联网产业协会

秋雨一何碧,山色倚晴空,金色的秋天就这样到来了。秋天,也象征着成熟,意味着丰收。

由无锡中科光电技术有限公司研发的大气颗粒物监测激光雷达不仅成功应用于全国多地的蓝天保卫战中,并一举斩获2019世界物联网博览会新技术新产品新应用金奖。

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作为灰霾天气的主要元凶,大气颗粒物一度成为环保热词,但传统的探测仪器和方法只能获取近地面的观测数据,无法获取大气颗粒物的空间分布信息。

中科光电根据应用需求,创新性地采用高能量脉冲激光作为探测光源,通过研发双波长雷达发射光学专用消色差扩束系统、物联网灰霾探测数据采集系统,优化多波长融合的颗粒物时空分布反演算法等技术创新,实现大气颗粒物监测激光雷达的产业化。

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该产品具有探测距离远、空间分辨率高、探测精度高、探测盲区小等优点,经江苏省工业和信息化厅组织鉴定项目产品整体技术达到国内领先水平,填补了国内在大气环境监测核心设备自主研发的空白,进一步改变我国环境监测技术和设备落后且长期依赖国外进口的局面,显著提高我国在高端环境监测仪器行业的国内国际竞争力。

大气颗粒物监测激光雷达可以连续自动监测从近地面到10多公里高度的立体空间范围内雾霾分布情况,使原来单一的近地面测量观测模式变为近地面与空间立体监测为一体的综合立体观测模式,有助于准确全面掌握大气污染状况,认清灰霾发展的规律的时空演变过程,为加快改善环境空气质量,全面实现天蓝气清的环境质量提供强有力的技术支撑。

新技术/新产品/新应用创新点

1、自主设计开发“双波长三通道光机系统”,实现多波长共用一套发射系统和接收系统,提高光学系统的可靠性和稳定性;开发光学同轴度设计模拟软件,持续优化“双波长三通道”光机系统设计,实现激光雷达信噪比白天优于15dB、夜间优于60dB,空间分辨率7.5m,探测盲区75m。

2、转换与单光子技术相融合的采集模块,有效提高探测距离和探测高度。

3、创新提出动态参考点算法,解决参考点静态选取导致的消光系数反演异常的问题。然后动态参考点的基础上,再用梯度法进行大量优化,解决多层气溶胶结构、有云干扰、信噪比差等情况下边界层绘制问题,实现响应时间从100ns缩短到20ns。

4、创新开发“大气环境监测综合分析诊断系统”,实现环境空气质量大数据准确分析与诊断。

“慧眼”识霾,打赢蓝天保卫战

自蓝天保卫战打响之后,大气颗粒物监测激光雷达已经助力多地的空气质量改善。以江苏省为例,中科光电在淮安等地开展驻场技术服务,利用大气颗粒物激光雷达等装备构建地空天一体化立体监测网络,打造基于物联网技术的信息化平台,并构建本地化服务,第一时间发现污染热点并向主管部门发送污染信息,第一时间掌握污染处置情况。

正是这样横向到边、纵向到底的及时、高效的工作模式,让驻地实现了精细化、精准化大气污染防治,管控效果立竿见影。由中科光电提供驻场服务的淮安、宿迁、镇江等地PM2.5同比降幅居江苏省前三名。

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成绩和荣誉激励着中科光电人继续奋进,正如中科光电总经理万学平先生所言,面向未来,中科光电人将不忘初心,继续努力,为国家的环境空气质量持续改善做出更大贡献。


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