激光雷達

丁媚英

3D可視型激光雷達用于環(huán)保執(zhí)法，能及時發(fā)現(xiàn)疑似問題企業(yè)，有針對性地開展執(zhí)法，避免了監(jiān)控巡查的盲目性，使執(zhí)法更精準、高效。

過去，面對環(huán)境污染，環(huán)保部門往往是通過加大執(zhí)法巡查力度或根據(jù)群眾的投訴舉報進行處理。如今，利用激光雷達這一高科技手段對空氣質量進行全天候監(jiān)測，或將改變這種被動格局。

日前，佛山首次嘗試用3D可視型激光雷達設備監(jiān)測空氣質量。該設備可24小時不間斷監(jiān)測10公里半徑范圍內的顆粒物和氣溶膠等濃度情況，直觀地對城市污染源進行監(jiān)測與追蹤，為環(huán)保部門開展污染排查提供強有力的技術支撐。更為精準的監(jiān)測數(shù)據(jù)，也將提高環(huán)保執(zhí)法的效率，讓執(zhí)法“有的放矢”。

啟用激光雷達，

有效破解污染排查難題

“SO2為21毫克/立方米、NO2為74毫克/立方米、O3-1h是9毫克/立方米、O3-8h為169毫克/立方米、PM10為113毫克/立方米、PM2.5為61毫克/立方米……”10月23日，佛山市禪城區(qū)華材職中空氣質量自動監(jiān)測站點的日均監(jiān)測結果顯示：“空氣質量：輕度污染”。

進入秋冬霧霾天氣頻發(fā)期，空氣質量監(jiān)測數(shù)據(jù)的每一次波動，無一不牽動環(huán)保人的內心。也因此，不管工作多繁忙，佛山市禪城區(qū)環(huán)境監(jiān)測站副站長占天剛時刻都繃緊著留意空氣質量監(jiān)測數(shù)據(jù)這根弦，每隔一個小時左右，就會掏出手機查看一番。自從中國環(huán)境監(jiān)測總站推出了全國空氣質量手機客戶端，定時“玩”手機，成為占天剛的工作職責之一。

據(jù)了解，禪城共有華材職中、灣華、湖涌三個固定空氣自動監(jiān)測站點，是佛山五區(qū)中空氣監(jiān)測站點密度最大的行政區(qū)。根據(jù)各個監(jiān)測站點的監(jiān)測數(shù)據(jù)，環(huán)保部門能實時掌握片區(qū)內的空氣質量狀況，進而分析判斷轄區(qū)是否存在超標排放。不過，由于監(jiān)測數(shù)據(jù)大多是反映整個區(qū)域的數(shù)據(jù)，往往難以由此判斷污染源頭。

為找出污染源頭，環(huán)保部門每每都要投入大量的人力、物力進行排查，而即使如此，仍收效甚微。特別是經過近幾年的產業(yè)結構調整和排污企業(yè)綜合整治，禪城區(qū)本地工業(yè)企業(yè)污染物排放總量相對較少，目前空氣污染來源主要為交通尾氣、生活源、建筑工地揚塵以及少部分工業(yè)廢氣污染，污染源呈現(xiàn)分散化、小型化和隱蔽化等特點。

因此，對這些小而分散的污染源進行控制，勢必不能再依靠過去用大而全的覆蓋方式獲得的數(shù)據(jù)，而是要更具有針對性地進行排查。今年8月中旬，占天剛發(fā)現(xiàn)華材職中監(jiān)測站點的數(shù)據(jù)發(fā)生異常，其PM10、PM2.5等顆粒物濃度出現(xiàn)上漲。這種情況連續(xù)出現(xiàn)一周后，占天剛決定啟用激光雷達來弄清空氣污染來源。

讓人出乎意料的是，首次啟用激光雷達這一監(jiān)測技術，禪城環(huán)保部門便成功排查出了7個顆粒物排放源。根據(jù)雷達監(jiān)測出的數(shù)據(jù)以及檢測部門現(xiàn)場測試，執(zhí)法人員現(xiàn)場對違規(guī)排放企業(yè)進行了查處。

激光感知數(shù)據(jù)，精準鎖定污染源

如此“厲害”的監(jiān)測設備，到底長什么樣，又是怎么工作的呢？

走進順德區(qū)樂從鎮(zhèn)小布村氣象站頂樓的監(jiān)測站點，頂樓出現(xiàn)一個類似“望眼鏡”的儀器和一臺連著處理器的電腦?！斑@就是激光雷達？”面對疑問，北京怡孚和融科技有限公司銷售經理朱曼解釋說：“準確講，這是氣溶膠激光雷達，跟此前禪城區(qū)環(huán)保部門用的3D可視型激光雷達有些不同，但工作原理是一樣的?！?/p>

其實，激光雷達的工作原理并不復雜——雷達通過鏡頭發(fā)射出綠色激光束到大氣中，經過大氣中的分子、顆粒物（云、煙塵、海鹽等）散射，被雷達系統(tǒng)接收后將光信號轉換為電信號。而固體顆粒對光都有反射作用，激光照到不同濃度、直徑、形狀的顆粒會形成不同的回波信號。激光雷達接收到電信號后，通過計算光在空氣中的傳播時間，得到不同距離（高度）上的回波信號，從而得到沿光束發(fā)射方向的氣溶膠粒子分布情況。

而3D可視型激光雷達除了能連續(xù)監(jiān)測大氣氣溶膠的分布、分析氣溶膠的組成結構和時空演變外，還創(chuàng)新性地增加了智能掃描和攝像功能。也就是根據(jù)事先設定好的的掃描速度和角度，可精準水平掃描半徑10公里區(qū)域內污染源位置分布和污染程度分布信息，與此同時，通過可調焦攝像裝置進行拍照記錄，定點監(jiān)測工業(yè)煙塵排放和城市上空環(huán)境污染物的擴散情況，準確捕獲污染源位置。激光可以感知上述信息和照片并將數(shù)據(jù)傳回，在后臺結合地圖，以不同顏色標識出不同程度的空氣狀況。

“根據(jù)空氣中顆粒物從少到多的不同，依次在地圖上直觀地以綠色、黃色、橙色、紅色標示，而圖中顯示白色的空白區(qū)域，則說明該區(qū)間有遮擋物。所以，使用3D可視型激光雷達進行水平掃描時，最好選擇在高處，如高樓樓頂，以免因遮擋而影響了監(jiān)測效果?！敝炻叴蜷_激光雷達掃描繪制圖邊向記者介紹說。根據(jù)雷達繪制的地圖，環(huán)保部門發(fā)現(xiàn)了7處黃色區(qū)域，由此判斷這些地方可能存在污染源，于是，環(huán)保部門按圖索驥，“揪出”罪魁禍首，其中包括一個沒有上揚塵治理設施的市政工地和一家設備老舊的汽車噴漆企業(yè)等。

大氣污染或將實現(xiàn)精細化治理

“以前，一些常規(guī)污染是很難發(fā)現(xiàn)源頭的，華材職中監(jiān)測站點負責整個城北片區(qū)，如果全部用人工排查，基本上是不可能完成的任務。”禪城區(qū)環(huán)保局執(zhí)法隊副隊長梁炳釗向記者介紹說，“3D可視型激光雷達能夠準確定位污染物最密集地方的經緯度，再結合執(zhí)法人員對片區(qū)內企業(yè)和工地等情況的了解，我們很快就能鎖定污染源?！?/p>

“毋庸置疑，3D可視型激光雷達用于環(huán)保執(zhí)法，能及時發(fā)現(xiàn)疑似問題企業(yè)，有針對性地開展執(zhí)法，避免了監(jiān)控巡查的盲目性，使得執(zhí)法更精準、高效。”對于3D可視型激光雷達的效果，占天剛同樣給予了肯定。但他同時也指出，“130萬元一臺設備，價格高昂，難以普及。”

“還有一個問題是現(xiàn)在整套設備包括主機和公共機，重量超過了50公斤，有點太重了，所以現(xiàn)在只能選擇車載式或固定的安裝使用方式，如果可以將硬件改得更輕巧、便捷些，就可以搭載到無人機上，避免了很多監(jiān)測的死角，也讓我們的工作人員減少設備搬運之苦，那就更好了?！闭继靹傉f。

要求越多代表著期望越高，環(huán)保人員的種種“挑剔”，其實都是為了激光雷達能更好地幫助環(huán)保部門開展環(huán)境治理工作。

對此，朱曼回應，公司第二代的產品將充分考慮并融入需求方的意見和建議，給客戶提供更多元化的服務。比如除了出售，公司也已開拓了設備租憑服務，各單位可根據(jù)使用次數(shù)或使用周期租用，以不同標準付費。

為了最大限度保障本轄區(qū)的環(huán)境空氣質量，禪城區(qū)環(huán)保部門正積極申請專項經費購置3D可視型激光雷達。我們真切希望，隨著激光雷達等高科技利器的引入，環(huán)保部門可以百分之百地尋找出污染源并對其控制，實現(xiàn)更加精細化地環(huán)保治理。