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大气颗粒物监测激光雷达产品简介

实验室资讯网时间:2018-11-18 点击: 百度搜索

【导读】一、大气颗粒物监测激光雷达产品简介 大气颗粒物监测激光雷达基于米散射的工作原理:激光器发射532nm波长的脉冲激光,经准直扩束后进入大气,与大气中的颗粒物相互作用,产生后向散射光,散射信号被望远镜系统接收,汇聚至光学检偏系统,形成532nm平行、532nm垂直的两个通道信号,经光电探测系统......
TAG标签: 激光雷达 气溶胶激光雷达 大气颗粒物监测
一、大气颗粒物监测激光雷达产品简介
  大气颗粒物监测激光雷达基于米散射的工作原理:激光器发射532nm波长的脉冲激光,经准直扩束后进入大气,与大气中的颗粒物相互作用,产生后向散射光,散射信号被望远镜系统接收,汇聚至光学检偏系统,形成532nm平行、532nm垂直的两个通道信号,经光电探测系统和信号采集系统,由计算机反演出大气颗粒物的消光系数和退偏振度系数空间分布,进而描述被探测的大气质量情况。。大气颗粒物激光雷达由扫描系统,光学收发系统,数据采集系统三部分组成。
大气颗粒物监测激光雷达产品简介
图 大气颗粒物激光雷达外观及系统架构
大气颗粒物监测激光雷达产品简介
室内 室外 车载
二、技术参数
  时间分辨率:2s-30min可调;
  空间分辨率:5m、7.5m、15m可选;
  工作波长:532nm;
  电源:220V±10%,50-60Hz;
三、产品特点
  扫描速度快:最快20分钟出一幅分析结果;
  基于振镜的扫描方式,相较于整机系统旋转,稳定性强,防雨雪、防雾、防凝露;
  能够实现走航观测(边走边测);
  完全实现编程控制垂直、扫描交替工作,仰角自动调整,自动避开障碍物。
四、应用案例
  1、外源传输与局地污染判识
  11月29日11时受高空污染外来输送沉降的影响近地面颗粒物浓度逐渐累积,11到16时出现中度污染,16时以后污染积累加重。
大气颗粒物监测激光雷达产品简介
消光系数
空气自动站颗粒物浓度
  10月15日0时到11时受局地污染影响,边界层高度小于600m,空气自动站颗粒物浓度处于中度污染;11时之后边界层开始抬升,颗粒物污染浓度扩散降低,16时以后恢复到良的状态。

大气颗粒物监测激光雷达产品简介
大气颗粒物监测激光雷达产品简介
消光系数
大气颗粒物监测激光雷达产品简介
空气自动站颗粒物浓度
  2、高架源排放监测
  2016年4月10日在某市冶金工业区西北进行仰角6°水平扫描,监测结果显示在距扫描点位较近的区域扬尘污染较重,与该路段有大量大型货车经过有关。在扫描点位南偏东大约1.8km处出现高架污染源排放;监测期间风向为东北风,污染气团向西南方向扩散,影响范围较广;卫星地图显示该区域的高架排放烟囱。
大气颗粒物监测激光雷达产品简介
消光系数与卫星图像
  2016年4月13日12:23-13:21在同一位置进行仰角6°水平扫描。扫描点位西北区域为裸露地表,在西北风的影响下整个西面区域的都具有较重的污染现象。东北区域地表植被覆盖率较高,地表裸露度较小,没有明显的颗粒物排放源。监测到点位东南方向高架点源正在排放污染物,东南方向距离2km左右,高度200m左右监测到扩散的烟羽。
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消光系数
  3、夜间排放监测
  2016年5月3日17时到4日2时在某工业区东北大约1.5km处进行扫描监测。结合多次扫描结果可以推断该铝厂在3日夜间21:30左右到4日2:00左右具有颗粒物偷排现象。
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消光系数 

  3日21:30左右到4日2:00左右偷排阶段最近自动站点浓度上升,偷排结束后污染逐渐扩散,自动站点浓度下降。
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空气自动站颗粒物浓度
  4、扬尘(浮尘)监测
  2016年5月2日在某市北部拆迁废墟地进行了多次扫描,当时的风向以西北风为主,监测期间出现多次短时小型沙尘气团过境。16:38小型沙团从监测点位东侧传输过境,持续时间大约4分钟,点位正南方没有受到该次沙团的影响,自动站东北风向出现高退偏值,但此时站点颗粒物浓度为50μg/m3,处于监测时段较低位置。18:19再次出现短时小型沙尘气团过境(如图),持续时间大约7分钟自动站位于高退偏期区域内,PM10浓度上升到63μg/m3。21:46自动站西南部出现高值,影响区域并未波及到自动站位置,PM10浓度大幅度下降。
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现场照片与退偏振比
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空气自动站颗粒物浓度
  5、港口船舶污染监测
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扫描雷达消光系数结果
  2016年2月26日在某市进行扫描监测。
  16:00的监测结果发现站点东南方出现多条污染传输带;19时的监测结果发现站点西北边出现两条消光系数较高的污染传输带。
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扫描雷达消光系数结果
  21:00发现站点西南方出现高消光污染带,污染带浓度整体呈现北高南低的分布特征;且在下一轮的扫描中,污染带向东南方扩散,结合锥形扫描的特点,可判断出污染源区位于监测点西方约800m处。
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空气自动站颗粒物浓度
  最近空气自动站的数据显示,受西南污染传输带的影响,颗粒物浓度在20:00开始升高,并在21:00PM2.5的浓度达到150μg/m3。
  6、区域面源污染分布监测
  2016年4月28日6:37~7:03在某市某河的某桥梁上做仰角12°扫描监测,该河为A区与B区行政边界,监测结果显示A区的污染边界层高度200m左右,而B区污染边界层高度在270m左右,A区近地面污染比B区严重。
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消光系数
  2016年4月28日16:30~16:41在该市某立交桥进行扫描监测,监测结果显示监测点位北偏西与北偏东距离0.8~1.8km出现两条带状污染气团,与其下方工业园的排放有关。
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消光系数
  7、城区污染走航监测(一)
  2016年4月18日晚监测车沿某市外环进行走航监测。受环线北部山地地形阻隔影响,东西两侧的区域呈现出截然不同的污染特征。
山地东部雷达监测结果显示出高消光低退偏特性,颗粒物污染整体以细颗粒为主其中主要成因可能是受到工业区排放的影响。
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消光系数
  山地西部地区雷达监测结果显示出低消光高退偏特征,颗粒物污染整体以粗颗粒为主,其主要成因可能是与周边的建筑工地施工有关。
  山地西部地区雷达监测结果显示出低消光高退偏特征,颗粒物污染整体以粗颗粒为主,其主要成因可能是与周边的建筑工地施工有关。
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退偏振比
  8、城区污染走航监测(二)
  2016年4月25日13:46~17:41监测车沿某市外环进行逆时针走航监测,14:25左右监测到南外环上空2.3~2.6m高度出现污染输送带,经后向轨迹分析,该污染带来自该市东南方向。15时左右,进入东外环后,近地面污染开始加重。北外环受城区建筑施工影响扬尘污染重。
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消光系数
  注:起点选自走航车在4月25日14时,起点高度选择500米,1000米,2500米,后向追迹6个小时
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退偏振比
  9、污染跨界传输走航监测
  2016年4月移动监测车从A市沿某国道驶向C市,并进行了垂直方向走航观测。
  消光系数图像显示该国道上污染集中分布在人口聚集的城乡路段,可能是国道在近城镇路段车速放慢,车辆密集有关。
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消光系数
  退偏振比图像显示该国道低空有较重的粗粒子污染,道路扬尘的影响较大;车辆行驶至b县时,监测路径上空出现沙尘传输带。当时主导风向为西南风,监测结果显示在c县附近发生沉降,并影响到北方的安阳。
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退偏振比
  伪彩图清晰的展示出走航监测捕捉到的沙尘输送过程;沙源地在b县西面,沙尘在c县发生沉降,随后的输送路径受低空西南风影响,进而影响到北面的C市城区。
大气颗粒物监测激光雷达产品简介
退偏振比伪彩图与后向轨迹(来自NOAA)
  注:图a为退偏振度系数伪彩图,图b为起点选自走航车在4月9日14时,起点高度选择500米,1000米,2500米,后向追迹24个小时的后向气流轨迹,图c为起点选自走航车在4月9日15时,起点高度选择500米,1000米,2500米,后向追迹24个小时的后向气流轨迹
  10、工业园区走航监测
  2016年5月12日在某城市工业区进行走航监测。
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退偏振比
  退偏出现高值处有一家新兴的模具专业制造企业,可能受此影响,该位置出现退偏高值。
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卫星图像
  退偏出现高值段有一家城市轨道交通公司与一处工业仓库,该路段植被覆盖少,大多为裸露土地,来往车辆较多,地面扬尘污染较为严重,导致此路段走航监测结果退偏较高。
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卫星图像
(本文来源:聚光科技 )

(责任编辑: 龙景)

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