無人機(jī)和傳感器監(jiān)測(cè)火山噴發(fā)活動(dòng)

無人機(jī)和傳感器監(jiān)測(cè)火山噴發(fā)活動(dòng)

借助現(xiàn)代傳感器技術(shù)監(jiān)測(cè)火山氣體數(shù)據(jù)，對(duì)于了解火山爆發(fā)的原因至關(guān)重要。但對(duì)科研工作者來說，靠近火山開展科研，是一項(xiàng)非常危險(xiǎn)的工作，也會(huì)給后勤運(yùn)輸帶來很大挑戰(zhàn)。目前，借助無人機(jī)技術(shù)，國外研究人員已能高效地將檢測(cè)裝置部署到位，不但能把風(fēng)險(xiǎn)降到最低，而且也能提高傳感器數(shù)據(jù)的收集效率。下面是兩則與此相關(guān)的應(yīng)用案例。

該裝置配備的氣體監(jiān)測(cè)傳感器，可監(jiān)測(cè)多種有毒氣體。

英國研發(fā)出無人機(jī)載火山監(jiān)測(cè)裝置

英國布里斯托爾大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種輕量級(jí)火山活動(dòng)情況監(jiān)測(cè)裝置，這種精密儀器，不但能在火山的嚴(yán)酷環(huán)境中持續(xù)工作，且可由無人機(jī)搭載，從而避免人員遇險(xiǎn)。

這一新裝置被稱為“龍之蛋”，小巧輕便，內(nèi)部配備了能對(duì)溫度、濕度、震動(dòng)，及多種有毒氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的傳感器。由于整個(gè)裝置重量控制較好，研究人員可直接用無人機(jī)把它放置在火山口附近。裝置能將收集到的數(shù)據(jù)，傳回遠(yuǎn)處的工作站，進(jìn)行火山災(zāi)害評(píng)估。

更重要的是，這個(gè)裝置通常處于節(jié)電狀態(tài)，直到其中一個(gè)特殊的探測(cè)器，感測(cè)到火山活動(dòng)帶來的震動(dòng)時(shí)，才會(huì)喚醒其他探測(cè)器和傳感器，使整個(gè)裝置進(jìn)入全面工作狀態(tài)。這類特殊探測(cè)器所需能量很少，目前已在意大利一座火山上開展過實(shí)地測(cè)試。

研究團(tuán)隊(duì)表示，這種裝置仍需進(jìn)一步開發(fā)，未來有望在冰川觀測(cè)、核廢料儲(chǔ)存設(shè)施安全檢測(cè)等場(chǎng)景中發(fā)揮作用。

Black Swift S2小型無人機(jī)系統(tǒng)

NASA利用無人機(jī)監(jiān)測(cè)火山噴發(fā)活動(dòng)

在世界上，每年大約有50到60個(gè)活火山發(fā)生大爆發(fā)，造成的健康和經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)涉及10億人，其中便包括對(duì)于氣候和航空的危害。比如，2018年1月下旬，菲律賓馬榮火山爆發(fā)，超過7萬人安全撤離。這一重要通知，便是監(jiān)測(cè)部門基于事故發(fā)生前兆而進(jìn)行的及時(shí)通報(bào)。二氧化碳增加排放量是火山正在恢復(fù)和可能爆發(fā)的最早指標(biāo)之一，但在很多火山上，尤其是在熱帶地區(qū)，很難將這些儀器放在火山上。

為更好地了解火山活動(dòng)及帶來的后果，提高火山噴發(fā)的規(guī)劃和預(yù)警能力，2018年1月，美國國家航空航天局實(shí)驗(yàn)室（NASA）便與該國企業(yè)合作，希望通過測(cè)量和監(jiān)測(cè)火山口噴發(fā)的氣體，更好地了解火山活動(dòng)及其后果，并提高火山噴發(fā)的規(guī)劃和預(yù)警能力。

該項(xiàng)目在哥斯達(dá)黎加進(jìn)行，采用了一款名為Black Swift S2的小型無人機(jī)系統(tǒng)，可通過無人機(jī)飛越活火山附近森林冠層，捕獲空中的二氧化碳含量來測(cè)量數(shù)據(jù)，從而更準(zhǔn)確地測(cè)量存在于從通風(fēng)口、包括被樹冠遮蔽的火山范圍內(nèi)釋放的氣體化合物，以幫助量化火山的生命周期。

這款小型無人機(jī)系統(tǒng)帶有多種氣體傳感器

據(jù)了解，這款無人機(jī)配備了測(cè)量火山噴發(fā)過程中能感應(yīng)二氧化碳和水蒸汽的傳感器。未來，該無人機(jī)系統(tǒng)還可包含可測(cè)量甲烷、硫化氫和二氧化硫的傳感器，用于評(píng)估火山顆粒大小和分布的濁度計(jì)，以及用于分析壓力，溫度，濕度和三維風(fēng)向的大氣探頭。

相關(guān)研究證明，二氧化碳的排放水平，可用來測(cè)量和預(yù)測(cè)火山爆發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。從火山噴口和裂縫，噴氣孔和擴(kuò)散側(cè)翼排放物釋放到大氣中的氣體濃度增加表明爆發(fā)的可能性更高。通過研究這種氣體混合物的組成并監(jiān)測(cè)其組成的波動(dòng)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)他們可以更好地預(yù)測(cè)火山爆發(fā)的可能性。