温度分布

1月18日，国家科学技术奖励大会在北京召开，由总局推荐的“基于拉曼散射的新型分布式光纤温度传感技术与工程安全监测应用”科技成果获得2012年度国家科技发明二等奖。　　由质检总局推荐，中国计量学院张在宣教授牵头完成的“基于拉曼散射的新型分布式光纤温度传感技术与工程安全监测应用”项目围绕工程火情监测及预警、智能电网等检测所面临的分布测温准确性、测量快速性、定位报警可靠性三个关键问题，主要发明了：新型分布光纤拉曼散射温度传感系统及解调、定标技术 新的温度传感脉冲编码解码等信号处理技术 双波长自校正和集成拉曼放大技术 分布光纤拉曼测温应用新技术。项目成果广泛支持公安消防所、煤科院等50余家单位的科研、生产和工程 成功用于上海长江隧桥等20多个省、市、自治区的600多个重大工程的安全监测。直接经济效益和社会经济效益十分显著。

p style="text-align: justify text-indent: 2em " 由中兴通讯股份有限公司牵头的国家重点研发计划“重大科学仪器设备开发”重点专项“分布式光纤应变监测仪”项目经过近两年的努力，突破了高空间分辨率技术、超长距离测量技术和高精度布里渊信号处理等关键技术，开发出分布式光纤应变监测仪样机。近日，项目顺利通过了科技部高技术中心组织的中期检查。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "分布式光纤传感以光纤作为传感器，其测量参数包括应变和温度等，可以实现空间上的连续测量，监测点位可达百万个，测量距离可达百公里，具有传统点式传感器不可比拟的优势，是大尺度基础设施结构健康监测和大范围地质灾害监测最有效的技术手段。目前国内高性能分布式光纤传感监测仪主要依赖国外进口，国内还不能实现厘米级超高空间分辨率和百公里超长距离产品供货。该项目通过采用差分脉冲对技术和双频激光扫描技术，所开发的可工程化应用的分布式光纤应变监测仪，具有厘米级空间分辨率和百公里测量距离，已成功应用于油气管道、高速铁路、高压输电线、大型桥梁和山体滑坡监测等领域，中国公路学会组织的科技成果鉴定认为该项目整体技术达到了国际领先水平。开展分布式光纤应变监测仪的自主化研究，对于提高我国大型基础设施、大型结构装备和地质灾害的安全监测能力，提升公共安全水平，以及减小经济损失和社会影响具有重要意义。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "该项目下一步将加强仪器小型化设计，提高产品的工程使用灵活性；进一步加快工程应用示范及产业化推广等工作。 /p

到底是一楼灰霾重还是30楼重?很多专家认为楼层越高，空气会越清洁，但是在相同水平层面分布是比较均匀的。不过，上海交通大学彭仲仁教授的团队利用无人机监测后发现，在逆温条件下PM2.5楼层分布规律和之前专家的预测并不完全一致。他们将飞机从地面一直往上飞，发现从300多米往上一直到500米，PM2.5的浓度反而越来越高，再继续往上污染浓度又急剧下降。　　学生自制PM2.5监测大杀器　　目前人们研究PM2.5以及空气中其他污染物在垂直空间的分布情况，主要是依赖在高层建筑物上建设监测站点，条件非常受限，所得到的数据非常少。上海交通大学智能交通与无人机应用研究中心主任彭仲仁教授发明了一个“大杀器”。他直接在不同高度测数据，PM2.5在不同地方、不同高度的分布情况一目了然。　　彭仲仁的学生根据需要，组装了一部无人机。考虑到飞机要比较长时间在空中飞行监测，他们选择了可以在空中飞好几个小时、烧汽油的固定翼飞机。因为烧汽油会产生废气，他们将排气管放在飞机尾部，飞机头的位置要搭载监测仪器的平台，这样废气和仪器的距离就比较远了。彭仲仁说，只要不是顺风飞，尾气就不会影响到监测结果，如果是在逆风方向飞行，数据就更可靠了。　　此外，监测仪器那么大，无人机怎么能拖得动?仪器在飞机上怎么控制?这个问题比较棘手。不过美国的空气监测设备厂家解决了这个问题，专门为他们的飞机量身定做了一批监测仪器。彭仲仁说，经过比对，这些小型设备和大型设备监测出来的数据基本差不多，于是监测PM 2.5的“大杀器”就完成了。　　实测数据显示锻炼还是早上好　　到了开始使用大杀器的时候。他们首先确定飞行的区域为一个四公里乘以四公里的正方形范围内，飞行时间分别分布在上午和下午的四个不同时段。飞机起飞之后，让飞机每上升100米就围绕这个正方形盘旋一周然后继续爬升，通过控制装载在飞机上的仪器记录下不同时间，不同位置的PM 2.5浓度。　　监测数据显示，PM 2.5的浓度在清晨6：00-7：30左右最低。随着太阳的逐渐升起，辐射量增加、空气温度升高，人们开始外出活动，污染物排放开始积累，PM 2.5的浓度也随之升高。所以，锻炼什么时候好?从空气污染的角度来看早晨更合适。在水平方向，此前有专家认为，非常细小的PM 2.5在空中的分布是比较均匀的。但彭仲仁团队监测到的实测数据显示，相比PM 10的空间分布确实要均匀很多，但PM 2.5同一水平位置的分布没有此前推测的那么均匀。彭仲仁说，这表明即使在小范围内，PM 2.5浓度仍因风向、地面排放、外部传输等原因呈现不均匀分布。　　而且有一次实测数据发现，PM 2.5也并不完全遵循高度越高PM 2.5浓度越低的规律。有一次他们将飞机从地面一直往上飞，发现从300多米往上一直到500米，PM 2.5的浓度反而越来越高，再继续往上污染浓度又急剧下降。查看温度才发现，气温也是随着地面升高而升高的，而不是每上升100米下降0 .6℃，因此判断300米到500米的这一高度区间恰好有一个逆温层，导致污染物难以扩散。　　链接　　广州借助“小蛮腰”研究PM2.5垂直分布规律　　此前一篇网络帖子中，自称“退役”售楼部小姐称，千万别买9楼到11楼的房子。因为这三层楼的高度是PM 2.5的最爱，是空气最脏的位置。这篇文章的论断很快就被专家和监测人员用理论和数据证明不靠谱。　　在PM2.5的垂直分布规律上，研究的城市并不多。广州借助“小蛮腰”，较早研究了广州PM2.5的垂直分布规律。根据广州市环境监测站的研究，在几十米以下的高度，PM2.5的浓度其实差别不大，越往高处PM2.5浓度越低，空气也就越清洁。但这只是小蛮腰所在位置的监测数据，其它地方是这样吗?中山大学的范绍佳教授曾表示，具体到某栋楼某个楼层，差别是非常大的。因为局部地区的扩散条件、小气候都不一样，一栋楼前面有一口池塘和没有一口池塘情况可能都不一样，根本没办法比较。