CN108872191A - 一种无人机大气污染检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机领域，涉及一种利用无人机进行拉曼检测的系统。包括云端服务部和无人机，在检测时，激光源发射激光检测大气环境的拉曼信号数据，检测前喷嘴向外喷射SERS溶胶，SERS溶胶与环境大气充分混合后，使大气的SERS信号增强。可以检测不同高度的大气污染情况；利用向大气中喷射SERS溶胶的方法增强大气检测时的拉曼信号，大大提高检测精度和大大降低的检测限，在无人机下方安装激光源和分光仪，其体积可以做的更大，且其实际使用时可以根据需要进行更换原件。

Description

一种无人机大气污染检测系统

技术领域

本发明涉及无人机领域，涉及无人机检测系统，尤其涉及一种利用无人机进行拉曼检测的系统。

背景技术

在对流层大气中，大气污染物多从近地面垂直向上或水平扩散，作为大气化学反应重要驱动力的太阳辐射则自上而下传输。因此，张成龙认为，大气环境化学研究不能只关注近地面污染，还要关注一定高度范围（特别是边界层）内的大气层结构和成分变化，否则很难全面揭示对流层实际的大气化学反应过程。此前已有多种大气环境垂直检测方法得到应用，如大气边界层塔、有人飞机、气球及气艇等。但边界层塔位置固定，高度通常在300米以下，且多建于城市地区；有人飞机只能在数百米及以上的高度飞行；气球或气艇抗风能力和移动性差，需要填充大量氦气，单次运行成本高。这些方法已经无法满足新时期大气污染研究的需求。

无人机的机动性和灵活性可以有效弥补上述缺陷，让原来不容易接近的地方变得容易到达，使大气检测真正做到动态性和立体性。”张成龙说，“农村地区不同于城市地区，它的下垫面多为农田和低矮村庄，大气污染物处于较低大气层，正好是无人机适合飞行和采集样本的高度。无人机大气立体检测系统为农村大气面源污染的深入研究提供重要工具，也为区域大气氧化性、大气光化学过程及二次颗粒物形成等深入 研究提供基础数据。

但是目前针对无人机的大气检测一般还停留在视频或者高光谱检测中，单色光透过物体后散射光的频率发生变化的现象被称为拉曼散射，拉曼检测虽然可以很好的检测大气中的一些污染物质，但是由于大气的浓度低，且不稳定，拉曼检测的信号非常弱。

而表面增强拉曼散射（简称SERS）主要是纳米尺度的粗糙表面或颗粒体系所具有的异常光学增强现象。它可以将吸附在材料表面的分子的拉曼信号放大约10⁶倍，对于特殊的纳米量级粒子形态分布的基底表面，信号的增强甚至可以高达10¹⁴倍，可以区分同分异构体、表面上吸附取向不同的同种分子等，因此在探测器的应用和单分子检测方面有着巨大的发展潜力，已广泛应用于环境，食品，化工，生物等领域。

申请号201711127924.8公开了一种一种基于无人机技术的不定点环境检测系统，基于无人机技术的不定点环境检测系统由无人机控制模块、环境感知模块、无线传输模块、地面控制模块组成；所述无人机控制模块用于手动或自动控制无人机飞行；所述环境感知模块包括环境检测单元、数据处理单元；所述无线传输模块包括接收数据单元、储存数据单元、传送数据单元；所述地面控制模块包括检测终端单元、显示单元、控制器单元以及自动飞行控制单元。本发明能够采集到精确的环境数据并进行处理，同时提高了环境检测准确度，为工作人员提供了科学且关键的信息。但是其还是利用传统的设备进行温度、湿度等各种数据的检测，检测数据少，且利用价值不高。

申请号一种201610958414.4公开一种大气环境遥感检测机构，包括无人机本体、旋翼、减震杆、起落架、太阳能光伏板、蓄电装置、无线信号通讯装置、气体采集器、传感器、采集控制单元；所述无人机本体顶端的四个边角位置设有旋翼，所述起落架通过减震杆设置在无人机本体的底部；所述无人机本体的腹部设有依次连接的气体采集器、传感器、采集控制单元，所述传感器与采集控制单元的输入端相连接，所述采集控制单元的输出端与无线信号通讯装置相连接；所述无人机本体的顶端设有太阳能光伏板，其虽然可以进行远程的控制，但是其检测的检测数据少，且利用价值不高。

申请号201721415836.3公开了一种大气气溶胶中放射性核素连续检测网，通过设置带有真空泵的收集管，可配合滤网和滤膜进行大气空气的捕捉，进行有效检测的同时，避免在杂物入侵，通过设置带有大阳能光伏组件的硅探测器，可配合无线传输器在进行有效续航的同时，进行检测数据的传输，但是其吸附大气中气体的浓度会改变，并不能实时检测大气中实际的浓度。且其没有具体公开其检测的传感器和方法。

发明内容

针对上述内容，为解决上述问题提供一种无人机大气检测系统，其特征在于包括云端服务部和无人机，云端服务部包括云端服务器、操作终端和第一无线传输模块；操作终端连接在云端服务器上，用于云端服务器的人工控制，第一无线传输模块连接在云端服务器上，用于同无人机进行数据交互；无人机包括无人机控制器505、第二无线传输模块、飞行控制模块、飞行数据模块、检测控制模块、检测数据模块；其中第二无线传输模块、飞行控制模块、飞行数据模块、检测控制模块、检测数据模块分别同无人机控制器505连接，第二无线传输模块用于同云端服务器进行数据交互；飞行控制模块连接无人机的马达，控制无人机飞行；飞行数据模块连接速度计、加速度计、高度计和GPS，实时收集无人机的飞行的速度、加速度、高度和位置数据；检测控制模块连接喷头和激光源503，喷头连接SERS溶胶罐506，用于进行拉曼光谱检测的激发；检测数据模块连接分光仪504，用于进行拉曼检测的数据收集；在检测时，激光源503发射激光检测大气环境的拉曼信号数据，检测前喷嘴向外喷射SERS溶胶，SERS溶胶与环境大气充分混合后，使大气的SERS信号增强。

所述无人机为四轴螺旋桨无人机，包括无人机主体1、螺旋桨臂2、螺旋桨3、马达4、吊架5和支腿6；其中无人机主体1包括四个侧壁101以及底膜102，四个侧壁101与底膜102围成一个上端开放的检测腔，底膜102可以拆卸；检测腔内设置有第一激光发射头103、第二激光发射头104、第一喷头105、第二喷头106、第一散射光接收头107，第二散射光接收头108；第一激光发射头103和第二激光发射头104安装在同一个侧壁101上，第一激光发射头103安装在第二激光发射头104的正上方；第一激光发射头103的发射方向垂直于第一激光发射头103所在的侧壁101的平面；第一散射光接收头107和第二散射光接收头108安装在第一激光发射头103相对的侧壁101上，第一散射光接收头107接收第一激光发射头103发出的激光；第二激光发射头104的发射方向对准底膜102的中心点，第二散射光接收头108位于第一散射光接收头107的正下方，第二散射光接收头108接收经底膜102反射的第二激光发射头104发射的激光。

第一喷头105安装在第一激光发射头103所在侧壁101的相邻侧壁101上，第二喷头106安装在第一喷头105相对的侧壁101上；吊架5安装在无人机主体1的下方，与侧壁101固定连接；吊架5由竖向梁501和横向梁502组成，横向梁502的个数为多个，竖向梁501连接在侧壁101下方，横向梁502两端固定连接于竖向梁501，横向梁502设置有连接孔，可以连接多个需要挂载的设备；激光源503、分光仪504、无人机控制器505、SERS溶胶罐506均安装在吊架5的横向梁502上。

所述激光源503连接第一激光发射头103和第二激光发射头104，分光仪504连接第一散射光接收头107和第二散射光接收头108，SERS溶胶罐506连接第一喷头105和第二喷头106；第一散射光接收头107和第二散射光接收头108内设置有滤光片，用于过滤激光源503的波长，透过拉曼散射光；检测数据模块连接分光仪504，接收分光仪504的检测数据，并得到拉曼散射光谱；飞行数据模块连接速度计、加速度计、高度计和GPS，实时收集无人机的飞行的速度、加速度、高度和位置数据；无人机控制器505将飞行数据模块和检测数据模块的数据通过第二无线传输模块和第一无线传输模块发送至云端服务器；云端服务器内设置有拉曼光谱检测模型，根据收集的拉曼光谱数据分析大气中所含污染物浓度。

所述底膜102为含有活性炭材料的HEPA，用于过滤并吸附空气中的污染物。

所述污染物为散布于大气中的多环芳香烃。

操作终端连接于云端服务器，操作终端用于输入控制指令和显示检测结果。

一种利用无人机大气检测系统进行大气检测的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：从操作终端设置特征峰位、预订高度以及待测点坐标，所述特征峰位为待测污染物的线性特征峰位，所述线性特征峰位个数为1个，预订高度最多为20个并从低到高排列，待测点坐标为1个GPS坐标；线性特征峰位即待测污染物的浓度和该特征峰位的强度为线性关系；

步骤二：云端服务器将输入的线性特征峰位、预订高度、待测点坐标发送至无人机控制器505；

步骤三：无人机控制器505控制无人机飞行至待测点坐标处，并在第一个预订高度停留；

步骤四：无人机控制器505控制喷头喷射SERS溶胶，并在喷射后立即控制激光源503，使第一激光发射头103和第二激光发射头104发射激发光；无人机控制器505控制分光仪504收集第一散射光接收头107和第二散射光接收头108接收的光谱数据，光谱数据包括所有线性特征峰位；无人机控制器505将第一散射光接收头107和第二散射光接收头108接收的光谱数据P11和P12发送至云端服务器；

步骤五：无人机控制器505依次在每个预订高度停留，并重复步骤四，发送无人机控制器505将第一散射光接收头107和第二散射光接收头108接收的光谱数据Pn1和Pn2发送至云端服务器；待所有预订高度均检测完成后，无人机控制器505控制无人机降落；其中Pn1表示第n个预订高度的第一散射光接收头107收到的光谱数据，Pn2表示第n个预订高度的第二散射光接收头108收到的光谱数据；Pn1的格式为（X,Y,Hn,Qn1），Pn2的格式为（X,Y,Hn,Qn2），其中X、Y为GPS的经纬度，Hn为高度，Qn1和Qn2为线性特征峰位的强度；

步骤六：将无人机底膜102取下进行检测，获得待测成分的浓度值M0；在取下底膜102前进行一次拉曼检测，无人机控制器505控制激光源503，使第一激光发射头103和第二激光发射头104发射激发光；无人机控制器505控制分光仪504收集第一散射光接收头107和第二散射光接收头108接收的光谱数据，光谱数据包括所有线性特征峰位；无人机控制器505将第一散射光接收头107和第二散射光接收头108接收的光谱数据P01和P02发送至云端服务器；Pn1的格式为（X,Y,H0,Q01），Pn2的格式为（X,Y,H0,Q02）；

步骤七：根据公式计算不同高度的待测物浓度Mn：

Mn=M0×(Qn1/Q02)

其中Mn表示第n个预设高度的待测物浓度。

本发明的有益效果为：

设计了一种基于无人机的大气大气检测系统，可以检测不同高度的大气污染情况；本发明利用向大气中喷射SERS溶胶的方法增强大气检测时的拉曼信号，大大提高检测精度和大大降低的检测限；本发明的无人机配置有两个激光激发头和激光检测头，同时进行拉曼检测，一个实时检测，另一个收集的数据用于计算浓度使用，在检测时同时打开避免了只启动一个时可能造成的数据误差；本发明的在无人机下方安装激光源和分光仪，其体积可以做的更大，且其实际使用时可以根据需要进行更换元件。

附图说明

被包括来提供对所公开主题的进一步认识的附图，将被并入此说明书并构成该说明书的一部分。附图也阐明了所公开主题的实现，以及连同详细描述一起用于解释所公开主题的实现原则。没有尝试对所公开主题的基本理解及其多种实践方式展示超过需要的结构细节。

附图1为本发明系统构成示意图；

附图2为本发明无人机示意图；

附图3为无人机局部的俯视图；

附图4为无人机侧视图。

具体实施方式

本发明的优点、特征以及达成所述目的的方法通过附图及后续的详细说明将会明确。

结合图1-4提供一种无人机大气检测系统，其特征在于包括云端服务部和无人机，云端服务部包括云端服务器、操作终端和第一无线传输模块；操作终端连接在云端服务器上，用于云端服务器的人工控制，第一无线传输模块连接在云端服务器上，用于同无人机进行数据交互；无人机包括无人机控制器505、第二无线传输模块、飞行控制模块、飞行数据模块、检测控制模块、检测数据模块；其中第二无线传输模块、飞行控制模块、飞行数据模块、检测控制模块、检测数据模块分别同无人机控制器505连接，第二无线传输模块用于同云端服务器进行数据交互；飞行控制模块连接无人机的马达，控制无人机飞行；飞行数据模块连接速度计、加速度计、高度计和GPS，实时收集无人机的飞行的速度、加速度、高度和位置数据；检测控制模块连接喷头和激光源503，喷头连接SERS溶胶罐506，用于进行拉曼光谱检测的激发；检测数据模块连接分光仪504，用于进行拉曼检测的数据收集；在检测时，激光源503发射激光检测大气环境的拉曼信号数据，检测前喷嘴向外喷射SERS溶胶，SERS溶胶与环境大气充分混合后，使大气的SERS信号增强。

所述无人机为四轴螺旋桨无人机，包括无人机主体1、螺旋桨臂2、螺旋桨3、马达4、吊架5和支腿6；其中无人机主体1包括四个侧壁101以及底膜102，四个侧壁101与底膜102围成一个上端开放的检测腔，底膜102可以拆卸；检测腔内设置有第一激光发射头103、第二激光发射头104、第一喷头105、第二喷头106、第一散射光接收头107，第二散射光接收头108；第一激光发射头103和第二激光发射头104安装在同一个侧壁101上，第一激光发射头103安装在第二激光发射头104的正上方；第一激光发射头103的发射方向垂直于第一激光发射头103所在的侧壁101的平面；第一散射光接收头107和第二散射光接收头108安装在第一激光发射头103相对的侧壁101上，第一散射光接收头107接收第一激光发射头103发出的激光；第二激光发射头104的发射方向对准底膜102的中心点，第二散射光接收头108位于第一散射光接收头107的正下方，第二散射光接收头108接收经底膜102反射的第二激光发射头104发射的激光。

第一喷头105安装在第一激光发射头103所在侧壁101的相邻侧壁101上，第二喷头106安装在第一喷头105相对的侧壁101上；吊架5安装在无人机主体1的下方，与侧壁101固定连接；吊架5由竖向梁501和横向梁502组成，横向梁502的个数为多个，竖向梁501连接在侧壁101下方，横向梁502两端固定连接于竖向梁501，横向梁502设置有连接孔，可以连接多个需要挂载的设备；激光源503、分光仪504、无人机控制器505、SERS溶胶罐506均安装在吊架5的横向梁502上。

所述激光源503连接第一激光发射头103和第二激光发射头104，分光仪504连接第一散射光接收头107和第二散射光接收头108，SERS溶胶罐506连接第一喷头105和第二喷头106；第一散射光接收头107和第二散射光接收头108内设置有滤光片，用于过滤激光源503的波长，透过拉曼散射光；检测数据模块连接分光仪504，接收分光仪504的检测数据，并得到拉曼散射光谱；飞行数据模块连接速度计、加速度计、高度计和GPS，实时收集无人机的飞行的速度、加速度、高度和位置数据；无人机控制器505将飞行数据模块和检测数据模块的数据通过第二无线传输模块和第一无线传输模块发送至云端服务器；云端服务器内设置有拉曼光谱检测模型，根据收集的拉曼光谱数据分析大气中所含污染物浓度。

所述底膜102为含有活性炭材料的HEPA，用于过滤并吸附空气中的污染物。

所述污染物为散布于大气中的多环芳香烃。

操作终端连接于云端服务器，操作终端用于输入控制指令和显示检测结果。

一种利用无人机大气检测系统进行大气检测的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：从操作终端设置特征峰位、预订高度以及待测点坐标，所述特征峰位为待测污染物的线性特征峰位，所述线性特征峰位个数为1个，预订高度最多为20个并从低到高排列，待测点坐标为1个GPS坐标；线性特征峰位即待测污染物的浓度和该特征峰位的强度为线性关系；

步骤二：云端服务器将输入的线性特征峰位、预订高度、待测点坐标发送至无人机控制器505；

步骤三：无人机控制器505控制无人机飞行至待测点坐标处，并在第一个预订高度停留；

步骤四：无人机控制器505控制喷头喷射SERS溶胶，并在喷射后立即控制激光源503，使第一激光发射头103和第二激光发射头104发射激发光；无人机控制器505控制分光仪504收集第一散射光接收头107和第二散射光接收头108接收的光谱数据，光谱数据包括所有线性特征峰位；无人机控制器505将第一散射光接收头107和第二散射光接收头108接收的光谱数据P11和P12发送至云端服务器；

步骤五：无人机控制器505依次在每个预订高度停留，并重复步骤四，发送无人机控制器505将第一散射光接收头107和第二散射光接收头108接收的光谱数据Pn1和Pn2发送至云端服务器；待所有预订高度均检测完成后，无人机控制器505控制无人机降落；其中Pn1表示第n个预订高度的第一散射光接收头107收到的光谱数据，Pn2表示第n个预订高度的第二散射光接收头108收到的光谱数据；Pn1的格式为（X,Y,Hn,Qn1），Pn2的格式为（X,Y,Hn,Qn2），其中X、Y为GPS的经纬度，Hn为高度，Qn1和Qn2为线性特征峰位的强度；

步骤六：将无人机底膜102取下进行检测，获得待测成分的浓度值M0；在取下底膜102前进行一次拉曼检测，无人机控制器505控制激光源503，使第一激光发射头103和第二激光发射头104发射激发光；无人机控制器505控制分光仪504收集第一散射光接收头107和第二散射光接收头108接收的光谱数据，光谱数据包括所有线性特征峰位；无人机控制器505将第一散射光接收头107和第二散射光接收头108接收的光谱数据P01和P02发送至云端服务器；Pn1的格式为（X,Y,H0,Q01），Pn2的格式为（X,Y,H0,Q02）；

步骤七：根据公式计算不同高度的待测物浓度Mn：

Mn=M0×(Qn1/Q02)

其中Mn表示第n个预设高度的待测物浓度。

SERS溶胶罐中装有SERS溶胶，所述SERS溶胶为纳米金或者纳米银的胶体，纳米金或者纳米银的粒径为50-250nm。

以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种无人机大气污染检测系统，其特征在于包括云端服务部和无人机，云端服务部包括云端服务器、操作终端和第一无线传输模块；操作终端连接在云端服务器上，用于云端服务器的人工控制，第一无线传输模块连接在云端服务器上，用于同无人机进行数据交互；无人机包括无人机控制器（505）、第二无线传输模块、飞行控制模块、飞行数据模块、检测控制模块、检测数据模块；其中第二无线传输模块、飞行控制模块、飞行数据模块、检测控制模块、检测数据模块分别同无人机控制器（505）连接，第二无线传输模块用于同云端服务器进行数据交互；飞行控制模块连接无人机的马达，控制无人机飞行；飞行数据模块连接速度计、加速度计、高度计和GPS，实时收集无人机的飞行的速度、加速度、高度和位置数据；检测控制模块连接喷头和激光源（503），喷头连接SERS溶胶罐（506），用于进行拉曼光谱检测的激发；检测数据模块连接分光仪（504），用于进行拉曼检测的数据收集；在检测时，激光源（503）发射激光检测大气环境的拉曼信号数据，检测前喷嘴向外喷射SERS溶胶，SERS溶胶与环境大气充分混合后，使大气的SERS信号增强。

2.根据权利要求1所述的无人机大气污染检测系统，其特征在于：所述无人机为四轴螺旋桨无人机，包括无人机主体（1）、螺旋桨臂（2）、螺旋桨（3）、马达（4）、吊架（5）和支腿（6）；其中无人机主体（1）包括四个侧壁（101）以及底膜（102），四个侧壁（101）与底膜（102）围成一个上端开放的检测腔，底膜（102）可以拆卸；检测腔内设置有第一激光发射头（103）、第二激光发射头（104）、第一喷头（105）、第二喷头（106）、第一散射光接收头（107），第二散射光接收头（108）；第一激光发射头（103）和第二激光发射头（104）安装在同一个侧壁（101）上，第一激光发射头（103）安装在第二激光发射头（104）的正上方；第一激光发射头（103）的发射方向垂直于第一激光发射头（103）所在的侧壁（101）的平面；第一散射光接收头（107）和第二散射光接收头（108）安装在第一激光发射头（103）相对的侧壁（101）上，第一散射光接收头（107）接收第一激光发射头（103）发出的激光；第二激光发射头（104）的发射方向对准底膜（102）的中心点，第二散射光接收头（108）位于第一散射光接收头（107）的正下方，第二散射光接收头（108）接收经底膜（102）反射的第二激光发射头（104）发射的激光。

3.根据权利要求2所述的无人机大气污染检测系统，其特征在于：第一喷头（105）安装在第一激光发射头（103）所在侧壁（101）的相邻侧壁（101）上，第二喷头（106）安装在第一喷头（105）相对的侧壁（101）上；吊架（5）安装在无人机主体（1）的下方，与侧壁（101）固定连接；吊架（5）由竖向梁（501）和横向梁（502）组成，横向梁（502）的个数为多个，竖向梁（501）连接在侧壁（101）下方，横向梁（502）两端固定连接于竖向梁（501），横向梁（502）设置有连接孔，可以连接多个需要挂载的设备；激光源（503）、分光仪（504）、无人机控制器（505）、SERS溶胶罐（506）均安装在吊架（5）的横向梁（502）上。

4.根据权利要求3所述的无人机大气污染检测系统，其特征在于：所述激光源（503）连接第一激光发射头（103）和第二激光发射头（104），分光仪（504）连接第一散射光接收头（107）和第二散射光接收头（108），SERS溶胶罐（506）连接第一喷头（105）和第二喷头（106）；第一散射光接收头（107）和第二散射光接收头（108）内设置有滤光片，用于过滤激光源（503）的波长，透过拉曼散射光；检测数据模块连接分光仪（504），接收分光仪（504）的检测数据，并得到拉曼散射光谱；飞行数据模块连接速度计、加速度计、高度计和GPS，实时收集无人机的飞行的速度、加速度、高度和位置数据；无人机控制器（505）将飞行数据模块和检测数据模块的数据通过第二无线传输模块和第一无线传输模块发送至云端服务器；云端服务器内设置有拉曼光谱检测模型，根据收集的拉曼光谱数据分析大气中所含污染物浓度。

5.根据权利要求4所述的无人机大气污染检测系统，其特征在于：所述底膜（102）为含有活性炭材料的HEPA，用于过滤并吸附空气中的污染物。

6.根据权利要求5所述的无人机大气污染检测系统，其特征在于：所述污染物为散布于大气中的多环芳香烃。

7.根据权利要求6所述的无人机大气污染检测系统，其特征在于：操作终端连接于云端服务器，操作终端用于输入控制指令和显示检测结果。

8.一种利用权利要求1-7任一项的无人机大气污染检测系统进行大气污染检测的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：从操作终端设置特征峰位、预订高度以及待测点坐标，所述特征峰位为待测污染物的线性特征峰位，所述线性特征峰位个数为1个，预订高度最多为20个并从低到高排列，待测点坐标为1个GPS坐标；线性特征峰位即待测污染物的浓度和该特征峰位的强度为线性关系；

步骤二：云端服务器将输入的线性特征峰位、预订高度、待测点坐标发送至无人机控制器（505）；

步骤三：无人机控制器（505）控制无人机飞行至待测点坐标处，并在第一个预订高度停留；

步骤四：无人机控制器（505）控制喷头喷射SERS溶胶，并在喷射后立即控制激光源（503），使第一激光发射头（103）和第二激光发射头（104）发射激发光；无人机控制器（505）控制分光仪（504）收集第一散射光接收头（107）和第二散射光接收头（108）接收的光谱数据，光谱数据包括所有线性特征峰位；无人机控制器（505）将第一散射光接收头（107）和第二散射光接收头（108）接收的光谱数据P11和P12发送至云端服务器；

步骤五：无人机控制器（505）依次在每个预订高度停留，并重复步骤四，发送无人机控制器（505）将第一散射光接收头（107）和第二散射光接收头（108）接收的光谱数据Pn1和Pn2发送至云端服务器；待所有预订高度均检测完成后，无人机控制器（505）控制无人机降落；其中Pn1表示第n个预订高度的第一散射光接收头（107）收到的光谱数据，Pn2表示第n个预订高度的第二散射光接收头（108）收到的光谱数据；Pn1的格式为（X,Y,Hn,Qn1），Pn2的格式为（X,Y,Hn,Qn2），其中X、Y为GPS的经纬度，Hn为高度，Qn1和Qn2为线性特征峰位的强度；

步骤六：将无人机底膜（102）取下进行检测，获得待测成分的浓度值M0；在取下底膜（102）前进行一次拉曼检测，无人机控制器（505）控制激光源（503），使第一激光发射头（103）和第二激光发射头（104）发射激发光；无人机控制器（505）控制分光仪（504）收集第一散射光接收头（107）和第二散射光接收头（108）接收的光谱数据，光谱数据包括所有线性特征峰位；无人机控制器（505）将第一散射光接收头（107）和第二散射光接收头（108）接收的光谱数据P01和P02发送至云端服务器；Pn1的格式为（X,Y,H0,Q01），Pn2的格式为（X,Y,H0,Q02）；

步骤七：根据公式计算不同高度的待测物浓度Mn：

Mn=M0×(Qn1/Q02)

其中Mn表示第n个预设高度的待测物浓度。