近日，中国民航大学陈达教授团队取得重大技术突破，成功研发微型化机载高灵敏气体传感模组，并以此构建全球领先的“飞-感-算”一体化监测终端。该终端可精准绘测大气中一氧化碳（CO）的三维浓度场，还能实现无人机自身锂电池热失控气体早期预警，真正让无人机成为可实时、精准感知化学信息的空中“嗅觉神经元”，如图1微型机载高灵敏气体传感模组“嗅觉”机制示意图所示。

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相关研究成果已发表于国际传感器领域顶级期刊《ACS Sensors》，第一作者为中国民航大学交通科学与工程学院副教授练美玲，这也是中国民航大学贯彻落实第三次党代会精神，聚焦航行体系安全保障低空经济发展、推进“双一流”建设的阶段性成果，将为无人机在低空运行的环保、应急、城市管理等领域的深度应用开辟了空间。

长期以来，传统监测方式在环境与安全领域存在诸多痛点。传统环境监测依赖地面固定监测站，布局稀疏、数据更新慢，难以提供高时空分辨率的污染物空间分布信息，面对突发污染事件反应迟缓；在化学品泄漏、火灾等应急场景中，救援人员难抵核心区域获取关键化学信息，无人机因缺乏精准化学传感能力无法提供有效数据支持；无人机锂电池热失控是飞行事故主因之一，传统电池管理系统基于电压和温度监测，发现异常时往往已错过最佳应对时机。在此背景下，研发可融入无人机飞控平台的气体智能传感系统成为业界迫切需求。

此次技术突破实现从“挂载”到“融合”的质变，亮点显著。在性能上，团队突破微型化机载高灵敏气体传感器件制备技术，硬币大小的模组以NiCo₂O₄-Ti₃C₂ MXene纳米复合材料为“嗅觉”核心，CO检测限达ppm级别，与昂贵地面分析仪器精度相当，响应时间压缩至秒级，可捕捉低空微弱浓度变化并实时分析，如图2机载高灵敏气体传感器表界面纳米结构表征结果所示。功能上，模组实现“一专多能”，既精准检测大气中作为污染物指标的CO，服务环保监测；又能捕捉无人机电池仓内微量CO浓度异常，比传统预警方式提前数十分钟预警锂电池热失控，为安全应对争取时间。

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该技术还实现了与无人机飞控系统的深度耦合，通过底层协议整合传感模组数据处理单元与无人机MiniFly等飞控系统，开发兼容主流通信协议的软件协议栈，使传感器数据能被实时解析调用，如图3“飞-感-算”一体化无人机气体传感模组工作流程所示。这让无人机可自主规划航线对CO浓度异常区域精细监测并生成三维污染云图，电池热失控预警触发时，飞控系统还能立即接管控制权执行应急降落等操作。同时，“飞-感-算”一体化设计让无人机升级为集飞行、感知、计算于一体的智能终端，机载边缘计算单元可实时预处理海量数据，减轻后端计算压力，形成数据采集到决策响应的闭环。

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目前，该技术已完成实验室验证和初步飞行测试，稳定性与可靠性良好。在应用方面，未来有望在多领域发挥重要作用：如智慧环保领域，无人机集群可对城市常态化立体巡航，绘制实时3D污染地图，精准识别污染源头；在工业园区，无人机能7×24小时巡检，实时监测气体泄漏点；在应急救援中，无人机可快速绘制毒气云团三维扩散图，还能探测火场CO浓度评估风险；在城市管理方面，可用于地下管网泄漏巡查和封闭空间作业前的气体探测。

来源：中国民航大学