随着我国电厂数量的持续增加,基于四旋翼空地一体化大气污染监测成为目前电厂环境监测的研究重点。电厂环境污染主要以煤烟型SO2气体和烟尘颗粒物为主,而烟尘颗粒物又是形成雾霾的主要原因,雾霾给人和社会发展带来了诸多危害。因此,设计出一种更为全面的电厂典型环境监测系统,对火电厂健康发展具有重要意义。论文以某电厂作为研究背景,在现有环境监测技术的基础上,利用AERMOD大气扩散模型、四旋翼飞行器、GPRS无线通信网络、GPS定位技术、烟气自动采集系统和地面监控站等软、硬件设备,开展四旋翼飞行器在电厂典型环境监测中的应用研究与设计工作。其主要工作如下:首先,针对电厂环境大气污染扩散问题,选择AERMOD模型作为该区域大气扩散模型。以美国怀俄明州大学提供的高空气象数据和当地气象局提供的气象数据作为计算基础,分析了电厂周边环境烟气污染物浓度分布情况,并确立了电厂环境污染典型区域。其次,论文预测了电厂典型环境大气污染等级。利用向量相似度原理计算影响大气环评各因素的权重,并结合各权重采用模糊技术计算典型环境烟气浓度与污染标准的贴近度,完成电厂典型环境污染程度的全面评价和预测。最后,论文以光、电结合方式作为电厂烟气检测的主要手段,研制以四旋翼飞行器为载体的烟气自动采集、GPS全球定位、GPRS无线通信的电厂空间大气环境监测平台,并开发了LabVIEW结合Access数据库的电厂环境监测地面监控站。在完成系统软、硬件平台仿真设计的基础上,将四元数、卡尔曼滤波等经典算法应用于四旋翼空间姿态解算中,经PID飞行控制算法调节后输出至4个无刷电机驱动控制器后完成四旋翼在电厂环境空间任意方位的飞行。