在中国民航大学的实验场上，一架配备特殊传感设备的无人机正在进行飞行测试。它不仅能够采集常规的视觉信息，更能实时感知大气中浓度仅为百万分之一级别的一氧化碳变化，并生成精确的三维浓度分布图。

这项创新技术的核心是由陈达教授团队研发的微型机载气体传感模块。这个尺寸仅如硬币的装置构成了无人机的“嗅觉系统”，基于此构建的“飞行—感知—计算”一体化监测终端，实现了对大气环境的智能化动态感知。

该研究成果已在国际权威期刊《美国化学会传感器》上发表，标志着我国在低空环境智能监测领域取得重要突破。此项技术拓展了无人机在环境监测与应急救援等方面的应用潜力。

一、无人机感知“看得见”却“嗅不到”

随着低空经济的快速发展，无人机已在物流、电力巡检、农业作业和测绘等领域得到广泛应用。然而，在环境监测和应急响应等对信息感知要求更高的场景中，传统无人机却面临着“视觉敏锐”而“嗅觉缺失”的技术局限。

陈达教授指出：“当前环境监测主要依赖地面固定站点，这些站点布局稀疏、数据更新缓慢，难以准确捕捉污染物在复杂环境中的立体扩散规律。特别是在突发污染事件中，现有监测手段难以为精准决策提供及时有效的数据支持。”

应急响应领域同样存在“信息盲区”。在危险事故现场，救援人员往往难以接近核心区域获取关键的化学物质浓度和扩散范围信息。虽然无人机可以抵近侦察，但缺乏精准的气体传感能力，就无法为科学划定警戒区域、规划疏散路线提供有效依据。

此外，无人机自身的安全问题也亟待解决。作为主要动力来源的锂电池，其热失控风险始终是飞行安全的重要隐患。陈达表示：“传统的电池预警系统基于电压和温度监测，存在明显的滞后性。当系统检测到异常时，往往为时已晚。”因此，实现锂电池热失控的极早期预警，成为保障无人机规模化应用必须攻克的技术难题。

为充分发挥无人机在低空经济中的潜力，研发一种能够融入无人机飞行控制系统，兼具高灵敏度、快速响应和微型化特点的智能气体传感系统，构建动态、立体的低空感知网络，已成为行业发展的迫切需求和技术竞争焦点。

二、为无人机融入“嗅觉神经元”

与传统“无人机加装传感器”的简单组合不同，研究团队实现了从硬件到软件的深度集成与智能协同。陈达教授强调：“这不是简单的物理叠加，而是让传感器真正成为无人机感知系统的有机组成部分，如同为其赋予了敏锐的‘嗅觉神经’。”

团队成功突破了微型化机载高灵敏气体传感器制备技术，研制出仅硬币大小的传感模块。论文第一作者练美玲副教授介绍：“我们采用纳米复合材料作为感知单元，开发了高性能一氧化碳传感器。其检测精度达到ppm级别，可与大型地面分析仪器相媲美，同时将气体响应时间缩短至秒级。”

该传感模块创新性地实现了“一器多用”。它既能精确监测大气环境中的一氧化碳，服务于环保需求，又能预警无人机电池安全状况。陈达教授解释道：“通过深入研究锂电池热失控的化学过程，我们发现CO是电池内部电解液在早期分解阶段产生的特征气体。模块能够灵敏探测电池舱内极微量的CO浓度异常，实现比传统预警方式提前数十分钟的极早期预警。”

技术突破的关键在于系统层面的深度整合。团队开发了专用软件协议栈，兼容多种通信协议，实现了传感模块与飞控系统的深度融合。练美玲表示：“这种深度耦合使传感数据能够被飞控系统实时解析和调用，传感模块真正成为飞控系统的有机组成部分。”

这一创新使系统具备了智能响应能力：当检测到CO浓度异常时，飞控系统可自主规划航线进行精细扫描；一旦电池触发预警，系统将立即启动应急预案。通过“飞—感—算”一体化设计，无人机从单纯的飞行平台升级为智能感知终端，实现了从数据采集到决策执行的完整闭环。

三、配备“电子鼻”可解锁更多领域

目前，该技术已完成实验室验证和初步飞行测试，展现出优异的性能稳定性。研究团队正积极推进产业化进程，已与国内多家无人机系统集成商、智慧城市解决方案提供商以及环保、应急管理部门展开深度合作，为其在环保、应急等领域的深度应用提供创新解决方案。

在智慧环保领域，无人机集群可对城市进行常态化、网格化的立体巡航监测，绘制高分辨率的实时三维污染分布图，精准定位污染源头。在化工园区等高风险区域，无人机可实现全天候不间断巡检，实时监测潜在的气体泄漏点。

“在应急救援方面，事故发生后无人机可在黄金时间内迅速抵达现场，快速生成毒气云团的实时三维扩散模型，为救援力量部署和群众疏散提供精确指导。”陈达举例说明，在火灾现场，无人机可穿透浓烟探测CO浓度，评估燃烧不充分区域和潜在风险，为消防指挥提供关键决策依据。

在城市精细化管理中，该技术可用于燃气、热力等地下管网的泄漏巡查，通过检测地表逸散的微量特征气体快速定位泄漏点。在对下水道、储罐等封闭空间作业前，可先派遣无人机进行气体环境探测，确保作业人员安全。

团队目前已启动在国内某大型化工园区安全巡检的试点应用，同时计划将无人机锂电池热失控预警功能开发为标准化的独立预警模块，为整个无人机行业提供安全保障方案。