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大氣網(wǎng)格化環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)解決方案
大氣網(wǎng)格化環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)
一、概述
網(wǎng)格化大氣環(huán)境監(jiān)測微型站是根據(jù)十三五及各地大氣污染監(jiān)測治理政策生產(chǎn)的新型空氣質(zhì)量在線多參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng),嚴格按照國家標(biāo)準(zhǔn)對四氣(CO、SO2、NO2、O3)、兩塵(PM2.5、PM10)、氣象五參(溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓)、可選配TVOC,H2S,NH3等多項參數(shù)監(jiān)測,并將數(shù)據(jù)通過大數(shù)據(jù)分析平臺可視化地展現(xiàn)出來,實現(xiàn)遠程監(jiān)測,遠程警示,污染源嚴格防治的目標(biāo)。
二、解決方案
2.1系統(tǒng)構(gòu)成
本監(jiān)測系統(tǒng)方案由以下5個部分構(gòu)成:供電系統(tǒng)、電控箱、監(jiān)測設(shè)備、配套組件、大數(shù)據(jù)平臺。
供電系統(tǒng):太陽能+鋰電池(滿足日常所需,但陰雨環(huán)境較多持續(xù)21天)、市電
電控箱:變送模塊、溫度補償、抗交叉干擾系數(shù)等
監(jiān)測設(shè)備:四氣兩塵、氣象五參、TVOC(另拓展其他氣體)
配套配件:立桿、外殼、可選配顯示屏,攝像球機
大數(shù)據(jù)平臺:由安帕爾15年研發(fā)至今更新第三代的數(shù)據(jù)分析平臺
2.2適用環(huán)境
城市環(huán)境監(jiān)測、市政環(huán)境監(jiān)測、移動環(huán)境監(jiān)測、企業(yè)化工園區(qū)、交通污染環(huán)境監(jiān)測、居民區(qū)/學(xué)校/醫(yī)院空氣質(zhì)量環(huán)境監(jiān)測,公園/森林環(huán)境監(jiān)測。
2.3功能特點
1.采樣方式:擴散式/泵吸式
2.通訊方式:4G/以太網(wǎng)接口
3.內(nèi)置大容量SD卡,存儲兩年數(shù)據(jù)
4.實現(xiàn)各類參數(shù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)上傳功能
5.采用進口高靈敏度傳感器,響應(yīng)速度快,分辨率高,線性好,檢測下限達到ppb級,高溫條件下穩(wěn)定運行。
6.具備設(shè)備狀態(tài)指示功能,可直觀辨別設(shè)備工作狀態(tài)。
7.具備太陽能+鋰電池+市電的供電系統(tǒng)
8.設(shè)備可自動報告?zhèn)鞲衅鬟\行狀態(tài)、系統(tǒng)電源狀態(tài)、鋰電池狀態(tài)等
9.可通過遠程終端對設(shè)備進行遠程校準(zhǔn)和程序升級
10.支持斷點續(xù)傳功能,避免網(wǎng)絡(luò)環(huán)境問題造成的數(shù)據(jù)丟失。
11.維護成本低,備件價格低、更換簡單,無工具拆卸,方便點位遷移
三、點位布設(shè)原則
大氣污染防治精細化監(jiān)測需求,可根據(jù)XX的地理環(huán)境和氣候條件,對XX整個行政區(qū)域劃分為不同的網(wǎng)格,分別對其進行布點監(jiān)測。
3.1 點位布設(shè)原則
1. 代表性
具有較好的代表性,能客觀反映一定空間范圍內(nèi)的環(huán)境空氣質(zhì)量水平和變化規(guī)劃,客觀評價城市、區(qū)域環(huán)境空氣狀況,污染源對環(huán)境空氣質(zhì)量影響,滿足為公眾提供環(huán)境空氣狀況健康指引的需求。
2. 可比性
同類型監(jiān)測點設(shè)置條件盡可能一致,使各個監(jiān)測點獲取的數(shù)據(jù)具有可比性。
3. 整體性
環(huán)境空氣質(zhì)量評價城市點應(yīng)考慮城市自然地理、氣象等綜合環(huán)境因素,以及工業(yè)布局、人口分布等社會經(jīng)濟特點,在布局上應(yīng)反映城市主要功能區(qū)和主要大氣污染源的空氣質(zhì)量現(xiàn)狀及變化趨勢,從整體出發(fā)合理布局,監(jiān)測點之間相互協(xié)調(diào)。
4. 前瞻性
應(yīng)結(jié)合城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)劃考慮監(jiān)測點的布設(shè),使確定的監(jiān)測點能兼顧未來城鄉(xiāng)空間格局變化趨勢。
5. 穩(wěn)定性
監(jiān)測點位置一經(jīng)確定,原則上不應(yīng)變更,以保證檢測資料的連續(xù)性和可比性。
3.2 布點布設(shè)要求
1. 現(xiàn)場環(huán)境調(diào)查  
確定采樣點布設(shè)之前,應(yīng)進行詳細的調(diào)查研究,其內(nèi)容包括:
1) 對本地區(qū)大氣污染源進行調(diào)查, 初步分析出各塊地域的污染源概況;
2) 了解本地區(qū)常年主導(dǎo)風(fēng)向,大致估計出污染物的可能擴散概況;
3) 利用現(xiàn)場調(diào)研與人群隨機調(diào)查,初步判斷污染物的影響程度;
4) 利用已有的監(jiān)測資料推斷分析應(yīng)設(shè)點的數(shù)量和方位。
2. 點位布設(shè)方法
1) 功能區(qū)布點法
一個城市或一個區(qū)域可以按其功能分為工業(yè)區(qū)、居民區(qū)、交通稠密區(qū)、商業(yè)繁華區(qū)、文化區(qū)、清潔區(qū)、對照區(qū)等各功能區(qū)的采樣點數(shù)目的設(shè)置不要求平均,通常在污染集中的工業(yè)區(qū)、人口密集的居民區(qū)、交通稠密區(qū)應(yīng)多設(shè)采樣點,同時應(yīng)在對照區(qū)或清潔區(qū)設(shè)置1~2個對照點。
2) 幾何圖形布點法
目前常用以下3種布設(shè)方法:
A. 網(wǎng)格布點法:這種布點法是將監(jiān)測區(qū)域地面劃分成若干均勻網(wǎng)狀方格,采樣點設(shè)在兩條直線的交點處或方格中心。每個方格為正方形,可從地圖上均勻描繪,方格實地面積視所測區(qū)域大小、污染源強度、人口分布、監(jiān)測目的和監(jiān)測力量而定,一般是1~9平方公里布一個點。若主導(dǎo)風(fēng)向明確,下風(fēng)向設(shè)點應(yīng)多一些,一般約占采樣點總數(shù)的60%。這種布點方法適用于有多個污染源,且污染源分布比較均勻的情況。
B. 同心圓布點法:此種布點方法主要用于多個污染源構(gòu)成的污染群,或污染集中的地區(qū)。布點是以污染源為中心畫出同心圓,半徑視具體情況而定,再從同心圓畫45°夾角的射線若干,放射線與同心圓圓周的交點即是采樣點。
C. 扇形布點法:此種方法適用于主導(dǎo)風(fēng)向明顯的地區(qū),或孤立的高架點源。以點源為頂點,主導(dǎo)風(fēng)向為軸線,在下風(fēng)向地面上劃出一個扇形區(qū)域作為布點范圍。扇形角度一般為45°~90°。采樣點設(shè)在距點源不同距離的若干弧線上,相鄰兩點與頂點連線的夾角一般取10°~20°。
以上幾種采樣布點方法,可以單獨使用,也可以綜合使用,目的就是要求有代表性地反映污染物濃度,為大氣監(jiān)測提供可靠的樣品.
3. 點位布設(shè)要求
監(jiān)測點位布設(shè)要求主要根據(jù)區(qū)域的污染源資料、氣象資料和地理條件等因素,了解空氣污染物排放源的特征、大小和分布,污染物的性質(zhì)和排放規(guī)律,影響污染物遷移、擴散的環(huán)境條件(地形、地物等)及氣象因素,通過開展環(huán)境空氣質(zhì)量狀況調(diào)查的方式然后根據(jù)檢測目的科學(xué)地選擇監(jiān)測點。
根據(jù)不同監(jiān)測目的分為監(jiān)測網(wǎng)格和質(zhì)控網(wǎng)格,其中前者以監(jiān)測所布設(shè)區(qū)域的空氣質(zhì)量狀況、污染特征和變化趨勢為目的而布設(shè)。后者以為監(jiān)測網(wǎng)格中各點位微型空氣監(jiān)測站提供校準(zhǔn)數(shù)據(jù)為目的而布設(shè)。
1) 環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)控網(wǎng)格
結(jié)合不同監(jiān)控區(qū)域人口規(guī)模、建成區(qū)情況以及地形、氣象等自然因素綜合考慮確定環(huán)境質(zhì)量網(wǎng)格點位的布設(shè)。點位應(yīng)盡量分布均勻,并能夠覆蓋整個監(jiān)控區(qū)域,同時要考慮監(jiān)控區(qū)域建筑、交通等分布及規(guī)劃清理,增強可操作性。通過咨詢相關(guān)專家意見,并結(jié)合已有試點城市的應(yīng)用情況和經(jīng)驗,網(wǎng)格邊長不超過2千米。
2) 污染源區(qū)域監(jiān)控網(wǎng)格
根據(jù)不同污染源的排放特征,結(jié)合監(jiān)控區(qū)域建筑分布、地形、氣象等因素對道路交通網(wǎng)絡(luò)、工地揚塵網(wǎng)格、涉氣企業(yè)網(wǎng)格和工業(yè)園區(qū)網(wǎng)格分別進行點位布設(shè)的指導(dǎo)規(guī)范。其中工地揚塵網(wǎng)格、涉氣企業(yè)網(wǎng)格和工業(yè)園區(qū)網(wǎng)格中占地面積差別較大,因此進一步對布點數(shù)量進行了規(guī)范。
A. 道路交通網(wǎng)格
對道路交通污染源的監(jiān)控考慮以典型排放區(qū)域或路段為監(jiān)控目標(biāo),城市重要交通路口、重要交通樞紐(汽車站、公交站、火車站等)以及易擁堵路段的具有車流量大或車輛易減速行駛等特點,道路揚塵、機動車尾氣排放顯著,充分考慮氣象條件對污染物的擴散影響,點位設(shè)置于下風(fēng)向一側(cè);綜合考慮道路源的影響范圍及項目實施過程中實地安裝經(jīng)驗,要求點位安裝位置距離道路邊緣要有一定的距離,一般為15-25米。
B. 工地揚塵網(wǎng)格
對工地揚塵污染源的監(jiān)控主要是針對目前正在施工的工地。其點位設(shè)置應(yīng)根據(jù)施工工地的大小和工期長短而定,一般而言,占地面積為1萬平方及其以下的建筑工地應(yīng)至少設(shè)置一個監(jiān)測點,當(dāng)工地面積增加時,可酌情增加監(jiān)測點,增加的原則一般為每1萬平方米增設(shè)1個監(jiān)測點。當(dāng)施工工地只有1個監(jiān)測點時,應(yīng)設(shè)置在車輛的主出入口,設(shè)置多個的,宜選擇主要的施工車輛出入口。點位設(shè)置應(yīng)置于工地施工區(qū)圍欄安全范圍內(nèi),且可直接監(jiān)控工地現(xiàn)場主要施工活動的區(qū)域。當(dāng)工地工期太短時,酌情考慮。
C. 工業(yè)園區(qū)網(wǎng)格
工業(yè)園區(qū)作為企業(yè)污染源集中區(qū)域,同時具有污染源類型多和占地面積大的特點,因此可參照環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)控網(wǎng)格的基本原則,采用分網(wǎng)格監(jiān)控的方式,同時由于內(nèi)部污染源聚集多且類型復(fù)雜的特點,為了能夠?qū)崿F(xiàn)污染源排查的準(zhǔn)確定位,應(yīng)進一步加密網(wǎng)格,網(wǎng)格邊長可考慮500-1000米,具體視工業(yè)園區(qū)大小和污染程度決定。同時工業(yè)園區(qū)的集中污染排放勢必會對周邊環(huán)境有影響,監(jiān)測范圍也可適當(dāng)放大,因此對工業(yè)園區(qū)要增加邊界布點,以監(jiān)控園區(qū)對周邊的擴散情況。
D. 生活源網(wǎng)格
生活源主要包括家庭、住宿業(yè)、餐飲業(yè)、醫(yī)院、大型學(xué)校、公園、景點等燃煤鍋爐、取暖設(shè)備、城市垃圾堆放、焚燒等污染源,具有較為分散的特點,只是個別較為集中。因此可參照環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)控網(wǎng)格的基本原則,采用分網(wǎng)格監(jiān)控方式,結(jié)合監(jiān)控區(qū)域的實際情況,可考慮對大型商住社區(qū)、餐飲業(yè)集中區(qū)、大型學(xué)?;?qū)W校集中區(qū)等集中區(qū)域適當(dāng)?shù)脑黾狱c位。
3) 梯度占點位
梯度站布設(shè)應(yīng)考慮當(dāng)?shù)卮怪狈较驈牡孛娴礁呖盏奈廴痉植继卣鞫荚O(shè),一般地面污染濃度變化較大,海拔越高相對變化小,因此采用近地加密布設(shè)原則。
4) 網(wǎng)格質(zhì)控點位
網(wǎng)格質(zhì)控點位的目的是為周邊的微型空氣監(jiān)測站提供校準(zhǔn)依據(jù),因此其選點主要考慮可以代表周邊整體的環(huán)境背景濃度。因此首先作為質(zhì)控點位應(yīng)滿足《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測點位布設(shè)技術(shù)規(guī)范(試行)》中附錄A的相關(guān)要求,其次應(yīng)盡可能照顧到周邊的微型空氣監(jiān)測站。其中具體質(zhì)控的范圍則決定與周邊環(huán)境污染物濃度單位距離內(nèi)變化情況,周邊污染物濃度分布越平均則質(zhì)控范圍越大,周邊污染物濃度變化梯度越大則質(zhì)控范圍越小,一般不應(yīng)超過5千米。
3.3 點位管理
大氣污染防治網(wǎng)格化監(jiān)測點位的管理基本遵照采購單位作為管理單位,或采購單位制定管理單位的方式,由管理單位負責(zé)點位后期的增加、變更和撤銷的審批。其中管理單位可以是行政管理部門或企事業(yè)單位。
四、大數(shù)據(jù)分析平臺
4.1可視化顯示
結(jié)合地理信息,可對上傳的分鐘級、海量監(jiān)測數(shù)據(jù)進行可視化處理,同時兼容國家站的數(shù)據(jù)展示,生動形象地展示出空氣質(zhì)量的實時數(shù)據(jù)變化趨勢和污染分布情況。
4.2污染事件監(jiān)控報警
可根據(jù)用戶當(dāng)?shù)乜諝赓|(zhì)量值和污染特征報警規(guī)則,利用事件捕獲技術(shù)分析每個點位的報警事件,同時向客戶實時推送報警消息。平臺自動將各污染源監(jiān)控報警信息,通過短信、微信、郵件等方式,實時推送到相關(guān)管理人員,根據(jù)警報級別在平臺上啟動相應(yīng)的處置流程,指揮現(xiàn)場工作人員前往取證并進行處理,較后將處理結(jié)果上傳到管理平臺,從而對污染源實現(xiàn)閉環(huán)管理。
4.3污染區(qū)域分析
通過計算一段時間內(nèi)各區(qū)域污染超標(biāo)的累積概率,能夠得到經(jīng)常發(fā)生污染的區(qū)域,即為超標(biāo)重點區(qū)域,也可能為潛在污染源,管理者需對此類區(qū)域重點監(jiān)管。
4.4基礎(chǔ)統(tǒng)計分析
提供單點或多點歷史數(shù)據(jù)對比分析、區(qū)域污染現(xiàn)狀分析、多點空氣質(zhì)量排序等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析功能。簡單明了直奔主題的功能設(shè)計,使用戶從繁雜的數(shù)據(jù)整理工作中解脫出來,解決用戶較關(guān)切的實際問題。
4.5移動管理
APAQ除通過WEB瀏覽器使用外,還針對手機、平板等終端提供了移動便攜的查詢統(tǒng)計功能。
五、應(yīng)用案例