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(yán)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(yuǎn)程監(jiān)測，遠(yuǎn)程警示，污染源嚴(yán)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(bǔ)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(jī)

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(kuò)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(jìn)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(dá)到ppb級，高溫條件下穩(wěn)定運(yùn)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\(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)電源狀態(tài)、鋰電池狀態(tài)等

9.可通過遠(yuǎn)程終端對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程校準(zhǔn)和程序升級

10.支持?jǐn)帱c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(hù)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(xì)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(jìn)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(jì)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(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查研究，其內(nèi)容包括：

1) 對本地區(qū)大氣污染源進(jìn)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(kuò)散概況;

3) 利用現(xiàn)場調(diào)研與人群隨機(jī)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(qiáng)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(kuò)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(qiáng)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?fù)P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(jìn)行點位布設(shè)的指導(dǎo)規(guī)范。其中工地?fù)P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(jìn)一步對布點數(shù)量進(jìn)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(yáng)塵、機(jī)動車尾氣排放顯著，充分考慮氣象條件對污染物的擴(kuò)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?fù)P塵網(wǎng)格

對工地?fù)P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(jìn)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(kuò)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)校或?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(fù)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(jìn)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(jìn)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(jī)、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