大气环境监测系统解决方案

1、-大气环境监测系统解决方案目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc43026500 一、 概述 PAGEREF _Toc43026500 h 1 HYPERLINK l _Toc43026501 二、 需求分析 PAGEREF _Toc43026501 h 1 HYPERLINK l _Toc43026502 2.1 目标客户及场景 PAGEREF _Toc43026502 h 1 HYPERLINK l _Toc43026503 2.2 客户需求及问题 PAGEREF _Toc43026503 h 2 HYPERLINK l _Toc43026504 三、 技

2、术解决方案 PAGEREF _Toc43026504 h 3 HYPERLINK l _Toc43026505 3.1 方案概括 PAGEREF _Toc43026505 h 3 HYPERLINK l _Toc43026506 3.2 方案特点 PAGEREF _Toc43026506 h 4 HYPERLINK l _Toc43026507 3.3 方案架构 PAGEREF _Toc43026507 h 4 HYPERLINK l _Toc43026508 3.4 方案内容 PAGEREF _Toc43026508 h 6 HYPERLINK l _Toc43026509 3.4.1 环境

3、监测设备 PAGEREF _Toc43026509 h 6 HYPERLINK l _Toc43026510 3.4.2 网格划分原则 PAGEREF _Toc43026510 h 8 HYPERLINK l _Toc43026511 3.4.3 传输方式 PAGEREF _Toc43026511 h 9 HYPERLINK l _Toc43026512 3.4.4 平台应用 PAGEREF _Toc43026512 h 10 HYPERLINK l _Toc43026513 四、 试点情况 PAGEREF _Toc43026513 h 14 HYPERLINK l _Toc43026514

4、附件A ：布点安装细则 PAGEREF _Toc43026514 h 16 HYPERLINK l _Toc43026515 A.1 布点类型介绍 PAGEREF _Toc43026515 h 16 HYPERLINK l _Toc43026516 A.1.1 环境监控点 PAGEREF _Toc43026516 h 16 HYPERLINK l _Toc43026517 A.1.2 污染监测点 PAGEREF _Toc43026517 h 16 HYPERLINK l _Toc43026518 A.1.3 质量控制点 PAGEREF _Toc43026518 h 16 HYPERLINK l

5、 _Toc43026519 A.1.4 区域背景点 PAGEREF _Toc43026519 h 16 HYPERLINK l _Toc43026520 A.2 布设点位要求 PAGEREF _Toc43026520 h 16 HYPERLINK l _Toc43026521 A.2.1 环境监控点 PAGEREF _Toc43026521 h 16 HYPERLINK l _Toc43026522 A.2.2 污染监测点 PAGEREF _Toc43026522 h 17 HYPERLINK l _Toc43026523 A.2.3 质量控制点 PAGEREF _Toc43026523 h

6、18 HYPERLINK l _Toc43026524 A.2.4 区域背景点 PAGEREF _Toc43026524 h 18 HYPERLINK l _Toc43026525 A.3 布点点位环境要求 PAGEREF _Toc43026525 h 18 HYPERLINK l _Toc43026526 A.4 安装要求 PAGEREF _Toc43026526 h 20 HYPERLINK l _Toc43026527 A.4.1 环境监控点 PAGEREF _Toc43026527 h 20 HYPERLINK l _Toc43026528 A.4.2 质量控制点 PAGEREF _T

7、oc43026528 h 20页概述“坚持全民共治、源头防治，持续实施大气污染防治行动，打赢蓝天保卫战”，这是习近平总书记在十九大讲话中关于着力解决突出环境问题时所提到的大气环境建设的要求和目标。随着经济快速发展，我国工业化、城镇化进程加快，大气污染已成为形势越来越严重且与人民幸福指数息息相关的严峻问题，以PM2.5为特征污染物的区域性环境问题日益突出。“十三五规划”中明确指出生态文明建设上升为国家战略，并提出要求在2020年达到地级以上城市空气质量优良天数超过80%的战略目标。中共中央、国务院先后发布了大气污染防治行动计划、全国生态环境监测网络建设方案等一系列文件，要求加强大气环境监测，并不

8、断强化执法监督。目前，如何精准的对大气环境污染进行监督管理，如何科学的对大气环境问题提出治理方案，如何将大气环境改善与智慧布防有效结合，这些已成为大气环境业务重点关注的问题。需求分析目标客户及场景本业务解决方案面向的目标客户是：负责环境污染监测、防治、监督、管理等的政府环保管理职能部门。地级市或县级市人民政府市/县委书记，市长/县长，或主管环保的副市长/副县长。各级环保局/环境监测中心站局长、站长。各地工业/化工园区管委会分管园区环境保护的副主任。目标市场主要包括：城市大气污染颗粒物网格化监测、城市环境空气质量评价监测、环境空气移动/应急监测。客户需求及问题贯彻落实国务院大气污染防治行动计划促

9、进城市大气环境质量改善，采用行之有效的环境监控与治理方案，降低和改善污染物浓度,完成大气污染防治目标是各地方政府重要工作任务。国家出台的关于大气环境保护的相关政策中，要求最为迫切的是全面整治“小散乱污”，切实改善环境质量的监测与监管办法，各级政府要对大气环境进行精细监管，建立污染预警体系，采用科学手段对污染进行治理。目前，城市中大气环境监测存在以下问题：污染成因多，溯源难；自动监测点位少，盲区多，数据少，无法形成污染预警；尚未对数据形成信息化管理，无法进行趋势分析预测，难以对突发性污染事件做出提前预判；运营成本高，财政负担重，无法大量建设空气监测中心站。技术解决方案方案概括本方案通过微型空气站

10、实现网格化大气环境监测，为客户提供了“数据信息+服务”的解决方案，助客户实现：1.网格化监测，实现环境监测网络全覆盖；2.网格化监管，实现污染区域中污染物分布分析，满足环境精细化管理需求。网格化大气环境监测的实现方式是：通过在现有通讯基站上安装微型大气环境监测设备，形成密度较大的网格化环境监测网络，监测设备通过无线传输网络，将大气、环境参数（如PM2.5、PM10、NOx、SO2、O3、CO等）数据信息回传至总部平台，实现对污染的实时监控、自定义站址污染排名、污染变化趋势分析、污染历史数据展示以及历史数据分析等功能。目前，传感器监测法尚未列入国家标准监测规范内，因此，本方案获取的监测数据不作为

11、环境监测权威数据发布使用，而是供客户了解污染趋势变化、发现污染源头，并作为辅助数据为客户提供决策性依据。方案特点本监测方案与环保部门传统监测相比，具有单站成本低、数据更新快、数据精细度高、无人值守、自动上传、统计等优势，并可针对监控区域内污染源变化情况进行监控，记录污染事件经过。方案架构方案整体组网架构基本分为设备层，传输层，平台层以及根据客户特殊需求进行定制的应用层。大气环境监测总体架构图设备层的主要组成部分是微型环境监测站，微型环境监测站主要由各类传感器组成，传感器可监测参数包括环境参数（PM2.5、PM10、NOx、SO2、O3、CO、TVOC（挥发性有机物）和气象参数（温度、湿度、气压

12、、风向、风速等）。微型环境监测站具有体积小、便安装、无人值守和成本低等优势，且所监测的各参数可模块化组合，灵活适用于业务的需求。传输层以FSU或微型环境监测站内置数据传输模块（DTU）为传输手段，通过运营商3G/4G/IOT网络将数据进行回传，由于传感器参数均为文字性数据，因此所需带宽流量低，每月单站所需流量可控制在300MB以内，网络传输成本较低。 平台层由总部统一建设，并作为唯一数据接入点为客户提供监测数据的管理，客户可直接访问平台直观了解各项监测数据。除此之外，平台为各省公司提供业务管理账号，对客户进行统一的管理，各省公司可根据自身业务需要提出功能需求，并根据当地客户进行应用层定制。方案

13、内容环境监测设备设备层传感器主要分为颗粒物监测传感器、气态污染物传感器(NOx、SO2、O3、CO）等；环境监测设备基本工作流程为，被检测空气通过设备进气口或带有切割头（用于分离不同大小的颗粒物）的进气口，通过气道进入反应仓与各类传感器反应，反应后由传感器得出相关监测数据。颗粒物监测传感器（PM10/ PM2.5）微型环境监测站监测PM10/ PM2.5采用的是光散射法。光散射法的具体原理是：激光头对风腔中通过的颗粒物照射，光线会因为颗粒物的存在发生散射现象而发生偏折，且根据MIE散射理论，当颗粒物体积增大时，使得前向散射增大；通过前置曲面镜将散射光反射汇聚向光度计，光度计将接收到的光学信号转

14、化为模拟电学脉冲信号，通过放大器使信号导入控制系统，控制系统将根据校准脉冲数据与采集脉冲数据进行对比，得出颗粒物体积大小与质量，并根据脉冲信号数量得到颗粒物数量，最后根据预先设定的气体流速得到相对准确的颗粒物浓度。通过监测数据对比，光散射法与国家标准方法测得数据误差约为15%，误差在可接受范围内。颗粒物传感器测试原理颗粒物监测传感器结构示意图气态污染物传感器气态污染物(NOx、SO2、O3、CO)电化学传感器由电极膜与电解液灌装构成，当含有一定浓度的空气通过传感器时，电解液电离成为阴阳离子，通过电极膜产生电信号，控制系统通过采集并放大电信号来获取相应气体浓度。这种方法获得的数据精度相对较高。网

15、格划分原则以城市主城区为监测区域，将监测区域均匀划分成若干监测网格，每个网格不超过2 km2 km，建议选择1 km1 km（具体网格密度视整体投资额），在每个网格的交点上设置微型空气检测站。针对重点区域（如学校、体育场等居民活动水平较高区域）可按需求进行点位加密。具体示意如下图所示。 网格化均匀分布污染点位部署示意图下图为北京市环保局首批全市部署900个监测站点，监测设备按照城区2km*2km、郊区8km*8km均匀部署为主，整个部署包含多种监测场景。北京市栅格化空气污染检测分布示意图详细布点及安装信息请参考附件一。传输方式传输层通讯方式包括：DTU传输和FSU传输。DTU传输是市场上主流环

16、境监测设备数据传输方式，其集成于微型监测站内，可直接与平台对接进行数据传输。FSU传输可压缩设备成本，但由于各厂商设备协议差异较大，与FSU适配工作较为繁杂，因此为了加速业务的快速落地和推进，业务初期不建议采用FSU传输方式，待业务成熟后，再考虑与FSU对接适配，共用FSU无线模块回传数据。平台应用总部基于环境监测业务已建设综合业务平台-环境气象监测平台，平台当前主要功能包括：站址实时数据查询、污染区域排名、污染趋势热力图、污染溯源信息辅助、污染超标报警、历史数据查询、数据统计分析等功能，为客户提供辖区内污染情况的实时数据，提供更为细致化的数据分析，并在寻找污染源、发现小散乱污等方面提供全面的

17、数据支撑。平台将根据业务需求，逐步完善相关功能，包括但不限于：数据趋势分析、大数据分析、污染预测等。综合业务平台-环境气象监测平台功能架构站址实时数据站址实时数据是：呈现站址监测范围内的实时污染分布情况，查看参数包括AQI、PM2.5、PM10、CO、NO2、O3、SO2、TVOC等，并通过查询单站信息获取各个监测点实时监测数据。同时也可实现对温度、湿度、压强、风速等天气气象信息在画面中的展示。站址实时环境监测示意图污染区域排名污染区域排名是：对指定区域内某单一环境监测指标进行排序，并提供不同时间维度的站址污染排名情况。如：某市某区内各站址PM2.5污染排名。某市某区内各站址PM2.5污染排名

18、污染趋势热力图污染趋势热力图是：可根据选择区域，对某一时间段内的环境变化情况进行热力图动态化展示，在高密度的布点情况下，可有效的发现和记录污染天气从出现到扩散时的详细变化情况。污染变换监测示意图 溯源示例图污染溯源信息辅助污染溯源信息辅助是：通过与风速风向等信息融合，实现对污染源的追溯、扩散以及流转方向的展示，帮助客户寻找污染源及对未来污染扩散进行一定的辅助预测。.监控区域风速风向变换情况示意图 污染超标报警污染超标预警是：能够针对区域内选定站址的某些污染因子进行阀值设置，当相关因子监测数据超过阀值时，进行报警。历史数据查询历史数据查询是：提供某个时间段内，环境监测设备所上报的环境监测信息数据

19、，并提供变化图表及数据导出功能。历史数据展示示意图数据统计分析数据统计分析是：（1）选定多个站址，并将其各个参数以折线图、柱状图等统计方式进行对比展示。（2）对某一地区或某一监测站点的同比、环比数据变化情况进行显示，并针对首要污染物所占天数进行统计。试点情况前期总部联合大气监测设备供应商，在辽宁沈阳选取10个点位安装PM2.5监测设备，用于测试及记录周边的环境PM2.5参数变化情况。所有测试点位均利旧。辽宁沈阳监测点位图监控区域位临沈阳绕城高速，并覆盖重点污染企业一家、环境监测国家控制站一处，目前已实现对各个监测点位的数据记录，并可根据数据推断环境污染来源，从方向、事件、程度等方面记录监控区域

20、内的一次环境污染事件情况。辽宁PM2.5环境监测站点：布点安装细则布点类型介绍环境监控点指以监测各热点网格内的空气整体状况和变化趋势为目的而设置的监测点。污染监测点指监测本热点网格内主要固定污染源及工业园区等污染聚焦区对热点网格内环境空气质量的影响而设置的监测点。质量控制点指用于网格化监测设备量值传递与平行比对，保证监测数据质量从而设置的监测点。区域背景点指监测热点网格上风向或网格边界环境空气质量背景值从而设置的监测点。布设点位要求环境监控点环境监控点原则上布设于各热点网格内，并相对均匀分布。布设点的周围应开阔，布设点水平线与周围建筑物高度的夹角应不大于30且周围环境50米内无明显污染源。根据

21、当地污染物扩散、迁移及转化规律，评估污染物分布状况，结合资源和经济的可行性，确定合理监测点位，使所获得的数据有代表性。各布设点的设置条件要尽可能一致，使得获得的大气污染数据具有可比性。布设点离地面高度应在320米范围内，特殊条件下高度放宽到30米。每个网格布设至少2个环境监控点。结合卫星遥感图片，地面空气质量监测站，经济表征数据（电力，自来水供应等），对划分出的所有网格进行综合评价。综合评价前l0%的热点网格需在环境监控点的基础上再布设12个加密监测点。加密监测点应设置在人口密集区域，如商圈、写字楼、居民区等。污染监测点污染监测点原则上应设在热点网格内对大气质量产生明显影响的固定污染源周边，如

22、工厂、矿山、工地等的周边。主导风向比较明显的情况下，应在污染源的下风向布设监测点，以捕捉到最大污染恃征为原则进行布设。上风口可酌情布设点位作为对照。对固定污染源较多且集中的工业园区等，污染源监测点应设置在主导风向下风向的工业园区边界，兼顾排放强度大的污染源及污染的最大落地浓度。各布设点的设置条件要尽可能一致，使得获得的大气污染数据具有可比性。布设点离地面高度应在320米范围内。特殊条件下高度放宽到30米。见附录A。网格主管部门可根据污染源数量或污染严重程度设置污染监测点。质量控制点质量控制点原则上设在标准监测设备周边半径10米内，用于网格化监测设备传递与平行比对，保证监测数据质量。质量控制点应安装不少于3台网格化监测设备。每个城市内至少配置4个质量控制点。区域背景点区域背景点原则上应设置在网格上风向或网格边界，也结合当地气象条件和污染物扩散特征进行合理布设。由主管部门根据所辖区域实际情况及需求，酌情设置1个环境背景点。布点点位环境要求监测设备周围水平面应保证270