大氣網格化環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)

一、概述

網格化大氣環(huán)境監(jiān)測微型站是根據十三五及各地大氣污染監(jiān)測治理政策生產的新型空氣質量在線多參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，嚴格按照國家標準對四氣(CO、SO2、NO2、O3)、兩塵(PM2.5、PM10)、氣象五參(溫度、濕度、風速、風向、氣壓)、可選配TVOC，H2S，NH3等多項參數(shù)監(jiān)測，并將數(shù)據通過大數(shù)據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。

二、解決方案

2.1系統(tǒng)構成

本監(jiān)測系統(tǒng)方案由以下5個部分構成：供電系統(tǒng)、電控箱、監(jiān)測設備、配套組件、大數(shù)據平臺。

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)據平臺：由安帕爾15年研發(fā)至今更新第三代的數(shù)據分析平臺

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)/學校/醫(yī)院空氣質量環(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/以太網接口

3.內置大容量SD卡，存儲兩年數(shù)據

4.實現(xiàn)各類參數(shù)采集、數(shù)據處理、數(shù)據上傳功能

5.采用進口高靈敏度傳感器，響應速度快，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.具備設備狀態(tài)指示功能，可直觀辨別設備工作狀態(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備進行遠程校準和程序升級

10.支持斷點續(xù)傳功能，避免網絡環(huán)境問題造成的數(shù)據丟失。

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、點位布設原則

大氣污染防治精細化監(jiān)測需求，可根據XX的地理環(huán)境和氣候條件，對XX整個行政區(qū)域劃分為不同的網格，分別對其進行布點監(jiān)測。

3.1 點位布設原則

1. 代表性

具有較好的代表性，能客觀反映一定空間范圍內的環(huán)境空氣質量水平和變化規(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)測點設置條件盡可能一致，使各個監(jiān)測點獲取的數(shù)據具有可比性。

3. 整體性

環(huán)境空氣質量評價城市點應考慮城市自然地理、氣象等綜合環(huán)境因素，以及工業(yè)布局、人口分布等社會經濟特點，在布局上應反映城市主要功能區(qū)和主要大氣污染源的空氣質量現(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。

4. 前瞻性

應結合城鄉(xiāng)建設規(guī)劃考慮監(jiān)測點的布設，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)測點位置一經確定，原則上不應變更，以保證檢測資料的連續(xù)性和可比性。

3.2 布點布設要求

1. 現(xiàn)場環(huán)境調查 ?

確定采樣點布設之前，應進行詳細的調查研究，其內容包括：

1) 對本地區(qū)大氣污染源進行調查, 初步分析出各塊地域的污染源概況;

2) 了解本地區(qū)常年主導風向，大致估計出污染物的可能擴散概況;

3) 利用現(xiàn)場調研與人群隨機調查，初步判斷污染物的影響程度;

4) 利用已有的監(jiān)測資料推斷分析應設點的數(shù)量和方位。

2. 點位布設方法

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)應多設采樣點，同時應在對照區(qū)或清潔區(qū)設置1～2個對照點。

2) 幾何圖形布點法

目前常用以下3種布設方法：

A. 網格布點法：這種布點法是將監(jiān)測區(qū)域地面劃分成若干均勻網狀方格，采樣點設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。若主導風向明確，下風向設點應多一些，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風向明顯的地區(qū)，或孤立的高架點源。以點源為頂點，主導風向為軸線，在下風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. 點位布設要求

監(jiān)測點位布設要求主要根據區(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)境空氣質量狀況調查的方式然后根據檢測目的科學地選擇監(jiān)測點。

根據不同監(jiān)測目的分為監(jiān)測網格和質控網格，其中前者以監(jiān)測所布設區(qū)域的空氣質量狀況、污染特征和變化趨勢為目的而布設。后者以為監(jiān)測網格中各點位微型空氣監(jiān)測站提供校準數(shù)據為目的而布設。

1) 環(huán)境空氣質量監(jiān)控網格

結合不同監(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)境質量網格點位的布設。點位應盡量分布均勻，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。通過咨詢相關專家意見，并結合已有試點城市的應用情況和經驗，網格邊長不超過2千米。

2) 污染源區(qū)域監(jiān)控網格

根據不同污染源的排放特征，結合監(jiān)控區(qū)域建筑分布、地形、氣象等因素對道路交通網絡、工地揚塵網格、涉氣企業(yè)網格和工業(yè)園區(qū)網格分別進行點位布設的指導規(guī)范。其中工地揚塵網格、涉氣企業(yè)網格和工業(yè)園區(qū)網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，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，點位設置于下風向一側;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。其點位設置應根據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至少設置一個監(jiān)測點，當工地面積增加時，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1個監(jiān)測點。當施工工地只有1個監(jiān)測點時，應設置在車輛的主出入口，設置多個的，宜選擇主要的施工車輛出入口。點位設置應置于工地施工區(qū)圍欄安全范圍內，且可直接監(jiān)控工地現(xiàn)場主要施工活動的區(qū)域。當工地工期太短時，酌情考慮。

C. 工業(yè)園區(qū)網格

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)境空氣質量監(jiān)控網格的基本原則，采用分網格監(jiān)控的方式，同時由于內部污染源聚集多且類型復雜的特點，為了能夠實現(xiàn)污染源排查的準確定位，應進一步加密網格，網格邊長可考慮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. 生活源網格

生活源主要包括家庭、住宿業(yè)、餐飲業(yè)、醫(yī)院、大型學校、公園、景點等燃煤鍋爐、取暖設備、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)境空氣質量監(jiān)控網格的基本原則，采用分網格監(jiān)控方式，結合監(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)、大型學校或學校集中區(qū)等集中區(qū)域適當?shù)脑黾狱c位。

3) 梯度占點位

梯度站布設應考慮當?shù)卮怪狈较驈牡孛娴礁呖盏奈廴痉植继卣鞫荚O，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原則。

4) 網格質控點位

網格質控點位的目的是為周邊的微型空氣監(jiān)測站提供校準依據，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。因此首先作為質控點位應滿足《環(huán)境空氣質量監(jiān)測點位布設技術規(guī)范(試行)》中附錄A的相關要求，其次應盡可能照顧到周邊的微型空氣監(jiān)測站。其中具體質控的范圍則決定與周邊環(huán)境污染物濃度單位距離內變化情況，周邊污染物濃度分布越平均則質控范圍越大，周邊污染物濃度變化梯度越大則質控范圍越小，一般不應超過5千米。

3.3 點位管理

大氣污染防治網格化監(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)據分析平臺

4.1可視化顯示

結合地理信息，可對上傳的分鐘級、海量監(jiān)測數(shù)據進行可視化處理，同時兼容國家站的數(shù)據展示，生動形象地展示出空氣質量的實時數(shù)據變化趨勢和污染分布情況。

4.2污染事件監(jiān)控報警

可根據用戶當?shù)乜諝赓|量值和污染特征報警規(guī)則，利用事件捕獲技術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，實時推送到相關管理人員，根據警報級別在平臺上啟動相應的處置流程，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各區(qū)域污染超標的累積概率，能夠得到經常發(fā)生污染的區(qū)域，即為超標重點區(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基礎統(tǒng)計分析

提供單點或多點歷史數(shù)據對比分析、區(qū)域污染現(xiàn)狀分析、多點空氣質量排序等基礎數(shù)據分析功能。簡單明了直奔主題的功能設計，使用戶從繁雜的數(shù)據整理工作中解脫出來，解決用戶較關切的實際問題。

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、應用案例