某市空氣質(zhì)量污染監控和治理

解決方案

天津智易時(shí)代科技發(fā)展有限公司

                         2016年8月

目錄

00001 一、概述 3

00002 二、 總體方案 4

00003 三、 系統簡(jiǎn)介 6

3.1 系統測量參數 6

3.2 系統拓撲圖 6

3.3 系統組成 7

00004 四、產(chǎn)品介紹 9

4.1 ZWIN-30環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監測系統 9

概述 9

模塊組成 9

4.2 ZWIN-HDAQ8600空氣質(zhì)量數據采集儀 10

概述 10

功能特點(diǎn) 10

技術(shù)指標 11

4.3 空氣質(zhì)量在線(xiàn)監測平臺 12

系統功能 12

界面展示 13

一、 概述

近年來(lái)，空氣環(huán)境污染日益嚴重，黨中央、國務(wù)院高度重視大氣污染防治，2013年國務(wù)院出臺《關(guān)于印發(fā)大氣污染防治行動(dòng)計劃的通知》（國發(fā)〔2013〕37號）。提出大氣污染防治的總體要求、奮斗目標和政策舉措。其中明確指出要建立監測預警應急體系，妥善應對污染天氣。各省市，各地區針對本地大氣特點(diǎn)和環(huán)境空氣污染現狀，也制定了相應的計劃，主要實(shí)現環(huán)境空氣質(zhì)量預報預警體系的建立，突出重點(diǎn)、分類(lèi)指導、多管齊下、科學(xué)施策，把調整優(yōu)化結構、強化創(chuàng )新驅動(dòng)和保護環(huán)境生態(tài)結合起來(lái)，用硬措施完成硬任務(wù)，確保防治工作早見(jiàn)成效，促進(jìn)改善民生，培育新的經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn)。

某市隸屬河北省石家莊市，位于河北省西南部，從當前情況下來(lái)看，某市地區的大氣污染形勢十分嚴峻。盡管從2006年到2013年的8年時(shí)間里，空氣質(zhì)量為優(yōu)的天數除2013年以外整體呈不斷增加的趨勢，而在在2013年全年，空氣質(zhì)量為優(yōu)的天數為0天，而重度污染天數則達到了驚人的86天。2015年，針對污染日益嚴重的趨勢，河北省痛下決心鐵腕“治霾”，發(fā)布了《河北省大氣污染深入治理三年(2015-2017)行動(dòng)方案》，對全省范圍內的大氣污染治理提出了更高的要求，石家莊市作為污染較嚴重的城市之一，面臨著(zhù)緊迫而嚴峻的大氣污染治理形勢。

表1  某市2006～2013年空氣質(zhì)量等級分布

二、 總體方案

在城市空氣污染治理中可以注意到三大突出的矛盾：一是大氣污染監控的緊迫性與技術(shù)手段和管理模式的滯后性矛盾突出；二是揚塵污染源點(diǎn)多、面廣、線(xiàn)長(cháng)與管理單位人手緊張的矛盾突出；三是揚塵污染源監控的環(huán)節多、難點(diǎn)多與多部門(mén)聯(lián)合執法協(xié)同成本高、整治效果反復的矛盾突出。  

針對以上源于現實(shí)中的問(wèn)題，我們借鑒于的城市管理模式——網(wǎng)格化管理，從而將城市大氣污染監測乃至整個(gè)環(huán)保工程進(jìn)行網(wǎng)格化管理，也可以稱(chēng)之為“互聯(lián)網(wǎng)＋環(huán)保”的形式。

網(wǎng)格化精準監測系統由不同大氣因子微型站、小型空氣監測自動(dòng)站和監控軟件平臺等設備構成，可對城市道路交通、重點(diǎn)區域、重點(diǎn)企業(yè)等領(lǐng)域各類(lèi)污染排放因子進(jìn)行實(shí)時(shí)監控管理，精確定位污染源排放點(diǎn)位及污染物排放因子。

網(wǎng)格化管理圍繞燃煤污染、揚塵及面源污染、工業(yè)污染、機動(dòng)車(chē)污染等重點(diǎn)排放源，按照“分級負責、無(wú)縫對接、全面覆蓋、責任到人”的原則，對全市空氣質(zhì)量形成網(wǎng)格化監測，具體內容如下：

• 全縣按行政區劃共劃分11個(gè)網(wǎng)格區域，在各個(gè)網(wǎng)格內建立自動(dòng)化監測設施，對沒(méi)有部署空氣質(zhì)量監控站點(diǎn)的網(wǎng)格，安裝部署空氣質(zhì)量自動(dòng)連續監測設備或儀器，保證每個(gè)網(wǎng)格內至少具備1到2個(gè)空氣質(zhì)量監控站點(diǎn)。
• 根據功能規劃和產(chǎn)業(yè)布局，對污染較為嚴重區域重點(diǎn)監控，通過(guò)加強對重污染區域的監測，全面獲取空氣質(zhì)量污染物濃度、污染源等信息，為改善產(chǎn)業(yè)布局、提高空氣質(zhì)量的實(shí)施措施提供數據支撐。
• 不同類(lèi)型重點(diǎn)污染源（包括工業(yè)企業(yè)、建筑揚塵、沙石場(chǎng)、堆煤場(chǎng)、秸稈焚燒等無(wú)組織煙塵污染源排放）要求安裝對應的監測設備，例如CEMS、揚塵、VOC在線(xiàn)監測裝置。
• 所有的監測設備或儀器全部劃歸統一管理，充分利用在線(xiàn)監測系統平臺，實(shí)現“統一平臺，統一標準，統一監管”。明確工作任務(wù)和獎懲措施，每日、月、旬發(fā)布各級網(wǎng)格空氣質(zhì)量指數AQI和排名，對排名落后的各級網(wǎng)格負責人進(jìn)行約談和問(wèn)責，敦促其落實(shí)好屬地管理責任。

通過(guò)在全縣區域內構建網(wǎng)格化監測，建立動(dòng)態(tài)高分辨率大氣污染源排放清單，清單空間精細到縣、鄉，時(shí)間精細到季、月，根據污染源變化情況實(shí)時(shí)更新，并向社會(huì )公布；隨著(zhù)數據的積累，通過(guò)云計算、模型分析等大數據技術(shù)，構建環(huán)境質(zhì)量與環(huán)境容量、排污總量之間的動(dòng)態(tài)，挖掘環(huán)境數據應用價(jià)值，為環(huán)境管理提供科學(xué)依據；科學(xué)確定各市、縣的年、季、月污染物排放控制指標，各地在總量控制的前提下，將排放權作為生產(chǎn)、建設、經(jīng)營(yíng)的前置條件，進(jìn)行量化分解；對不同地區、不同時(shí)段、不同氣象條件下采取的減排調控政策、措施的實(shí)施效果進(jìn)行定量分析評估，并指導行業(yè)、企業(yè)根據評估結果和既定的減排目標，以zui小的減排代價(jià)達到*的治污效果，提高減排調控措施的可持久性。

三、 系統簡(jiǎn)介

3.1 系統測量參數

• SO₂、NO₂（NO/NO_X）、PM₁₀

現有三參數空氣質(zhì)量監測系統，主要反映一次污染；

• CO

衡量大氣污染的重要標志性污染物，可用來(lái)評價(jià)系統穩定性；

• O₃

光化學(xué)煙霧的標志，極易氧化氣態(tài)污染物轉化成細粒子；國家標準規定污染物；

• PM_2.5、PM10

造成能見(jiàn)度降低（灰霾天氣）的元兇；已被WHO、EPA和EU等列入空氣評價(jià)指標體系

3.2 系統拓撲圖

整套系統由感知層、平臺層和應用層3部分組成。其中，感知層由大密度布設的大型、小型監測站組成，監測站監測的數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳送到平臺層，進(jìn)行數據處理和自動(dòng)修正。

在應用層，可實(shí)時(shí)顯示各監測點(diǎn)位和整個(gè)區域的空氣質(zhì)量狀況，以及污染物濃度水平，并提供異常報警、區域空氣質(zhì)量變化趨勢等多種服務(wù)業(yè)務(wù)。

3.3 系統組成

ZWIN-30環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監測系統

利用上*進(jìn)的光電技術(shù)研制、開(kāi)發(fā)出來(lái)的高技術(shù)精密儀器設備。在貴方地點(diǎn)連續實(shí)時(shí)監測環(huán)境空氣中的PM₁₀、PM_2.5、SO₂、NO₂、O₃、CO等各項污染物濃度，以及風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、相對濕度、大氣壓等，并可與當地環(huán)保局聯(lián)網(wǎng)監測。

監測子站：包含空氣質(zhì)量監測儀器和ZWIN-HDAQ8600空氣質(zhì)量數據采集儀?？諝赓|(zhì)量監測儀器監測空氣的SO₂、NO₂（NO/NO_X）、PM₁₀、CO、O₃、PM_2.5、氣象參數和能見(jiàn)度等。通過(guò)模擬量接口、數字接口（RS232/485）將在線(xiàn)儀器的監測數據傳輸給HDAQ8600空氣質(zhì)量數據采集儀，實(shí)現本地數據存儲、處理、展示，并通過(guò)有線(xiàn)、2.5G、3G、專(zhuān)網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò )將數據遠傳至監控中心。

通訊網(wǎng)絡(luò )：可選用GPRS/CDMA/ADSL/PSTN/WLAN等通訊方式，支持VPN專(zhuān)網(wǎng)接入。

監控中心：實(shí)現對SO₂、NO₂（NO/NO_X）、O₃、CO、PM₁₀、PM_2.5、VOC、能見(jiàn)度和氣象五參數數據的管理、統計、分析、報表等功能。

四、 產(chǎn)品介紹

4.1  ZWIN-30環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監測系統

概述

該系統能及時(shí)掌握某一區域空氣質(zhì)量的現狀，在一個(gè)區域內組成對環(huán)境空氣進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣和分析的完整網(wǎng)絡(luò )，主要應用于各環(huán)境保護部門(mén)、電力、石油、化工、鋼鐵、冶金、建材大型工礦企業(yè)等對周?chē)h(huán)境大氣質(zhì)量的監測，大型機場(chǎng)環(huán)境空氣質(zhì)量和氣象參數的監測，氣象監測和科研部門(mén)對大氣質(zhì)量參數和氣象參數的監測和環(huán)境質(zhì)量評價(jià)，道路交通環(huán)境污染監測等。

本系統采用RS485通訊接口，與RS232相比， RS232只能對一臺下位機，傳輸距離也較短，而RS485可對多臺下位機，傳輸距離更長(cháng)。本系統標準值輸出為0-5V，4-20mA并有RS485雙向通訊控制接口。所有儀器均具有良好的抗干擾能力及停電自恢復功能，有效數據捕獲率優(yōu)于90%。

監測系統采用模塊化結構，設計合理，操作簡(jiǎn)單，能實(shí)現遠程數據傳輸和故障診斷，*我國各級環(huán)境保護主管部門(mén)對大氣環(huán)境質(zhì)量連續自動(dòng)監測的要求。

模塊組成

污染分析儀器    二氧化硫分析儀、氮氧化物分析儀、可吸入顆粒物（PM₁₀）監測儀、細顆粒物（PM_2.5）監測儀、臭氧分析儀、一氧化碳分析儀等

多元氣體校準    零氣發(fā)生器、動(dòng)態(tài)氣體校準儀、標準氣體

數據采集控制    子站和中心站軟件能查看實(shí)時(shí)和歷史測量數據，數據整理存儲并導出其他格式，形成曲線(xiàn)、報表等完整的報告；遠程監控系統參數，采集分析儀事件記錄數據，診斷菜單及初始化校準。

空氣樣品采集    空氣采樣總管、多支路接頭、抽氣風(fēng)機

氣象參數監測    大氣壓力、溫度、相對濕度、風(fēng)速、風(fēng)向（可選雨量、日照、輻射等）

子站站房空調    根據用戶(hù)要求可定制：站房大小和結構/組合機柜/室內溫濕度/市電監測/空調/簡(jiǎn)易工作臺/樓梯/換氣扇/不間斷電源/火災報警/消防設施等。

多種通訊方式    串口通訊 —— RS232/RS485  無(wú)線(xiàn)通訊 —— GPRS/CDMA/

                有線(xiàn)通訊 —— PSDN/LAN/Internet

4.2  ZWIN-HDAQ8600空氣質(zhì)量數據采集儀

概述

WIN-HDAQ8600型環(huán)保數采儀是我公司為滿(mǎn)足環(huán)保行業(yè)特殊需求定制開(kāi)發(fā)的一款高性能數據采集傳輸設備。系統采用NXP公司的LPC3250(ARM9 架構)處理器，嵌入式WINCE操作系統和實(shí)時(shí)數據庫，符合HJ/T212-2005《污染源在線(xiàn)自動(dòng)監測（監控）系統數據傳輸標準》和IEC-104規約。

實(shí)現了對一次儀表的實(shí)時(shí)監控，永遠在線(xiàn)，并通過(guò)模擬信號接口、數字信號接口、RS232/485接口與二氧化硫在線(xiàn)分析儀、臭氧在線(xiàn)監測儀、在線(xiàn)粒徑分析儀、氮氧化物在線(xiàn)監測儀等多種儀器連接，使得對一次儀表監控，更加方便快捷。

采集的數據通過(guò)GPRS/CDMA無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )將數據傳輸到環(huán)保監控平臺，從而實(shí)現數據的遠程傳輸和設備反控，同時(shí)設備配有7‘的觸控顯示屏，能夠隨時(shí)觀(guān)測到污染物排放的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)，同時(shí)也可以調閱1年以上歷史數據，為未來(lái)的環(huán)保執行提供強力的保證。

功能特點(diǎn)

• 內置多種串口協(xié)議，可以與國內外主流氣體分析儀器進(jìn)行無(wú)縫連接；
• 協(xié)議開(kāi)放，主協(xié)議（HJ/T212-2005）可方便擴展，同時(shí)提供在線(xiàn)儀器端的二次開(kāi)發(fā)環(huán)境，便于二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現在線(xiàn)儀器的快速聯(lián)網(wǎng)；
• 系統可自動(dòng)或定時(shí)上傳各類(lèi)業(yè)務(wù)數據；
• “斷點(diǎn)續傳”功能使現場(chǎng)數據不丟失的傳輸到局方，保證設備的在線(xiàn)率達到97%以上，實(shí)現了數據的完整性；
• 支持GPRS/CDMA/ADSL/PSTN/WLAN等多種通訊方式，并可以VPN專(zhuān)網(wǎng)接入；
• 支持環(huán)保專(zhuān)網(wǎng)與企業(yè)本地雙通道同時(shí)輸出，即可使數據遠傳至各級環(huán)保局、又方便企業(yè)實(shí)時(shí)（同步）觀(guān)察現場(chǎng)儀器數據；
• RTDB實(shí)時(shí)數據庫支持實(shí)時(shí)、分鐘、小時(shí)、日的歷史數據存儲1年，支持多種形式的數據查詢(xún)與導出功能，以完成數據的可追溯性；
• 即時(shí)采樣、校零校滿(mǎn)、遠程校時(shí)、上傳時(shí)間間隔設定、提取歷史數據，實(shí)現全面的反控功能；
• 可通過(guò)WEB方式對數采儀進(jìn)行遠程設置、升級和程序查看，便于操作人員對數采儀的遠程維護；
• 系統的模塊化設計，方便第三方運維公司運營(yíng)維護管理；
• 豐富的輸入、輸出接口，如8AI 、4DI 、5DO 、3.5寸液晶屏顯示、8路RS232/485，并且可擴展；
• 系統自備電源，在運行中如遇停電，自備電源立即啟動(dòng)，維持系統繼續正常運行，保全數據的完整性；
• 系統內置軟硬件看門(mén)狗，保證系統運行的可靠性；
• 可選配“空氣質(zhì)量在線(xiàn)監測平臺”，完成現場(chǎng)數據的接收、存儲、入庫，并可對現場(chǎng)設備進(jìn)行遠程控制，方便形成各類(lèi)數據表現形式如棒圖、曲線(xiàn)及各類(lèi)報表，方便企業(yè)同步監控數據。

技術(shù)指標

• 安裝結構：壁掛式；
• CPU：NXP公司LPC3250；
• 芯片主頻：200MHz；
• 存儲器：256M，可選外部存儲：SD卡及USB存儲設備；
• 操作系統：內置Wince操作系統；
• 儀表接口：多種類(lèi)型的數據輸入接口功能，基本配置：8AI 、4DI 、2DO 、觸控液晶屏顯示、8路RS232/485(可擴展)；
• 顯示單元：7寸的TFT液晶觸摸顯示屏；
• 通訊方式：支持GPRS/CDMA/ADSL/PSTN/WLAN/短波電臺等多種通訊方式，可多中心傳送；
• 精度：≤0.2%；
• 電磁兼容：滿(mǎn)足IEC三級標準；
• 電源：220VAC ± 15％  50HZ ± 5％；
• 功耗：<10W；
• 通訊協(xié)議：污染源在線(xiàn)自動(dòng)監測（監控）系統數據傳輸標準HJ/T212-2005；
• 三防設計：防水、防塵、防破壞；

4.3 空氣質(zhì)量在線(xiàn)監測平臺

空氣質(zhì)量在線(xiàn)監測平臺軟件，采用B/S模塊開(kāi)發(fā)、windows界面風(fēng)格，操作簡(jiǎn)單方便。能實(shí)時(shí)顯示各個(gè)監測站點(diǎn)的空氣質(zhì)量監測數據，并以各種圖形展示業(yè)務(wù)數據，形成各種業(yè)務(wù)報表。

系統功能

實(shí)時(shí)監測：實(shí)時(shí)顯示某監測站點(diǎn)的SO₂、NO₂、O₃、CO、PM₁₀、PM_2.5、能見(jiàn)度、風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、氣壓等空氣質(zhì)量指數的監測數據及儀器的運行狀態(tài)； 

歷史數據查詢(xún)：可以根據時(shí)間段、監控站點(diǎn)等條件查詢(xún)歷史數據，并可以數據表格和圖形的形式輸出；

統計報表：按業(yè)務(wù)要求生成小時(shí)、日、周、月、季、年報表及相應圖表，并可以導出EXCEL表格到本地；

空氣質(zhì)量日報：可以將采集的數據轉換為國家標準統一日報格式上報；

空氣污染指數報告：將一天采集的數據生成空氣污染指數報告；

設備監控功能：實(shí)時(shí)監視在線(xiàn)監測儀器是否正常工作，數據上傳是否正常，若設備故障或傳輸異常，及時(shí)以短信形式告知相關(guān)；

站點(diǎn)管理：配置站點(diǎn)信息，增加或刪除站點(diǎn)等操作；

用戶(hù)管理：為保證系統的有效和安全，設置多級用戶(hù)登錄管理；