大氣網(wǎng)格化精準決策支持系統

一、概述

人與自然和諧相處是人類(lèi)社會(huì )發(fā)展的一個(gè)永恒主題，社會(huì )文明進(jìn)步呼喚環(huán)保自覺(jué)。建設民生環(huán)保，要始終堅持“環(huán)保為民、環(huán)保便民、環(huán)保利民”的民本理念。著(zhù)力解決影響群眾健康的突出環(huán)保問(wèn)題。中共中央、國wu院于2016年10月印發(fā)《“健康中國2030”規劃綱要》，其要求深入開(kāi)展大氣、水、土壤等污染防治，明確加強影響健康的環(huán)境問(wèn)題治理，以提高環(huán)境質(zhì)量為核心，推進(jìn)聯(lián)防聯(lián)控和流域共治，實(shí)行環(huán)境質(zhì)量目標考核，實(shí)施嚴格的環(huán)境保護制度，切實(shí)解決影響廣大人民群眾健康的突出環(huán)境問(wèn)題。

大氣網(wǎng)格化精準決策支持系統

為進(jìn)一步深入貫徹落實(shí)國家和省市關(guān)于生態(tài)環(huán)境的決策部署，全面提高生態(tài)環(huán)境保護綜合決策、監管治理和公共服務(wù)水平，切實(shí)解決重點(diǎn)區域、流域重大環(huán)境管理問(wèn)題，改善環(huán)境質(zhì)量,增強人民群眾獲得感，全面加強市環(huán)境監管水平，適應新形勢下環(huán)境管理工作量化考核需求，建成天地一體、上下協(xié)同、信息共享的智慧環(huán)保監測網(wǎng)絡(luò )，使環(huán)境空氣網(wǎng)格化監測能力與生態(tài)文明建設要求相適應。

二、總體設計

2.1主要內容

• 環(huán)境保護立體監測系統體系。根據XX市的發(fā)展特點(diǎn)，產(chǎn)業(yè)結構規劃布局和環(huán)保工作重心，建設從市、縣、鄉三級聯(lián)動(dòng)的縱向和全市承擔環(huán)保職責的部門(mén)行業(yè)橫向的監管體系，實(shí)現“縱向到底、橫向到邊、覆蓋全市”的智慧環(huán)保監管體系。以消除環(huán)境監管盲區、提升監管效能為目標，完善網(wǎng)格化環(huán)境監管體系，建立專(zhuān)業(yè)的網(wǎng)格員隊伍，實(shí)現環(huán)境監管無(wú)縫隙全覆蓋。
• 環(huán)境質(zhì)量大氣網(wǎng)格化平臺體系。以“物聯(lián)網(wǎng)+智慧感知”為核心，建立覆蓋全市的環(huán)境空氣質(zhì)量監測分析全污染源覆蓋的自動(dòng)監測網(wǎng)絡(luò )。加大環(huán)境信息公開(kāi)力度，以便民為核心，全面推動(dòng)環(huán)境質(zhì)量、環(huán)境監管、重點(diǎn)排污單位等環(huán)保重點(diǎn)領(lǐng)域的信息公開(kāi)。
• 日常監管運維體系。依托XX市電子政務(wù)云、服務(wù)器、防火墻以及運維服務(wù)等充分利用大數據、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)+等*進(jìn)技術(shù)和理念，建設智慧環(huán)保大數據平臺、智慧環(huán)保綜合監控平臺、智慧環(huán)保決策支撐平臺和智慧環(huán)保運維管理平臺等信息服務(wù)系統。

2.2設計依據

《國wu院辦公廳關(guān)于加強環(huán)境監管zhi法的通知》(國辦發(fā)〔2014〕56號)

《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）

《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（GB3095-2012）

《環(huán)境空氣質(zhì)量評價(jià)技術(shù)規范》（HJ663-2013）

《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(AQI)技術(shù)規定》（HJ633-2012）

《環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監測技術(shù)規范》（HJ/T193-2005）

《關(guān)于加強環(huán)境空氣質(zhì)量監測能力建設的意見(jiàn)》（環(huán)發(fā)[2012]33號）

《環(huán)境空氣質(zhì)量預報信息交換技術(shù)指南》（環(huán)辦函[2014]1471-1）

《環(huán)境空氣質(zhì)量可視化預報會(huì )商技術(shù)指南》（環(huán)辦函[2014]1471-2）

《環(huán)境空氣質(zhì)量數值預報模式源清單技術(shù)指南》（環(huán)辦函[2014]1471-3）

《全國環(huán)境空氣質(zhì)量預報預警實(shí)施方案》（環(huán)辦函[2015]330號）

《空氣和廢氣監測分析方法》（第四版）

《污染源在線(xiàn)自動(dòng)監控(監測)系統數據傳輸標準》（HJ/T212-2005）

《環(huán)境污染源自動(dòng)監控信息傳輸、交換技術(shù)規范(試行)》(HJ/T 352-2007)

《中華人民共和國環(huán)境保護法》

《中華人民共和國大氣污染防治法》

《國家環(huán)境保護“十二五”計劃》

《國家環(huán)境監測能力建設“十二五”規劃》

三、系統概況

整套系統由感知層、平臺層和應用層三部分組成。

其中，感知層由微型空氣監測站、車(chē)載式空氣質(zhì)量監測設備、無(wú)人機載環(huán)境監測儀、激光雷達監測系統以及視頻監控等前端監測設備組成，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )把各個(gè)監測設備的監測數據傳送到中心平臺。

平臺層接收到來(lái)自感知層的實(shí)時(shí)數據進(jìn)行分析，利用大數據分析進(jìn)行數據處理和歸集整理。

在應用層，可以GIS方式直觀(guān)、形象的實(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)。

3.1系統特點(diǎn)

1)*監測大氣環(huán)境空氣質(zhì)量,微型空氣站、車(chē)載式環(huán)境監測設備、無(wú)人機載大氣環(huán)境監測、激光雷達走航監測、視頻監控等。

2)設置污染預警發(fā)布系統，輔助相關(guān)部門(mén)應急管理

3)云服務(wù)平臺，B/S 架構軟件平臺，可隨時(shí)查看、下載和在線(xiàn)分析數據。

4)利用*進(jìn)技術(shù)，保證傳感器的精度，穩定性，和環(huán)境耐受力。

6)數據有 RTU ，網(wǎng)關(guān)和服務(wù)器三級緩存，斷點(diǎn)數據主動(dòng)續傳，保證數據的完整不丟失。

7)支持數據傳輸協(xié)議加密，保證數據傳輸安全，不被惡意截獲和解析。

8）平臺功能強大，運行穩定，界面友好，畫(huà)面精致。

9）移動(dòng)式點(diǎn)位與固定式站點(diǎn)相配合，監測全面，提升效率。

3.2系統組成

1）大氣網(wǎng)格化平臺體系

云平臺，服務(wù)器，防火墻、LED展示屏，移動(dòng)zhi法APP

★大氣網(wǎng)格化在線(xiàn)監測平臺系統

★APP

★公眾號

2)立體監測系統體系

★微型空氣站

★車(chē)載式環(huán)境監測設備

★無(wú)人機大氣監測

★激光雷達在線(xiàn)監測

★視頻監控等

3）日常監測體系

★產(chǎn)品質(zhì)量保證措施

★運維及售后服務(wù)

四、網(wǎng)格化管理系統平臺功能

環(huán)境管理一張圖

結合GIS的應用，以業(yè)務(wù)信息和環(huán)境信息的空間化、可視化為目的，按市綜合監管zhi法業(yè)務(wù)設計在線(xiàn)監控、污染源管理，將全市環(huán)境監管狀況一覽無(wú)余地展現于環(huán)境管理者面前，真正實(shí)現環(huán)境管理的*、無(wú)盲區監管。將zhi法主體、企業(yè)主體與環(huán)境要素客體有機的統一起來(lái)，包括空氣質(zhì)量監測點(diǎn)位、污染源監測點(diǎn)位、監測報警的點(diǎn)位、視頻攝像頭點(diǎn)位、巡檢員的點(diǎn)位、污染事件的點(diǎn)位以及各種點(diǎn)位的實(shí)時(shí)信息。在地圖上及時(shí)、動(dòng)態(tài)、形象的反映出監管區域內的環(huán)境、zhi法狀況，實(shí)現全市環(huán)境管理工作的可視化、透明化管理。

環(huán)保一張圖參考樣式一

環(huán)保一張圖參考樣式二

4.3綜合監管一平臺

滿(mǎn)足當前環(huán)境管理需要，基于現有資源，應用物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、GIS等技術(shù)，整合大氣監測、視頻監控設施形成綜合監測平臺，并結合GIS服務(wù)平臺，對監控因子、監控數據進(jìn)行立體、可視化展示。其次，以實(shí)現zhi法規范化、智能化、解決現階段人員不足、zhi法壓力大為目標，建設環(huán)境zhi法平臺，規范zhi法工作程序，實(shí)現流程化、標準化、專(zhuān)業(yè)化。

（1）環(huán)境空氣質(zhì)量監測模塊

根據空氣質(zhì)量監測的特點(diǎn)，該模塊主要通過(guò)分區域，并按照日、周、月、季度和全年進(jìn)行評價(jià)。系統實(shí)現評價(jià)結果的保存、修改、刪除、打印功能?？諝赓|(zhì)量評價(jià)內容主要有空氣質(zhì)量指數和依據國家標準劃分空氣質(zhì)量指數級別以及首要污染物和超標污染物。

污染月歷圖

數據報表

（2）車(chē)載式大氣監測、無(wú)人機環(huán)境監測模塊

考慮到油煙污染具有數量多、分布廣、間歇性排放、監測難度大等特點(diǎn)，所以本案將油煙從空氣質(zhì)量中提取出來(lái)，專(zhuān)為油煙搭建監測模塊，實(shí)時(shí)監測油煙濃度，依照《餐飲業(yè)大氣污染物排放標準》設定預警限值，對區域內各餐飲企業(yè)，實(shí)施*濃度監測與凈化設備及時(shí)管控。

（3）開(kāi)展激光雷達走航模塊

按規定頻次開(kāi)展激光雷達走航探測，積累走航數據，分析研究當地大氣顆粒物污染的時(shí)空分布和輸送規律，快速獲取區域內大氣顆粒物剖面。同時(shí)，結合氣象、地形等因素，分析顆粒物污染的生消過(guò)程和污染輸送，提高時(shí)空分辨率和分辨速度。

為了能夠在環(huán)境監測信息收集、整理、加工和數據處理方面具備快速反應能力和綜合分析能力，并達到規范化、科學(xué)化管理的監測管理工作要求，需要對環(huán)境監測信息進(jìn)行規范化科學(xué)管理

搭建基于 WEB 服務(wù)的平臺，具有以下功能：

實(shí)時(shí)監測

統計分析

預警預報

來(lái)源分析

視頻監測

4.4.1APP模塊

APP的系統用戶(hù)是的一線(xiàn)zhi法人員，部署于zhi法人員日常zhi法使用的移動(dòng)終端上，可見(jiàn)環(huán)境zhi法APP的用戶(hù)中多，滿(mǎn)足一線(xiàn)zhi法人員的工作需要和環(huán)境監管zhi法數據采集需求。

具有以下功能：1、實(shí)時(shí)監測；2、預警預報；3、任務(wù)管理；4、統計分析；5、系統設置

4.4.2公眾號模塊

公眾號則為系統的另一個(gè)功能特點(diǎn)用戶(hù)可根據實(shí)際需求選擇是否添加，在公眾號上可直接查看推送信息以及監控視頻，隨時(shí)隨地掌握現場(chǎng)情況。

關(guān)注公眾號之后，進(jìn)入公眾號可選擇污染源地圖及視頻監控，在污染源地圖中可查看當前點(diǎn)位信息，各個(gè)監測因子數值。

可切換衛星地圖：

五、立體監測設備體系

5.1空氣質(zhì)量監測儀

ZWIN-AQMS06微型環(huán)境空氣質(zhì)量監測站是我公司推出的一款用于提供室外空氣污染物實(shí)時(shí)、準確檢測經(jīng)濟型產(chǎn)品。與市面上便宜的備選產(chǎn)品相比，ZWIN-AQMS06可以給網(wǎng)格化平臺提供強大的數據基礎，而且能根據現場(chǎng)進(jìn)行校對，確保其具有極佳的可追溯性。

儀器可依據實(shí)際情況搭載多種高精度氣體傳感器，配置PM2.5、PM10、一氧化碳、二氧化氮、臭氧、二氧化硫等空氣質(zhì)量參數以及氣象五參數，用戶(hù)可根據具體實(shí)際需求進(jìn)行定制。

1）產(chǎn)品特點(diǎn)

• 數據準確：采用進(jìn)口高靈敏度的氣體傳感器，響應速度快，分辨率高，線(xiàn)性好，檢測下限可達ppb級，高溫條件下穩定運行；
• 結構設計合理，可同時(shí)監測氣體參數和可吸入顆粒物、氣象參數等，監測參數為PM2.5、PM10、NO2、SO2、O3、CO六項，俗稱(chēng)“兩塵四氣”；氣象參數為溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向；
• 氣體、顆粒物分兩路采樣，氣體又單獨分路進(jìn)氣，避免互相干擾，氣體采樣內置微型真空泵，反應時(shí)間比普通擴散式采集方式快1.5倍；
• 采用插拔式支架固定風(fēng)速、風(fēng)向傳感器，安裝靈活、拆卸方便、不易破損、便于運輸；
• 移動(dòng)式熱插拔SD卡，隨時(shí)更新替換升級程序，支持本地查看數據，無(wú)需插拔SD卡，可遠程升級程序；
• 實(shí)時(shí)監測：各項監測指標傳感器精準測量，快速輸出，快速響應；
• 集中監測：可實(shí)現多項監測指標同時(shí)進(jìn)行；
• 數據查看：采用液晶屏顯示，可直觀(guān)動(dòng)態(tài)顯示各項監測數據、儀器工作狀態(tài)，提供全中文菜單和友好的人機對話(huà)界面；
• 模塊化設計，各部件獨立運行，系統可靠性高；
• 一鍵式開(kāi)機運行，觸摸屏顯示，面板顯示有氣體種類(lèi)、濃度、溫度、IP地址、流量、時(shí)間等；
• 防水防塵設計，壁掛式或落地式部署；
• 環(huán)境使用范圍廣，風(fēng)沙、雨雪及揚塵等惡劣天氣均可；
• 無(wú)線(xiàn)傳輸數據設計，標準配置智能除濕系統、自動(dòng)排污系統；
• 集成GPRS無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)，實(shí)時(shí)監測大氣環(huán)境數據，成本低，適合網(wǎng)格化布點(diǎn)；
• 可選配GPS定位，實(shí)現設備跟蹤功能；
• 可選配太陽(yáng)能供電，實(shí)現太陽(yáng)能、市電互補。

現場(chǎng)實(shí)例

5.2車(chē)載式環(huán)境監測

本產(chǎn)品是基于3G/4G移動(dòng)式互聯(lián)網(wǎng)平臺開(kāi)發(fā)的新一代高精度監測產(chǎn)品，符合GB3096-2008《聲環(huán)境質(zhì)量標準》、GB3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》相關(guān)標準。本產(chǎn)品可包含3G/4G數傳單元、GPS定位單元、顆粒物監測單元、噪聲監測單元、氣象環(huán)境監測單元、視頻監控及存儲單元、LED顯示單元等多個(gè)單元，主要應用于城市功能區監測、工業(yè)企業(yè)廠(chǎng)界監測和施工場(chǎng)界監測領(lǐng)域，為相關(guān)zhi法部門(mén)提供實(shí)時(shí)監測數據和畫(huà)面證據。

ZWIN-AQMS10型車(chē)載式空氣站按照環(huán)境監測GB3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》進(jìn)行設計制造，滿(mǎn)足環(huán)境監測和環(huán)境應急情況下對監測參數快速測量要求。產(chǎn)品具有高靈敏、高精度、實(shí)時(shí)監測系統，通過(guò)車(chē)載地圖及GPS實(shí)時(shí)定位系統可把監測數值實(shí)時(shí)顯示在車(chē)載電子地圖上而且可疊加現場(chǎng)監控視頻畫(huà)面，為環(huán)境監測提供大數據和決策。

車(chē)輛可采用SUV或中巴車(chē)進(jìn)行改造，可適應復雜路況的行駛。車(chē)輛改裝后可提供車(chē)載設備的安裝及固定并為之提供電源。車(chē)輛可滿(mǎn)足電磁兼容有關(guān)標準，具有防雷能力，可全天候工作。ZWIN-AQMS10型車(chē)載式空氣站配置豐富，具體配置通過(guò)客戶(hù)定制確定。

1）產(chǎn)品特點(diǎn)：

●配備GPS定位模塊實(shí)現監測點(diǎn)位實(shí)時(shí)回傳，軌跡沿途監測數值實(shí)時(shí)顯示；

●全天候24小時(shí)實(shí)時(shí)監控取得依據，可設置報警閾值；

●車(chē)載移動(dòng)點(diǎn)位使zhi法地點(diǎn)不受限制，確保了數據的真實(shí)性、有效性；

●配合固定式微型空氣站監測設備，可形成點(diǎn)面結合的完整監測網(wǎng)，實(shí)現零死角零漏洞的目標；

●具有自動(dòng)記錄、超限報警、抓拍取得依據和數據通訊等功能，可實(shí)現區域性環(huán)境數據的自動(dòng)采集、處理和儲存，擴展性強，系統程序采用模塊化結構，方便功能擴展或屏蔽以及各種傳感器的接入；

●采用IP65防護等級的防雨設計，各個(gè)傳感器具有快速反應和長(cháng)期在惡劣環(huán)境下工作的特點(diǎn)，測量精度高，存儲容量大，可連續監測，性能穩定，可靠性高；

●汽車(chē)電源直接供電。

5.3視頻監控單元

移動(dòng)式實(shí)時(shí)視頻監控，支持高、標清圖像瀏覽分屏顯示及輪巡功能；

圖像可疊加環(huán)境監測數據，直觀(guān)顯示當前環(huán)境信息；

實(shí)時(shí)視頻與監測數值疊加在同一畫(huà)面，同時(shí)上傳；支持超標數據視頻抓怕，疊加數值并儲存，可調取歷史視頻；

5.3無(wú)人機載環(huán)境監測設備

我司專(zhuān)門(mén)針對生態(tài)環(huán)境中氣體的監測研發(fā)出一款智能型“四氣兩塵”傳感器組件。該組件的傳感器采用高靈敏的進(jìn)口電化學(xué)傳感器，采取擴散式氣體檢測方法；操作方便、測量準確、工作可靠、體積輕??；利用我們設計的支架可以方便安裝至無(wú)人機上，利用無(wú)人機的*優(yōu)勢可以實(shí)現空中軌跡的氣體監測。同時(shí)利用我們的軟件平臺，集成顯示經(jīng)緯度、高度、飛機狀態(tài)、溫度、濕度、PM2.5、PM10、CO、O3、SO2、NO2、CO2、VOC等參數的實(shí)時(shí)監測和三維可視化展示。為三維立體空間的空氣質(zhì)量分析提供一個(gè)有效的監測手段。

（1）主要技術(shù)指標

5.4激光雷達監測系統

激光雷達可用于連續監測大氣氣溶膠的分布，分析氣溶膠的組成結構和時(shí)空演變。由激光雷達的探測數據可獲得大氣邊界層（PBL)的結構和時(shí)空演變特征、大氣氣溶膠（飄塵）消光系數垂直廓線(xiàn)和時(shí)間演變特征、云層高度及多層云結構、大氣能見(jiàn)度和PM2.5、PM10濃度等信息。同時(shí)激光雷達可監測工業(yè)煙塵的排放等城市上空環(huán)境污染物的擴散規律,監測灰霾和沙塵暴等天氣過(guò)程，對大氣環(huán)境監測和大氣科學(xué)研究都有著(zhù)重要的意義。

大氣消光系數、通偏振比廓線(xiàn)、邊界層高度、光學(xué)厚度等參數。

（1）技術(shù)參數

測試項目：

非分散紅外（NDIR）：一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、碳氫化合物（HC）

測量范圍：

●出射激光波長(cháng)：355nm/532nm/1064nm

●激光重復頻率：10Hz—2500H

●激光單脈沖能量：10μJ—200mJ

●接收望遠鏡直徑：160mm—400mm

●采集器采樣方式：光子計數、A/D采集

功能特點(diǎn)：

●穩定的光學(xué)系統結構設計，消除盲區，降低幾何重疊因子

●工作環(huán)境溫度范圍廣

●集成化設計，移動(dòng)攜帶方便

●雷達遠程重啟模塊功能，遠程一鍵操作即可恢復雷達正常運轉

●光學(xué)傳感艙溫、濕度顯示控制功能

●激光能量可控，通過(guò)人眼安全德國TUV認證