某市空氣質量污染監(jiān)控和治理
解決方案
天津智易時代科技發(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(tǒng)簡介 6
3.1 系統(tǒng)測量參數 6
3.2 系統(tǒng)拓撲圖 6
3.3 系統(tǒng)組成 7
00004 四、產品介紹 9
4.1 ZWIN-30環(huán)境空氣質量自動監(jiān)測系統(tǒng) 9
概述 9
模塊組成 9
4.2 ZWIN-HDAQ8600空氣質量數據采集儀 10
概述 10
功能特點 10
技術指標 11
4.3 空氣質量在線監(jiān)測平臺 12
系統(tǒng)功能 12
界面展示 13
一、 概述
近年來，空氣環(huán)境污染日益嚴重，黨中央、國務院高度重視大氣污染防治，2013年國務院出臺《關于印發(fā)大氣污染防治行動計劃的通知》（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(jiān)測預警應急體系，妥善應對污染天氣。各省市，各地區(qū)針對本地大氣特點和環(huán)境空氣污染現狀，也制定了相應的計劃，主要實現環(huán)境空氣質量預報預警體系的建立，突出重點、分類指導、多管齊下、科學施策，把調整優(yōu)化結構、強化創(chuàng)新驅動和保護環(huán)境生態(tài)結合起來，用硬措施完成硬任務，確保防治工作早見成效，促進改善民生，培育新的經濟增長點。
某市隸屬河北省石家莊市，位于河北省西南部，從當前情況下來看，某市地區(qū)的大氣污染形勢十分嚴峻。盡管從2006年到2013年的8年時間里，空氣質量為優(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，面臨著緊迫而嚴峻的大氣污染治理形勢。
表1 某市2006～2013年空氣質量等級分布
| 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 | 2012 | 2013 |
優(yōu) | 5 | 16 | 26 | 35 | 30 | 32 | 58 | 0 |
良 | 210 | 186 | 191 | 213 | 269 | 281 | 261 | 37 |
輕度污染 | 48 | 47 | 52 | 41 | 36 | 39 | 34 | 167 |
中度污染 | 8 | 2 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 70 |
重度污染 | 3 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 86 |
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(jiān)控的緊迫性與技術手段和管理模式的滯后性矛盾突出；二是揚塵污染源點多、面廣、線長與管理單位人手緊張的矛盾突出；三是揚塵污染源監(jiān)控的環(huán)節(jié)多、難點多與多部門聯合執(zhí)法協(xié)同成本高、整治效果反復的矛盾突出。
針對以上源于現實中的問題，我們借鑒于的城市管理模式——網格化管理，從而將城市大氣污染監(jiān)測乃至整個環(huán)保工程進行網格化管理，也可以稱之為“互聯網＋環(huán)保”的形式。
網格化精準監(jiān)測系統(tǒng)由不同大氣因子微型站、小型空氣監(jiān)測自動站和監(jiān)控軟件平臺等設備構成，可對城市道路交通、重點區(qū)域、重點企業(yè)等領域各類污染排放因子進行實時監(jiān)控管理，精確定位污染源排放點位及污染物排放因子。
網格化管理圍繞燃煤污染、揚塵及面源污染、工業(yè)污染、機動車污染等重點排放源，按照“分級負責、無縫對接、全面覆蓋、責任到人”的原則，對全市空氣質量形成網格化監(jiān)測，具體內容如下：
- 全縣按行政區(qū)劃共劃分11個網格區(qū)域，在各個網格內建立自動化監(jiān)測設施，對沒有部署空氣質量監(jiān)控站點的網格，安裝部署空氣質量自動連續(xù)監(jiān)測設備或儀器，保證每個網格內至少具備1到2個空氣質量監(jiān)控站點。
- 根據功能規(guī)劃和產業(yè)布局，對污染較為嚴重區(qū)域重點監(jiān)控，通過加強對重污染區(qū)域的監(jiān)測，全面獲取空氣質量污染物濃度、污染源等信息，為改善產業(yè)布局、提高空氣質量的實施措施提供數據支撐。
- 不同類型重點污染源（包括工業(yè)企業(yè)、建筑揚塵、沙石場、堆煤場、秸稈焚燒等無組織煙塵污染源排放）要求安裝對應的監(jiān)測設備，例如CEMS、揚塵、VOC在線監(jiān)測裝置。
- 所有的監(jiān)測設備或儀器全部劃歸統(tǒng)一管理，充分利用在線監(jiān)測系統(tǒng)平臺，實現“統(tǒng)一平臺，統(tǒng)一標準，統(tǒng)一監(jiān)管”。明確工作任務和獎懲措施，每日、月、旬發(fā)布各級網格空氣質量指數AQI和排名，對排名落后的各級網格負責人進行約談和問責，敦促其落實好屬地管理責任。
通過在全縣區(qū)域內構建網格化監(jiān)測，建立動態(tài)高分辨率大氣污染源排放清單，清單空間精細到縣、鄉(xiāng)，時間精細到季、月，根據污染源變化情況實時更新，并向社會公布；隨著數據的積累，通過云計算、模型分析等大數據技術，構建環(huán)境質量與環(huán)境容量、排污總量之間的動態(tài)，挖掘環(huán)境數據應用價值，為環(huán)境管理提供科學依據；科學確定各市、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、建設、經營的前置條件，進行量化分解；對不同地區(qū)、不同時段、不同氣象條件下采取的減排調控政策、措施的實施效果進行定量分析評估，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小的減排代價達到*的治污效果，提高減排調控措施的可持久性。
三、 系統(tǒng)簡介
3.1 系統(tǒng)測量參數
- SO2、NO2（NO/NOX）、PM10
現有三參數空氣質量監(jiān)測系統(tǒng)，主要反映一次污染；
- CO
衡量大氣污染的重要標志性污染物，可用來評價系統(tǒng)穩(wěn)定性；
- O3
光化學煙霧的標志，極易氧化氣態(tài)污染物轉化成細粒子；國家標準規(guī)定污染物；
- PM2.5、PM10
造成能見度降低（灰霾天氣）的元兇；已被WHO、EPA和EU等列入空氣評價指標體系
3.2 系統(tǒng)拓撲圖
整套系統(tǒng)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(jiān)測站組成，監(jiān)測站監(jiān)測的數據通過無線網絡傳送到平臺層，進行數據處理和自動修正。
在應用層，可實時顯示各監(jiān)測點位和整個區(qū)域的空氣質量狀況，以及污染物濃度水平，并提供異常報警、區(qū)域空氣質量變化趨勢等多種服務業(yè)務。
3.3 系統(tǒng)組成
ZWIN-30環(huán)境空氣質量自動監(jiān)測系統(tǒng)
利用上*進的光電技術研制、開發(fā)出來的高技術精密儀器設備。在貴方地點連續(xù)實時監(jiān)測環(huán)境空氣中的PM10、PM2.5、SO2、NO2、O3、CO等各項污染物濃度，以及風速、風向、溫度、相對濕度、大氣壓等，并可與當地環(huán)保局聯網監(jiān)測。
監(jiān)測子站：包含空氣質量監(jiān)測儀器和ZWIN-HDAQ8600空氣質量數據采集儀?？諝赓|量監(jiān)測儀器監(jiān)測空氣的SO2、NO2（NO/NOX）、PM10、CO、O3、PM2.5、氣象參數和能見度等。通過模擬量接口、數字接口（RS232/485）將在線儀器的監(jiān)測數據傳輸給HDAQ8600空氣質量數據采集儀，實現本地數據存儲、處理、展示，并通過有線、2.5G、3G、專網等通信網絡將數據遠傳至監(jiān)控中心。
通訊網絡：可選用GPRS/CDMA/ADSL/PSTN/WLAN等通訊方式，支持VPN專網接入。
監(jiān)控中心：實現對SO2、NO2（NO/NOX）、O3、CO、PM10、PM2.5、VOC、能見度和氣象五參數數據的管理、統(tǒng)計、分析、報表等功能。
四、 產品介紹
4.1 ZWIN-30環(huán)境空氣質量自動監(jiān)測系統(tǒng)
概述
該系統(tǒng)能及時掌握某一區(qū)域空氣質量的現狀，在一個區(qū)域內組成對環(huán)境空氣進行實時采樣和分析的完整網絡，主要應用于各環(huán)境保護部門、電力、石油、化工、鋼鐵、冶金、建材大型工礦企業(yè)等對周圍環(huán)境大氣質量的監(jiān)測，大型機場環(huán)境空氣質量和氣象參數的監(jiān)測，氣象監(jiān)測和科研部門對大氣質量參數和氣象參數的監(jiān)測和環(huán)境質量評價，道路交通環(huán)境污染監(jiān)測等。
本系統(tǒng)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。本系統(tǒng)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(jiān)測系統(tǒng)采用模塊化結構，設計合理，操作簡單，能實現遠程數據傳輸和故障診斷，*我國各級環(huán)境保護主管部門對大氣環(huán)境質量連續(xù)自動監(jiān)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(jiān)測儀、細顆粒物（PM2.5）監(jiān)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時和歷史測量數據，數據整理存儲并導出其他格式，形成曲線、報表等完整的報告；遠程監(jiān)控系統(tǒng)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、抽氣風機
氣象參數監(jiān)測 大氣壓力、溫度、相對濕度、風速、風向（可選雨量、日照、輻射等）
子站站房空調 根據用戶要求可定制：站房大小和結構/組合機柜/室內溫濕度/市電監(jiān)測/空調/簡易工作臺/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 無線通訊 —— GPRS/CDMA/
有線通訊 —— PSDN/LAN/Internet
4.2 ZWIN-HDAQ8600空氣質量數據采集儀
概述
WIN-HDAQ8600型環(huán)保數采儀是我公司為滿足環(huán)保行業(yè)特殊需求定制開發(fā)的一款高性能數據采集傳輸設備。系統(tǒng)采用NXP公司的LPC3250(ARM9 架構)處理器，嵌入式WINCE操作系統(tǒng)和實時數據庫，符合HJ/T212-2005《污染源在線自動監(jiān)測（監(jiān)控）系統(tǒng)數據傳輸標準》和IEC-104規(guī)約。
實現了對一次儀表的實時監(jiān)控，永遠在線，并通過模擬信號接口、數字信號接口、RS232/485接口與二氧化硫在線分析儀、臭氧在線監(jiān)測儀、在線粒徑分析儀、氮氧化物在線監(jiān)測儀等多種儀器連接，使得對一次儀表監(jiān)控，更加方便快捷。
采集的數據通過GPRS/CDMA無線網絡將數據傳輸到環(huán)保監(jiān)控平臺，從而實現數據的遠程傳輸和設備反控，同時設備配有7‘的觸控顯示屏，能夠隨時觀測到污染物排放的實時曲線，同時也可以調閱1年以上歷史數據，為未來的環(huán)保執(zhí)行提供強力的保證。
功能特點
- 內置多種串口協(xié)議，可以與國內外主流氣體分析儀器進行無縫連接；
- 協(xié)議開放，主協(xié)議（HJ/T212-2005）可方便擴展，同時提供在線儀器端的二次開發(fā)環(huán)境，便于二次開發(fā)，實現在線儀器的快速聯網；
- 系統(tǒng)可自動或定時上傳各類業(yè)務數據；
- “斷點續(xù)傳”功能使現場數據不丟失的傳輸到局方，保證設備的在線率達到97%以上，實現了數據的完整性；
- 支持GPRS/CDMA/ADSL/PSTN/WLAN等多種通訊方式，并可以VPN專網接入；
- 支持環(huán)保專網與企業(yè)本地雙通道同時輸出，即可使數據遠傳至各級環(huán)保局、又方便企業(yè)實時（同步）觀察現場儀器數據；
- RTDB實時數據庫支持實時、分鐘、小時、日的歷史數據存儲1年，支持多種形式的數據查詢與導出功能，以完成數據的可追溯性；
- 即時采樣、校零校滿、遠程校時、上傳時間間隔設定、提取歷史數據，實現全面的反控功能；
- 可通過WEB方式對數采儀進行遠程設置、升級和程序查看，便于操作人員對數采儀的遠程維護；
- 系統(tǒng)的模塊化設計，方便第三方運維公司運營維護管理；
- 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(tǒng)自備電源，在運行中如遇停電，自備電源立即啟動，維持系統(tǒng)繼續(xù)正常運行，保全數據的完整性；
- 系統(tǒng)內置軟硬件看門狗，保證系統(tǒng)運行的可靠性；
- 可選配“空氣質量在線監(jiān)測平臺”，完成現場數據的接收、存儲、入庫，并可對現場設備進行遠程控制，方便形成各類數據表現形式如棒圖、曲線及各類報表，方便企業(yè)同步監(jiān)控數據。
技術指標
- 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(tǒng)：內置Wince操作系統(tǒng)；
- 儀表接口：多種類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：污染源在線自動監(jiān)測（監(jiān)控）系統(tǒng)數據傳輸標準HJ/T212-2005；
- 三防設計：防水、防塵、防破壞；
4.3 空氣質量在線監(jiān)測平臺
空氣質量在線監(jiān)測平臺軟件，采用B/S模塊開發(fā)、windows界面風格，操作簡單方便。能實時顯示各個監(jiān)測站點的空氣質量監(jiān)測數據，并以各種圖形展示業(yè)務數據，形成各種業(yè)務報表。
系統(tǒng)功能
實時監(jiān)測：實時顯示某監(jiān)測站點的SO2、NO2、O3、CO、PM10、PM2.5、能見度、風速、風向、溫度、濕度、氣壓等空氣質量指數的監(jiān)測數據及儀器的運行狀態(tài)；
歷史數據查詢：可以根據時間段、監(jiān)控站點等條件查詢歷史數據，并可以數據表格和圖形的形式輸出；
統(tǒng)計報表：按業(yè)務要求生成小時、日、周、月、季、年報表及相應圖表，并可以導出EXCEL表格到本地；
空氣質量日報：可以將采集的數據轉換為國家標準統(tǒng)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(jiān)控功能：實時監(jiān)視在線監(jiān)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，及時以短信形式告知相關；
站點管理：配置站點信息，增加或刪除站點等操作；
用戶管理：為保證系統(tǒng)的有效和安全，設置多級用戶登錄管理；
