大氣網格化精準決策支持系統(tǒng)
一、概述
人與自然和諧相處是人類社會發(fā)展的一個永恒主題，社會文明進步呼喚環(huán)保自覺。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。著力解決影響群眾健康的突出環(huán)保問題。中共中央、國wu院于2016年10月印發(fā)《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》，其要求深入開展大氣、水、土壤等污染防治，明確加強影響健康的環(huán)境問題治理，以提高環(huán)境質量為核心，推進聯(lián)防聯(lián)控和流域共治，實行環(huán)境質量目標考核，實施嚴格的環(huán)境保護制度，切實解決影響廣大人民群眾健康的突出環(huán)境問題。
大氣網格化精準決策支持系統(tǒng)
為進一步深入貫徹落實國家和省市關于生態(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(jiān)管治理和公共服務水平，切實解決重點區(qū)域、流域重大環(huán)境管理問題，改善環(huán)境質量,增強人民群眾獲得感，全面加強市環(huán)境監(jiān)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(jiān)測網絡，使環(huán)境空氣網格化監(jiān)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(jiān)測系統(tǒng)體系。根據XX市的發(fā)展特點，產業(yè)結構規(guī)劃布局和環(huán)保工作重心，建設從市、縣、鄉(xiāng)三級聯(lián)動的縱向和全市承擔環(huán)保職責的部門行業(yè)橫向的監(jiān)管體系，實現“縱向到底、橫向到邊、覆蓋全市”的智慧環(huán)保監(jiān)管體系。以消除環(huán)境監(jiān)管盲區(qū)、提升監(jiān)管效能為目標，完善網格化環(huán)境監(jiān)管體系，建立專業(yè)的網格員隊伍，實現環(huán)境監(jiān)管無縫隙全覆蓋。
- 環(huán)境質量大氣網格化平臺體系。以“物聯(lián)網+智慧感知”為核心，建立覆蓋全市的環(huán)境空氣質量監(jiān)測分析全污染源覆蓋的自動監(jiān)測網絡。加大環(huán)境信息公開力度，以便民為核心，全面推動環(huán)境質量、環(huán)境監(jiān)管、重點排污單位等環(huán)保重點領域的信息公開。
- 日常監(jiān)管運維體系。依托XX市電子政務云、服務器、防火墻以及運維服務等充分利用大數據、云計算、物聯(lián)網、互聯(lián)網+等*進技術和理念，建設智慧環(huán)保大數據平臺、智慧環(huán)保綜合監(jiān)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系統(tǒng)。
2.2設計依據
《國wu院辦公廳關于加強環(huán)境監(jiān)管zhi法的通知》(國辦發(fā)〔2014〕56號)
《關于印發(fā)大氣污染防治行動計劃的通知》（國發(fā)〔2013〕37號）
《環(huán)境空氣質量標準》（GB3095-2012）
《環(huán)境空氣質量評價技術規(guī)范》（HJ663-2013）
《環(huán)境空氣質量指數(AQI)技術規(guī)定》（HJ633-2012）
《環(huán)境空氣質量自動監(jiān)測技術規(guī)范》（HJ/T193-2005）
《關于加強環(huán)境空氣質量監(jiān)測能力建設的意見》（環(huán)發(fā)[2012]33號）
《環(huán)境空氣質量預報信息交換技術指南》（環(huán)辦函[2014]1471-1）
《環(huán)境空氣質量可視化預報會商技術指南》（環(huán)辦函[2014]1471-2）
《環(huán)境空氣質量數值預報模式源清單技術指南》（環(huán)辦函[2014]1471-3）
《全國環(huán)境空氣質量預報預警實施方案》（環(huán)辦函[2015]330號）
《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法》（第四版）
《污染源在線自動監(jiān)控(監(jiān)測)系統(tǒng)數據傳輸標準》（HJ/T212-2005）
《環(huán)境污染源自動監(jiān)控信息傳輸、交換技術規(guī)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(jiān)測能力建設“十二五”規(guī)劃》
三、系統(tǒng)概況
整套系統(tǒng)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(jiān)測站、車載式空氣質量監(jiān)測設備、無人機載環(huán)境監(jiān)測儀、激光雷達監(jiān)測系統(tǒng)以及視頻監(jiān)控等前端監(jiān)測設備組成，并通過無線網絡把各個監(jiān)測設備的監(jiān)測數據傳送到中心平臺。
平臺層接收到來自感知層的實時數據進行分析，利用大數據分析進行數據處理和歸集整理。
在應用層，可以GIS方式直觀、形象的實時顯示各監(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。
3.1系統(tǒng)特點
1)*監(jiān)測大氣環(huán)境空氣質量,微型空氣站、車載式環(huán)境監(jiān)測設備、無人機載大氣環(huán)境監(jiān)測、激光雷達走航監(jiān)測、視頻監(jiān)控等。
2)設置污染預警發(fā)布系統(tǒng)，輔助相關部門應急管理
3)云服務平臺，B/S 架構軟件平臺，可隨時查看、下載和在線分析數據。
4)利用*進技術，保證傳感器的精度，穩(wěn)定性，和環(huán)境耐受力。
6)數據有 RTU ，網關和服務器三級緩存，斷點數據主動續(xù)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(wěn)定，界面友好，畫面精致。
9）移動式點位與固定式站點相配合，監(jiān)測全面，提升效率。
3.2系統(tǒng)組成
1）大氣網格化平臺體系
云平臺，服務器，防火墻、LED展示屏，移動zhi法APP
★大氣網格化在線監(jiān)測平臺系統(tǒng)
★APP
★公眾號
2)立體監(jiān)測系統(tǒng)體系
★微型空氣站
★車載式環(huán)境監(jiān)測設備
★無人機大氣監(jiān)測
★激光雷達在線監(jiān)測
★視頻監(jiān)控等
3）日常監(jiān)測體系
★產品質量保證措施
★運維及售后服務
四、網格化管理系統(tǒng)平臺功能
環(huán)境管理一張圖
結合GIS的應用，以業(yè)務信息和環(huán)境信息的空間化、可視化為目的，按市綜合監(jiān)管zhi法業(yè)務設計在線監(jiān)控、污染源管理，將全市環(huán)境監(jiān)管狀況一覽無余地展現于環(huán)境管理者面前，真正實現環(huán)境管理的*、無盲區(qū)監(jiān)管。將zhi法主體、企業(yè)主體與環(huán)境要素客體有機的統(tǒng)一起來，包括空氣質量監(jiān)測點位、污染源監(jiān)測點位、監(jiān)測報警的點位、視頻攝像頭點位、巡檢員的點位、污染事件的點位以及各種點位的實時信息。在地圖上及時、動態(tài)、形象的反映出監(jiān)管區(qū)域內的環(huán)境、zhi法狀況，實現全市環(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(jiān)管一平臺
滿足當前環(huán)境管理需要，基于現有資源，應用物聯(lián)網、移動互聯(lián)、GIS等技術，整合大氣監(jiān)測、視頻監(jiān)控設施形成綜合監(jiān)測平臺，并結合GIS服務平臺，對監(jiān)控因子、監(jiān)控數據進行立體、可視化展示。其次，以實現zhi法規(guī)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(guī)范zhi法工作程序，實現流程化、標準化、專業(yè)化。
（1）環(huán)境空氣質量監(jiān)測模塊
根據空氣質量監(jiān)測的特點，該模塊主要通過分區(qū)域，并按照日、周、月、季度和全年進行評價。系統(tǒng)實現評價結果的保存、修改、刪除、打印功能?？諝赓|量評價內容主要有空氣質量指數和依據國家標準劃分空氣質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）車載式大氣監(jiān)測、無人機環(huán)境監(jiān)測模塊
考慮到油煙污染具有數量多、分布廣、間歇性排放、監(jiān)測難度大等特點，所以本案將油煙從空氣質量中提取出來，專為油煙搭建監(jiān)測模塊，實時監(jiān)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(qū)域內各餐飲企業(yè)，實施*濃度監(jiān)測與凈化設備及時管控。
（3）開展激光雷達走航模塊
按規(guī)定頻次開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空分布和輸送規(guī)律，快速獲取區(qū)域內大氣顆粒物剖面。同時，結合氣象、地形等因素，分析顆粒物污染的生消過程和污染輸送，提高時空分辨率和分辨速度。
為了能夠在環(huán)境監(jiān)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(guī)范化、科學化管理的監(jiān)測管理工作要求，需要對環(huán)境監(jiān)測信息進行規(guī)范化科學管理
搭建基于 WEB 服務的平臺，具有以下功能：
實時監(jiān)測
統(tǒng)計分析
預警預報
來源分析
視頻監(jiān)測
4.4.1APP模塊
APP的系統(tǒng)用戶是的一線zhi法人員，部署于zhi法人員日常zhi法使用的移動終端上，可見環(huán)境zhi法APP的用戶中多，滿足一線zhi法人員的工作需要和環(huán)境監(jiān)管zhi法數據采集需求。
具有以下功能：1、實時監(jiān)測；2、預警預報；3、任務管理；4、統(tǒng)計分析；5、系統(tǒng)設置
4.4.2公眾號模塊
公眾號則為系統(tǒng)的另一個功能特點用戶可根據實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(jiān)控視頻，隨時隨地掌握現場情況。
關注公眾號之后，進入公眾號可選擇污染源地圖及視頻監(jiān)控，在污染源地圖中可查看當前點位信息，各個監(jiān)測因子數值。
可切換衛(wèi)星地圖：
五、立體監(jiān)測設備體系
5.1空氣質量監(jiān)測儀
ZWIN-AQMS06微型環(huán)境空氣質量監(jiān)測站是我公司推出的一款用于提供室外空氣污染物實時、準確檢測經濟型產品。與市面上便宜的備選產品相比，ZWIN-AQMS06可以給網格化平臺提供強大的數據基礎，而且能根據現場進行校對，確保其具有極佳的可追溯性。
儀器可依據實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、二氧化硫等空氣質量參數以及氣象五參數，用戶可根據具體實際需求進行定制。
1）產品特點
- 數據準確：采用進口高靈敏度的氣體傳感器，響應速度快，分辨率高，線性好，檢測下限可達ppb級，高溫條件下穩(wěn)定運行；
- 結構設計合理，可同時監(jiān)測氣體參數和可吸入顆粒物、氣象參數等，監(jiān)測參數為PM2.5、PM10、NO2、SO2、O3、CO六項，俗稱“兩塵四氣”；氣象參數為溫度、濕度、氣壓、風速、風向；
- 氣體、顆粒物分兩路采樣，氣體又單獨分路進氣，避免互相干擾，氣體采樣內置微型真空泵，反應時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速、風向傳感器，安裝靈活、拆卸方便、不易破損、便于運輸；
- 移動式熱插拔SD卡，隨時更新替換升級程序，支持本地查看數據，無需插拔SD卡，可遠程升級程序；
- 實時監(jiān)測：各項監(jiān)測指標傳感器精準測量，快速輸出，快速響應；
- 集中監(jiān)測：可實現多項監(jiān)測指標同時進行；
- 數據查看：采用液晶屏顯示，可直觀動態(tài)顯示各項監(jiān)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界面；
- 模塊化設計，各部件獨立運行，系統(tǒng)可靠性高；
- 一鍵式開機運行，觸摸屏顯示，面板顯示有氣體種類、濃度、溫度、IP地址、流量、時間等；
- 防水防塵設計，壁掛式或落地式部署；
- 環(huán)境使用范圍廣，風沙、雨雪及揚塵等惡劣天氣均可；
- 無線傳輸數據設計，標準配置智能除濕系統(tǒng)、自動排污系統(tǒng)；
- 集成GPRS無線通訊技術，實時監(jiān)測大氣環(huán)境數據，成本低，適合網格化布點；
- 可選配GPS定位，實現設備跟蹤功能；
- 可選配太陽能供電，實現太陽能、市電互補。
現場實例
5.2車載式環(huán)境監(jiān)測
本產品是基于3G/4G移動式互聯(lián)網平臺開發(fā)的新一代高精度監(jiān)測產品，符合GB3096-2008《聲環(huán)境質量標準》、GB3095-2012《環(huán)境空氣質量標準》相關標準。本產品可包含3G/4G數傳單元、GPS定位單元、顆粒物監(jiān)測單元、噪聲監(jiān)測單元、氣象環(huán)境監(jiān)測單元、視頻監(jiān)控及存儲單元、LED顯示單元等多個單元，主要應用于城市功能區(qū)監(jiān)測、工業(yè)企業(yè)廠界監(jiān)測和施工場界監(jiān)測領域，為相關zhi法部門提供實時監(jiān)測數據和畫面證據。
ZWIN-AQMS10型車載式空氣站按照環(huán)境監(jiān)測GB3095-2012《環(huán)境空氣質量標準》進行設計制造，滿足環(huán)境監(jiān)測和環(huán)境應急情況下對監(jiān)測參數快速測量要求。產品具有高靈敏、高精度、實時監(jiān)測系統(tǒng)，通過車載地圖及GPS實時定位系統(tǒng)可把監(jiān)測數值實時顯示在車載電子地圖上而且可疊加現場監(jiān)控視頻畫面，為環(huán)境監(jiān)測提供大數據和決策。
車輛可采用SUV或中巴車進行改造，可適應復雜路況的行駛。車輛改裝后可提供車載設備的安裝及固定并為之提供電源。車輛可滿足電磁兼容有關標準，具有防雷能力，可全天候工作。ZWIN-AQMS10型車載式空氣站配置豐富，具體配置通過客戶定制確定。
1）產品特點：
●配備GPS定位模塊實現監(jiān)測點位實時回傳，軌跡沿途監(jiān)測數值實時顯示；
●全天候24小時實時監(jiān)控取得依據，可設置報警閾值；
●車載移動點位使zhi法地點不受限制，確保了數據的真實性、有效性；
●配合固定式微型空氣站監(jiān)測設備，可形成點面結合的完整監(jiān)測網，實現零死角零漏洞的目標；
●具有自動記錄、超限報警、抓拍取得依據和數據通訊等功能，可實現區(qū)域性環(huán)境數據的自動采集、處理和儲存，擴展性強，系統(tǒng)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，各個傳感器具有快速反應和長期在惡劣環(huán)境下工作的特點，測量精度高，存儲容量大，可連續(xù)監(jiān)測，性能穩(wěn)定，可靠性高；
●汽車電源直接供電。
5.3視頻監(jiān)控單元
移動式實時視頻監(jiān)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(jiān)測數據，直觀顯示當前環(huán)境信息；
實時視頻與監(jiān)測數值疊加在同一畫面，同時上傳；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無人機載環(huán)境監(jiān)測設備
我司專門針對生態(tài)環(huán)境中氣體的監(jiān)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口電化學傳感器，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人機上，利用無人機的*優(yōu)勢可以實現空中軌跡的氣體監(jiān)測。同時利用我們的軟件平臺，集成顯示經緯度、高度、飛機狀態(tài)、溫度、濕度、PM2.5、PM10、CO、O3、SO2、NO2、CO2、VOC等參數的實時監(jiān)測和三維可視化展示。為三維立體空間的空氣質量分析提供一個有效的監(jiān)測手段。
（1）主要技術指標
5.4激光雷達監(jiān)測系統(tǒng)
激光雷達可用于連續(xù)監(jiān)測大氣氣溶膠的分布，分析氣溶膠的組成結構和時空演變。由激光雷達的探測數據可獲得大氣邊界層（PBL)的結構和時空演變特征、大氣氣溶膠（飄塵）消光系數垂直廓線和時間演變特征、云層高度及多層云結構、大氣能見度和PM2.5、PM10濃度等信息。同時激光雷達可監(jiān)測工業(yè)煙塵的排放等城市上空環(huán)境污染物的擴散規(guī)律,監(jiān)測灰霾和沙塵暴等天氣過程，對大氣環(huán)境監(jiān)測和大氣科學研究都有著重要的意義。
大氣消光系數、通偏振比廓線、邊界層高度、光學厚度等參數。
（1）技術參數
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：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：
●穩(wěn)定的光學系統(tǒng)結構設計，消除盲區(qū)，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
●光學傳感艙溫、濕度顯示控制功能
●激光能量可控，通過人眼安全德國TUV認證
