大氣網(wǎng)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(shè)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(zhì)量為核心，推進聯(lián)防聯(lián)控和流域共治,，實行環(huán)境質(zhì)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(wǎng)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(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(jiān)管治理和公共服務(wù)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(zhì)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(yīng)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(wǎng)絡(luò)，使環(huán)境空氣網(wǎng)格化監(jiān)測能力與生態(tài)文明建設(shè)要求相適應(yīng),。

二,、總體設(shè)計

2.1主要內(nèi)容

• 環(huán)境保護立體監(jiān)測系統(tǒng)體系。根據(jù)XX市的發(fā)展特點,，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)規(guī)劃布局和環(huán)保工作重心，建設(shè)從市,、縣,、鄉(xiāng)三級聯(lián)動的縱向和全市承擔環(huán)保職責(zé)的部門行業(yè)橫向的監(jiān)管體系,，實現(xiàn)“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(wǎng)格化環(huán)境監(jiān)管體系,，建立專業(yè)的網(wǎng)格員隊伍，實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)管無縫隙全覆蓋,。
• 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(jiān)測分析全污染源覆蓋的自動監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),。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(zhì)量,、環(huán)境監(jiān)管,、重點排污單位等環(huán)保重點領(lǐng)域的信息公開。
• 日常監(jiān)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(shù)據(jù),、云計算,、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)+等*進技術(shù)和理念,，建設(shè)智慧環(huán)保大數(shù)據(jù)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(wù)系統(tǒng),。

2.2設(shè)計依據(jù)

《國wu院辦公廳關(guān)于加強環(huán)境監(jiān)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)量評價技術(shù)規(guī)范》（HJ663-2013）

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

《環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T193-2005）

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

《環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)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(yù)報會商技術(shù)指南》（環(huán)辦函[2014]1471-2）

《環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)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(yù)報預(yù)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(shù)據(jù)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(shù)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(shè)“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(yīng)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(zhì)量監(jiān)測設(shè)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(shè)備組成,，并通過無線網(wǎng)絡(luò)把各個監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送到中心平臺,。

平臺層接收到來自感知層的實時數(shù)據(jù)進行分析，利用大數(shù)據(jù)分析進行數(shù)據(jù)處理和歸集整理,。

在應(yīng)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(zhì)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(zhì)量變化趨勢等多種服務(wù)。

3.1系統(tǒng)特點

1)*監(jiān)測大氣環(huán)境空氣質(zhì)量,微型空氣站,、車載式環(huán)境監(jiān)測設(shè)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(shè)置污染預(yù)警發(fā)布系統(tǒng)，輔助相關(guān)部門應(yīng)急管理

3)云服務(wù)平臺,，B/S 架構(gòu)軟件平臺,，可隨時查看、下載和在線分析數(shù)據(jù),。

4)利用*進技術(shù),，保證傳感器的精度，穩(wěn)定性,，和環(huán)境耐受力,。

6)數(shù)據(jù)有 RTU ，網(wǎng)關(guān)和服務(wù)器三級緩存,，斷點數(shù)據(jù)主動續(xù)傳,，保證數(shù)據(jù)的完整不丟失。

7)支持數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議加密,，保證數(shù)據(jù)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(wǎng)格化平臺體系

云平臺,，服務(wù)器，防火墻,、LED展示屏,，移動zhi法APP

★大氣網(wǎng)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(shè)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(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(tǒng)平臺功能

環(huán)境管理一張圖

結(jié)合GIS的應(yīng)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(jiān)管zhi法業(yè)務(wù)設(shè)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(xiàn)于環(huán)境管理者面前，真正實現(xiàn)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(zhì)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(nèi)的環(huán)境,、zhi法狀況,，實現(xiàn)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(xiàn)有資源，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng),、移動互聯(lián),、GIS等技術(shù)，整合大氣監(jiān)測,、視頻監(jiān)控設(shè)施形成綜合監(jiān)測平臺,，并結(jié)合GIS服務(wù)平臺，對監(jiān)控因子,、監(jiān)控數(shù)據(jù)進行立體,、可視化展示。其次,，以實現(xiàn)zhi法規(guī)范化,、智能化、解決現(xiàn)階段人員不足,、zhi法壓力大為目標,，建設(shè)環(huán)境zhi法平臺，規(guī)范zhi法工作程序,，實現(xiàn)流程化,、標準化,、專業(yè)化。

（1）環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測模塊

根據(jù)空氣質(zhì)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(xiàn)評價結(jié)果的保存,、修改,、刪除、打印功能,?？諝赓|(zhì)量評價內(nèi)容主要有空氣質(zhì)量指數(shù)和依據(jù)國家標準劃分空氣質(zhì)量指數(shù)級別以及首要污染物和超標污染物。

污染月歷圖

數(shù)據(jù)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(shù)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(zhì)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(shè)定預(yù)警限值，對區(qū)域內(nèi)各餐飲企業(yè),，實施*濃度監(jiān)測與凈化設(shè)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(shù)據(jù),，分析研究當?shù)卮髿忸w粒物污染的時空分布和輸送規(guī)律,，快速獲取區(qū)域內(nèi)大氣顆粒物剖面。同時,，結(jié)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(shù)據(jù)處理方面具備快速反應(yīng)能力和綜合分析能力,，并達到規(guī)范化、科學(xué)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(xué)管理

搭建基于 WEB 服務(wù)的平臺,，具有以下功能：

實時監(jiān)測

統(tǒng)計分析

預(yù)警預(yù)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(shù)據(jù)采集需求,。

具有以下功能：1、實時監(jiān)測,；2,、預(yù)警預(yù)報,；3,、任務(wù)管理；4,、統(tǒng)計分析,；5、系統(tǒng)設(shè)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(jù)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(xiàn)場情況。

關(guān)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(shù)值,。

可切換衛(wèi)星地圖：

五,、立體監(jiān)測設(shè)備體系

5.1空氣質(zhì)量監(jiān)測儀

ZWIN-AQMS06微型環(huán)境空氣質(zhì)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(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(shù)據(jù)基礎(chǔ)，而且能根據(jù)現(xiàn)場進行校對,，確保其具有極佳的可追溯性,。

儀器可依據(jù)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(zhì)量參數(shù)以及氣象五參數(shù)，用戶可根據(jù)具體實際需求進行定制,。

1）產(chǎn)品特點

• 數(shù)據(jù)準確：采用進口高靈敏度的氣體傳感器,，響應(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計合理,，可同時監(jiān)測氣體參數(shù)和可吸入顆粒物,、氣象參數(shù)等，監(jiān)測參數(shù)為PM2.5,、PM10,、NO2、SO2,、O3,、CO六項，俗稱“兩塵四氣”,；氣象參數(shù)為溫度,、濕度、氣壓,、風(fēng)速,、風(fēng)向；
• 氣體,、顆粒物分兩路采樣,，氣體又單獨分路進氣，避免互相干擾,，氣體采樣內(nèi)置微型真空泵,，反應(yīng)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(fēng)速,、風(fēng)向傳感器,，安裝靈活、拆卸方便,、不易破損,、便于運輸；
• 移動式熱插拔SD卡,，隨時更新替換升級程序,，支持本地查看數(shù)據(jù)，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(yīng),；
• 集中監(jiān)測：可實現(xiàn)多項監(jiān)測指標同時進行,；
• 數(shù)據(jù)查看：采用液晶屏顯示，可直觀動態(tài)顯示各項監(jiān)測數(shù)據(jù),、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(shè)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(shè)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,；
• 無線傳輸數(shù)據(jù)設(shè)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(shù)，實時監(jiān)測大氣環(huán)境數(shù)據(jù),，成本低,，適合網(wǎng)格化布點；
• 可選配GPS定位,，實現(xiàn)設(shè)備跟蹤功能,；
• 可選配太陽能供電，實現(xiàn)太陽能,、市電互補,。

現(xiàn)場實例

5.2車載式環(huán)境監(jiān)測

本產(chǎn)品是基于3G/4G移動式互聯(lián)網(wǎng)平臺開發(fā)的新一代高精度監(jiān)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(shù)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(yīng)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(lǐng)域,，為相關(guān)zhi法部門提供實時監(jiān)測數(shù)據(jù)和畫面證據(jù),。

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(zhì)量標準》進行設(shè)計制造，滿足環(huán)境監(jiān)測和環(huán)境應(yīng)急情況下對監(jiān)測參數(shù)快速測量要求,。產(chǎn)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(shù)值實時顯示在車載電子地圖上而且可疊加現(xiàn)場監(jiān)控視頻畫面,，為環(huán)境監(jiān)測提供大數(shù)據(jù)和決策。

車輛可采用SUV或中巴車進行改造,，可適應(yīng)復(fù)雜路況的行駛,。車輛改裝后可提供車載設(shè)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(guān)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(chǎn)品特點：

●配備GPS定位模塊實現(xiàn)監(jiān)測點位實時回傳，軌跡沿途監(jiān)測數(shù)值實時顯示,；

●全天候24小時實時監(jiān)控取得依據(jù),，可設(shè)置報警閾值；

●車載移動點位使zhi法地點不受限制,，確保了數(shù)據(jù)的真實性,、有效性；

●配合固定式微型空氣站監(jiān)測設(shè)備,，可形成點面結(jié)合的完整監(jiān)測網(wǎng),，實現(xiàn)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(jù)和數(shù)據(jù)通訊等功能，可實現(xiàn)區(qū)域性環(huán)境數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu),，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(shè)計,，各個傳感器具有快速反應(yīng)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(shù)據(jù),，直觀顯示當前環(huán)境信息,；

實時視頻與監(jiān)測數(shù)值疊加在同一畫面，同時上傳,；支持超標數(shù)據(jù)視頻抓怕,，疊加數(shù)值并儲存，可調(diào)取歷史視頻,；

5.3無人機載環(huán)境監(jiān)測設(shè)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(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,、體積輕小,；利用我們設(shè)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(xiàn)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(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(shù)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(zhì)量分析提供一個有效的監(jiān)測手段,。

（1）主要技術(shù)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(jié)構(gòu)和時空演變,。由激光雷達的探測數(shù)據(jù)可獲得大氣邊界層（PBL)的結(jié)構(gòu)和時空演變特征,、大氣氣溶膠（飄塵）消光系數(shù)垂直廓線和時間演變特征、云層高度及多層云結(jié)構(gòu),、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(xué)研究都有著重要的意義,。

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

（1）技術(shù)參數(shù)

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(fù)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(shù)、A/D采集

功能特點：

●穩(wěn)定的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)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(fù)雷達正常運轉(zhuǎn)

●光學(xué)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