大气网格化决策支持系统解析

一、概述

人与自然和谐相处是人类社会发展的一个永恒主题，社会文明进步呼唤环保自觉。建设民生环保，要始终坚持“环保为民、环保便民、环保利民”的民本理念。着力解决影响群众健康的突出环保问题。中共中央、国wu院于2016年10月印发《“健康中国2030”规划纲要》，其要求深入开展大气、水、土壤等污染防治，明确加强影响健康的环境问题治理，以提高环境质量为核心，推进联防联控和流域共治，实行环境质量目标考核，实施严格的环境保护制度，切实解决影响广大人民群众健康的突出环境问题。

为进一步深入贯彻落实国家和省市关于生态环境的决策部署，全面提高生态环境保护综合决策、监管治理和公共服务水平，切实解决重点区域、流域重大环境管理问题，改善环境质量,增强人民群众获得感，全面加强市环境监管水平，适应新形势下环境管理工作量化考核需求，建成天地一体、上下协同、信息共享的智慧环保监测网络，使环境空气网格化监测能力与生态文明建设要求相适应。

二、总体设计

2.1主要内容

• 环境保护立体监测系统体系。根据XX市的发展特点，产业结构规划布局和环保工作重心，建设从市、县、乡三级联动的纵向和全市承担环保职责的部门行业横向的监管体系，实现“纵向到底、横向到边、覆盖全市”的智慧环保监管体系。以消除环境监管盲区、提升监管效能为目标，完善网格化环境监管体系，建立专业的网格员队伍，实现环境监管无缝隙全覆盖。
• 环境质量大气网格化平台体系。以“物联网+智慧感知”为核心，建立覆盖全市的环境空气质量监测分析全污染源覆盖的自动监测网络。加大环境信息公开力度，以便民为核心，全面推动环境质量、环境监管、重点排污单位等环保重点领域的信息公开。
• 日常监管运维体系。依托XX市电子政务云、服务器、防火墙以及运维服务等充分利用大数据、云计算、物联网、互联网+等先进技术和理念，建设智慧环保大数据平台、智慧环保综合监控平台、智慧环保决策支撑平台和智慧环保运维管理平台等信息服务系统。

2.2设计依据

《国wu院办公厅关于加强环境监管zhi法的通知》(国办发〔2014〕56号)

《关于印发大气污染防治行动计划的通知》（国发〔2013〕37号）

《环境空气质量标准》（GB3095-2012）

《环境空气质量评价技术规范》（HJ663-2013）

《环境空气质量指数(AQI)技术规定》（HJ633-2012）

《环境空气质量自动监测技术规范》（HJ/T193-2005）

《关于加强环境空气质量监测能力建设的意见》（环发[2012]33号）

《环境空气质量预报信息交换技术指南》（环办函[2014]1471-1）

《环境空气质量可视化预报会商技术指南》（环办函[2014]1471-2）

《环境空气质量数值预报模式源清单技术指南》（环办函[2014]1471-3）

《全国环境空气质量预报预警实施方案》（环办函[2015]330号）

《空气和废气监测分析方法》（第四版）

《污染源在线自动监控(监测)系统数据传输标准》（HJ/T212-2005）

《环境污染源自动监控信息传输、交换技术规范(试行)》(HJ/T 352-2007)

《中华人民共和国环境保护法》

《中华人民共和国大气污染防治法》

《国家环境保护“十二五”计划》

《国家环境监测能力建设“十二五”规划》

三、系统概况

整套系统由感知层、平台层和应用层三部分组成。

其中，感知层由微型空气监测站、车载式空气质量监测设备、无人机载环境监测仪、激光雷达监测系统以及视频监控等前端监测设备组成，并通过无线网络把各个监测设备的监测数据传送到中心平台。

平台层接收到来自感知层的实时数据进行分析，利用大数据分析进行数据处理和归集整理。

在应用层，可以GIS方式直观、形象的实时显示各监测点位和整个区域的空气质量状况，以及污染物浓度水平，并提供异常报警、区域空气质量变化趋势等多种服务。

3.1系统特点

1)监测大气环境空气质量,微型空气站、车载式环境监测设备、无人机载大气环境监测、激光雷达走航监测、视频监控等。

2)设置污染预警发布系统，辅助相关部门应急管理

3)云服务平台，B/S 架构软件平台，可随时查看、下载和在线分析数据。

4)利用国际先进技术，保证传感器的精度，稳定性，和环境耐受力。

6)数据有 RTU ，网关和服务器三级缓存，断点数据主动续传，保证数据的完整不丢失。

7)支持数据传输协议加密，保证数据传输安全，不被恶意截获和解析。

8）平台功能强大，运行稳定，界面友好，画面精致。

9）移动式点位与固定式站点相配合，监测全面，提升效率。

3.2系统组成

1）大气网格化平台体系

云平台，服务器，防火墙、LED展示屏，移动zhi法APP

★大气网格化在线监测平台系统

★移动端APP

★公众号

2)立体监测系统体系

★微型空气站

★车载式环境监测设备

★无人机大气监测

★激光雷达在线监测

★视频监控等

3）日常监测体系

★产品质量保证措施

★运维及售后服务

四、网格化管理系统平台功能

环境管理一张图

结合GIS的应用，以业务信息和环境信息的空间化、可视化为目的，按市综合监管zhi法业务设计在线监控、污染源管理，将全市环境监管状况一览无余地展现于环境管理者面前，真正实现环境管理的、无盲区监管。将zhi法主体、企业主体与环境要素客体有机的统一起来，包括空气质量监测点位、污染源监测点位、监测报警的点位、视频摄像头点位、巡检员的点位、污染事件的点位以及各种点位的实时信息。在地图上及时、动态、形象的反映出监管区域内的环境、zhi法状况，实现全市环境管理工作的可视化、透明化管理。

环保一张图参考样式一

环保一张图参考样式二

4.3综合监管一平台

满足当前环境管理需要，基于现有资源，应用物联网、移动互联、GIS等技术，整合大气监测、视频监控设施形成综合监测平台，并结合GIS服务平台，对监控因子、监控数据进行立体、可视化展示。其次，以实现zhi法规范化、智能化、解决现阶段人员不足、zhi法压力大为目标，建设环境zhi法平台，规范zhi法工作程序，实现流程化、标准化、专业化。

（1）环境空气质量监测模块

根据空气质量监测的特点，该模块主要通过分区域，并按照日、周、月、季度和全年进行评价。系统实现评价结果的保存、修改、删除、打印功能。空气质量评价内容主要有空气质量指数和依据国家标准划分空气质量指数级别以及首要污染物和超标污染物。

污染月历图

数据报表

（2）车载式大气监测、无人机环境监测模块

考虑到油烟污染具有数量多、分布广、间歇性排放、监测难度大等特点，所以本案将油烟从空气质量中提取出来，专为油烟搭建监测模块，实时监测油烟浓度，依照《餐饮业大气污染物排放标准》设定预警限值，对区域内各餐饮企业，实施浓度监测与净化设备及时管控。

（3）开展激光雷达走航模块

按规定频次开展激光雷达走航探测，积累走航数据，分析研究当地大气顆粒物污染的时空分布和输送规律，快速获取区域内大气颗粒物剖面。同时，结合气象、地形等因素，分析颗粒物污染的生消过程和污染输送，提高时空分辨率和分辨速度。

为了能够在环境监测信息收集、整理、加工和数据处理方面具备快速反应能力和综合分析能力，并达到规范化、科学化管理的监测管理工作要求，需要对环境监测信息进行规范化科学管理

搭建基于 WEB 服务的平台，具有以下功能：

实时监测 

统计分析

预警预报

来源分析

视频监测

4.4.1移动端APP模块

APP的系统用户是的一线zhi法人员，部署于zhi法人员日常zhi法使用的移动终端上，可见环境zhi法APP的用户中多，满足一线zhi法人员的工作需要和环境监管zhi法数据采集需求。

具有以下功能：1、实时监测；2、预警预报；3、任务管理；4、统计分析；5、系统设置

4.4.2公众号模块

公众号则为系统的另一个功能特点用户可根据实际需求选择是否添加，在公众号上可直接查看推送信息以及监控视频，随时随地掌握现场情况。

关注公众号之后，进入公众号可选择污染源地图及视频监控，在污染源地图中可查看当前点位信息，各个监测因子数值。

可切换卫星地图：

五、立体监测设备体系

5.1空气质量监测仪

ZWIN-AQMS06微型环境空气质量监测站是我公司推出的一款用于提供室外空气污染物实时、准确检测经济型产品。与市面上便宜的备选产品相比，ZWIN-AQMS06可以给网格化平台提供强大的数据基础，而且能根据现场进行校对，确保其具有的可追溯性。

仪器可依据实际情况搭载多种高精度气体传感器，配置PM2.5、PM10、一氧化碳、二氧化氮、臭氧、二氧化硫等空气质量参数以及气象五参数，用户可根据具体实际需求进行定制。

1）产品特点

• 数据准确：采用进口高灵敏度的气体传感器，响应速度快，分辨率高，线性好，检测下限可达ppb级，高温条件下稳定运行；
• 结构设计合理，可同时监测气体参数和可吸入颗粒物、气象参数等，监测参数为PM2.5、PM10、NO2、SO2、O3、CO六项，俗称“两尘四气”；气象参数为温度、湿度、气压、风速、风向；
• 气体、颗粒物分两路采样，气体又单独分路进气，避免互相干扰，气体采样内置微型真空泵，反应时间比普通扩散式采集方式快1.5倍；
• 采用插拔式支架固定风速、风向传感器，安装灵活、拆卸方便、不易破损、便于运输；
• 移动式热插拔SD卡，随时更新替换升级程序，支持本地查看数据，无需插拔SD卡，可远程升级程序；
• 实时监测：各项监测指标传感器测量，快速输出，快速响应；
• 集中监测：可实现多项监测指标同时进行；
• 数据查看：采用液晶屏显示，可直观动态显示各项监测数据、仪器工作状态，提供全中文菜单和友好的人机对话界面；
• 模块化设计，各部件独立运行，系统可靠性高；
• 一键式开机运行，触摸屏显示，面板显示有气体种类、浓度、温度、IP地址、流量、时间等；
• 防水防尘设计，壁挂式或落地式部署；
• 环境使用范围广，风沙、雨雪及扬尘等恶劣天气均可；
• 无线传输数据设计，标准配置智能除湿系统、自动排污系统；
• 集成GPRS无线通讯技术，实时监测大气环境数据，成本低，适合网格化布点；
• 可选配GPS定位，实现设备跟踪功能；
• 可选配太阳能供电，实现太阳能、市电互补。

现场实例

5.2车载式环境监测

本产品是基于3G/4G移动式互联网平台开发的新一代高精度物联网监测产品，符合GB3096-2008《声环境质量标准》、GB3095-2012《环境空气质量标准》相关标准。本产品可包含3G/4G数传单元、GPS定位单元、颗粒物监测单元、噪声监测单元、气象环境监测单元、视频监控及存储单元、LED显示单元等多个单元，主要应用于城市功能区监测、工业企业厂界监测和施工场界监测领域，为相关zhi法部门提供实时监测数据和画面证据。

ZWIN-AQMS10型车载式空气站按照环境监测GB3095-2012《环境空气质量标准》进行设计制造，满足环境监测和环境应急情况下对监测参数快速测量要求。产品具有高灵敏、高精度、实时监测系统，通过车载地图及GPS实时定位系统可把监测数值实时显示在车载电子地图上而且可叠加现场监控视频画面，为环境监测提供大数据和决策。

车辆可采用SUV或中巴车进行改造，可适应复杂路况的行驶。车辆改装后可提供车载设备的安装及固定并为之提供电源。车辆可满足电磁兼容有关标准，具有防雷能力，可全天候工作。ZWIN-AQMS10型车载式空气站配置丰富，具体配置通过客户定制确定。

1）产品特点：

●配备GPS定位模块实现监测点位实时回传，轨迹沿途监测数值实时显示；

●全天候24小时实时监控取得依据，可设置报警阈值；

●车载移动点位使zhi法地点不受限制，确保了数据的真实性、有效性；

●配合固定式微型空气站监测设备，可形成点面结合的完整监测网，实现零死角零漏洞的目标；

●具有自动记录、超限报警、抓拍取得依据和数据通讯等功能，可实现区域性环境数据的自动采集、处理和储存，扩展性强，系统程序采用模块化结构，方便功能扩展或屏蔽以及各种传感器的接入；

●采用IP65防护等级的防雨设计，各个传感器具有快速反应和长期在恶劣环境下工作的特点，测量精度高，存储容量大，可连续监测，性能稳定，可靠性高；

●汽车电源直接供电。

5.3视频监控单元

移动式实时视频监控，支持高、标清图像浏览分屏显示及轮巡功能；

图像可叠加环境监测数据，直观显示当前环境信息；

实时视频与监测数值叠加在同一画面，同时上传；支持超标数据视频抓怕，叠加数值并储存，可调取历史视频；

5.3无人机载环境监测设备

我司专门针对生态环境中气体的监测研发出一款智能型“四气两尘”传感器组件。该组件的传感器采用高灵敏的进口电化学传感器，采取扩散式气体检测方法；操作方便、测量准确、工作可靠、体积轻小；利用我们设计的专用支架可以方便安装至无人机上，利用无人机的独特优势可以实现空中轨迹的气体监测。同时利用我们的软件平台，集成显示经纬度、高度、飞机状态、温度、湿度、PM2.5、PM10、CO、O3、SO2、NO2、CO2、VOC等参数的实时监测和三维可视化展示。为三维立体空间的空气质量分析提供一个有效的监测手段。

（1）主要技术指标

5.4激光雷达监测系统

激光雷达可用于连续监测大气气溶胶的分布，分析气溶胶的组成结构和时空演变。由激光雷达的探测数据可获得大气边界层（PBL)的结构和时空演变特征、大气气溶胶（飘尘）消光系数垂直廓线和时间演变特征、云层高度及多层云结构、大气能见度和PM2.5、PM10浓度等信息。同时激光雷达可监测工业烟尘的排放等城市上空环境污染物的扩散规律,监测灰霾和沙尘暴等天气过程，对大气环境监测和大气科学研究都有着重要的意义。

大气消光系数、通偏振比廓线、边界层高度、光学厚度等参数。

（1）技术参数

测试项目：

非分散红外（NDIR）：一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、碳氢化合物（HC）

测量范围：

●出射激光波长：355nm/532nm/1064nm

●激光重复频率：10Hz—2500H

●激光单脉冲能量：10μJ—200mJ

●接收望远镜直径：160mm—400mm

●采集器采样方式：光子计数、A/D采集

功能特点：

●稳定的光学系统结构设计，消除盲区，降低几何重叠因子

●工作环境温度范围广

●集成化设计，移动携带方便

●雷达远程重启模块功能，远程一键操作即可恢复雷达正常运转

●光学传感舱温、湿度显示控制功能

●激光能量可控，通过人眼安全德国TUV认证