大氣網格化環境在線監測系統解決方案

大氣網格化環境在線監測系統
一、概述
    網格化大氣環境監測微型站是根據十三五及各地大氣污染監測治理政策生產的新型空氣質量在線多參數監測系統，嚴格按照國家標準對四氣（CO、SO2、NO2、O3）、兩塵（PM2.5、PM10）、氣象五參（溫度、濕度、風速、風向、氣壓）、可選配TVOC，H2S，NH3等多項參數監測，并將數據通過大數據分析平臺可視化地展現出來，實現遠程監測，遠程警示，污染源嚴格防治的目標。 
二、解決方案
2.1系統構成
本監測系統方案由以下5個部分構成：供電系統、電控箱、監測設備、配套組件、大數據平臺。

供電系統：太陽能+鋰電池（滿足日常所需，但陰雨環境較多持續21天）、市電
電控箱：變送模塊、溫度補償、抗交叉干擾系數等
監測設備：四氣兩塵、氣象五參、TVOC（另拓展其他氣體）
配套配件：立桿、外殼、可選配顯示屏，攝像球機
大數據平臺：由安帕爾15年研發至今更新第三代的數據分析平臺
    2.2適用環境
城市環境監測、市政環境監測、移動環境監測、企業化工園區、交通污染環境監測、居民區/學校/醫院空氣質量環境監測，公園/森林環境監測。

2.3功能特點
       1.采樣方式：擴散式/泵吸式
       2.通訊方式：4G/以太網接口
       3.內置大容量SD卡，存儲兩年數據
       4.實現各類參數采集、數據處理、數據上傳功能
       5.采用進口高靈敏度傳感器，響應速度快，分辨率高，線性好，檢測下限達到ppb級，高溫條件下穩定運行。
       6.具備設備狀態指示功能，可直觀辨別設備工作狀態。
       7.具備太陽能+鋰電池+市電的供電系統
       8.設備可自動報告傳感器運行狀態、系統電源狀態、鋰電池狀態等
       9.可通過遠程終端對設備進行遠程校準和程序升級
       10.支持斷點續傳功能，避免網絡環境問題造成的數據丟失。
       11.維護成本低，備件價格低、更換簡單，無工具拆卸，方便點位遷移

三、點位布設原則
大氣污染防治精細化監測需求，可根據XX的地理環境和氣候條件，對XX整個行政區域劃分為不同的網格，分別對其進行布點監測。
3.1 點位布設原則
1. 代表性
具有較好的代表性，能客觀反映一定空間范圍內的環境空氣質量水平和變化規劃，客觀評價城市、區域環境空氣狀況，污染源對環境空氣質量影響，滿足為公眾提供環境空氣狀況健康指引的需求。
2. 可比性
同類型監測點設置條件盡可能一致，使各個監測點獲取的數據具有可比性。
3. 整體性
環境空氣質量評價城市點應考慮城市自然地理、氣象等綜合環境因素，以及工業布局、人口分布等社會經濟特點，在布局上應反映城市主要功能區和主要大氣污染源的空氣質量現狀及變化趨勢，從整體出發合理布局，監測點之間相互協調。
4. 前瞻性
應結合城鄉建設規劃考慮監測點的布設，使確定的監測點能兼顧未來城鄉空間格局變化趨勢。
5. 穩定性
監測點位置一經確定，原則上不應變更，以保證檢測資料的連續性和可比性。
3.2 布點布設要求
1. 現場環境調查  
確定采樣點布設之前，應進行詳細的調查研究，其內容包括：
1) 對本地區大氣污染源進行調查, 初步分析出各塊地域的污染源概況；
2) 了解本地區常年主導風向，大致估計出污染物的可能擴散概況；
3) 利用現場調研與人群隨機調查，初步判斷污染物的影響程度；
4) 利用已有的監測資料推斷分析應設點的數量和方位。
2. 點位布設方法
1) 功能區布點法
一個城市或一個區域可以按其功能分為工業區、居民區、交通稠密區、商業繁華區、文化區、清潔區、對照區等各功能區的采樣點數目的設置不要求平均，通常在污染集中的工業區、人口密集的居民區、交通稠密區應多設采樣點，同時應在對照區或清潔區設置1～2個對照點。
2) 幾何圖形布點法
目前常用以下3種布設方法：
A. 網格布點法：這種布點法是將監測區域地面劃分成若干均勻網狀方格，采樣點設在兩條直線的交點處或方格中心。每個方格為正方形，可從地圖上均勻描繪，方格實地面積視所測區域大小、污染源強度、人口分布、監測目的和監測力量而定，一般是1～9平方公里布一個點。若主導風向明確，下風向設點應多一些，一般約占采樣點總數的60%。這種布點方法適用于有多個污染源，且污染源分布比較均勻的情況。
B. 同心圓布點法：此種布點方法主要用于多個污染源構成的污染群，或污染集中的地區。布點是以污染源為中心畫出同心圓，半徑視具體情況而定，再從同心圓畫45°夾角的射線若干，放射線與同心圓圓周的交點即是采樣點。
C. 扇形布點法：此種方法適用于主導風向明顯的地區，或孤立的高架點源。以點源為頂點，主導風向為軸線，在下風向地面上劃出一個扇形區域作為布點范圍。扇形角度一般為45°～90°。采樣點設在距點源不同距離的若干弧線上，相鄰兩點與頂點連線的夾角一般取10°～20°。
以上幾種采樣布點方法,可以單獨使用,也可以綜合使用,目的就是要求有代表性地反映污染物濃度,為大氣監測提供可靠的樣品.
3. 點位布設要求
監測點位布設要求主要根據區域的污染源資料、氣象資料和地理條件等因素，了解空氣污染物排放源的特征、大小和分布，污染物的性質和排放規律，影響污染物遷移、擴散的環境條件（地形、地物等）及氣象因素，通過開展環境空氣質量狀況調查的方式然后根據檢測目的科學地選擇監測點。
根據不同監測目的分為監測網格和質控網格，其中前者以監測所布設區域的空氣質量狀況、污染特征和變化趨勢為目的而布設。后者以為監測網格中各點位微型空氣監測站提供校準數據為目的而布設。
1) 環境空氣質量監控網格
結合不同監控區域人口規模、建成區情況以及地形、氣象等自然因素綜合考慮確定環境質量網格點位的布設。點位應盡量分布均勻，并能夠覆蓋整個監控區域，同時要考慮監控區域建筑、交通等分布及規劃清理，增強可操作性。通過咨詢相關專家意見，并結合已有試點城市的應用情況和經驗，網格邊長不超過2千米。
2) 污染源區域監控網格
根據不同污染源的排放特征，結合監控區域建筑分布、地形、氣象等因素對道路交通網絡、工地揚塵網格、涉氣企業網格和工業園區網格分別進行點位布設的指導規范。其中工地揚塵網格、涉氣企業網格和工業園區網格中占地面積差別較大，因此進一步對布點數量進行了規范。
A. 道路交通網格
對道路交通污染源的監控考慮以典型排放區域或路段為監控目標，城市重要交通路口、重要交通樞紐（汽車站、公交站、火車站等）以及易擁堵路段的具有車流量大或車輛易減速行駛等特點，道路揚塵、機動車尾氣排放顯著，充分考慮氣象條件對污染物的擴散影響，點位設置于下風向一側；綜合考慮道路源的影響范圍及項目實施過程中實地安裝經驗，要求點位安裝位置距離道路邊緣要有一定的距離，一般為15-25米。
B. 工地揚塵網格
對工地揚塵污染源的監控主要是針對目前正在施工的工地。其點位設置應根據施工工地的大小和工期長短而定，一般而言，占地面積為1萬平方及其以下的建筑工地應至少設置一個監測點，當工地面積增加時，可酌情增加監測點，增加的原則一般為每1萬平方米增設1個監測點。當施工工地只有1個監測點時，應設置在車輛的主出入口，設置多個的，宜選擇主要的施工車輛出入口。點位設置應置于工地施工區圍欄安全范圍內，且可直接監控工地現場主要施工活動的區域。當工地工期太短時，酌情考慮。
C. 工業園區網格
工業園區作為企業污染源集中區域，同時具有污染源類型多和占地面積大的特點，因此可參照環境空氣質量監控網格的基本原則，采用分網格監控的方式，同時由于內部污染源聚集多且類型復雜的特點，為了能夠實現污染源排查的準確定位，應進一步加密網格，網格邊長可考慮500-1000米，具體視工業園區大小和污染程度決定。同時工業園區的集中污染排放勢必會對周邊環境有影響，監測范圍也可適當放大，因此對工業園區要增加邊界布點，以監控園區對周邊的擴散情況。
D. 生活源網格
生活源主要包括家庭、住宿業、餐飲業、醫院、大型學校、公園、景點等燃煤鍋爐、取暖設備、城市垃圾堆放、焚燒等污染源，具有較為分散的特點，只是個別較為集中。因此可參照環境空氣質量監控網格的基本原則，采用分網格監控方式，結合監控區域的實際情況，可考慮對大型商住社區、餐飲業集中區、大型學校或學校集中區等集中區域適當的增加點位。
3) 梯度占點位
梯度站布設應考慮當地垂直方向從地面到高空的污染分布特征而布設，一般地面污染濃度變化較大，海拔越高相對變化小，因此采用近地加密布設原則。
4) 網格質控點位
網格質控點位的目的是為周邊的微型空氣監測站提供校準依據，因此其選點主要考慮可以代表周邊整體的環境背景濃度。因此首先作為質控點位應滿足《環境空氣質量監測點位布設技術規范（試行）》中附錄A的相關要求，其次應盡可能照顧到周邊的微型空氣監測站。其中具體質控的范圍則決定與周邊環境污染物濃度單位距離內變化情況，周邊污染物濃度分布越平均則質控范圍越大，周邊污染物濃度變化梯度越大則質控范圍越小，一般不應超過5千米。
3.3 點位管理
大氣污染防治網格化監測點位的管理基本遵照采購單位作為管理單位，或采購單位制定管理單位的方式，由管理單位負責點位后期的增加、變更和撤銷的審批。其中管理單位可以是行政管理部門或企事業單位。
四、大數據分析平臺
4.1可視化顯示
結合地理信息，可對上傳的分鐘級、海量監測數據進行可視化處理，同時兼容國家站的數據展示，生動形象地展示出空氣質量的實時數據變化趨勢和污染分布情況。

4.2污染事件監控報警
可根據用戶當地空氣質量值和污染特征報警規則，利用事件捕獲技術分析每個點位的報警事件，同時向客戶實時推送報警消息。平臺自動將各污染源監控報警信息，通過短信、微信、郵件等方式，實時推送到相關管理人員，根據警報級別在平臺上啟動相應的處置流程，指揮現場工作人員前往取證并進行處理，較后將處理結果上傳到管理平臺，從而對污染源實現閉環管理。

4.3污染區域分析
通過計算一段時間內各區域污染超標的累積概率，能夠得到經常發生污染的區域，即為超標重點區域，也可能為潛在污染源，管理者需對此類區域重點監管。

4.4基礎統計分析
提供單點或多點歷史數據對比分析、區域污染現狀分析、多點空氣質量排序等基礎數據分析功能。簡單明了直奔主題的功能設計，使用戶從繁雜的數據整理工作中解脫出來，解決用戶較關切的實際問題。

4.5移動管理
APAQ除通過WEB瀏覽器使用外，還針對手機、平板等終端提供了移動便攜的查詢統計功能。

五、應用案例