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北京偉瑞迪科技有限公司
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閱讀：3560發布時間：2020-5-28
1.項目背景
隨著經濟的快速發展，污染源的種類日益增多，特別是化工區、工業集中區及周邊環境，污染方式與生態破壞類型日趨復雜，環境污染負荷逐漸增加，環境污染事故時有發生。同時，隨著公眾環境意識逐漸增強，各類環境污染投訴糾紛日益頻繁，因此對環境監測的種類、要求越來越高。
根據調研大部分企業具備簡單治理技術，即將生產車間內生產工藝所產生的VOCs污染物通過管道集氣罩收集后通過活性炭吸附裝置處理以后進行排放，但園區內存在著有組織排放超標和無組織排放的問題，為督促企業改進生產工藝和治理裝置，減少無組織排放，建議園區部署網格化區域監控系統。
系統部署可提高各工業工園區污染源準確定位能力，同時快速直觀的分析出污染源周邊的相關信息，通過整合各類地理信息資源和環境保護業務資源，建立統一的環境信息資源數據庫，將空間數據與動態監測數據、動態監管數據、政策法規數據等業務數據進行無縫銜接。為管理者提供直觀、、便捷的管理手段，提高環保業務管理能力，綜合管理與分析的決策能力。同時根據業務應用的不同，對數據進行橫向的層次劃分，通過應用人員層次的不同，對數據進行縱向的層次劃分，明晰信息的脈絡，方便數據的管理。
2. 建設依據
2.1.相關政策、規劃和工作意見
――《國務院關于印發國家環境保護“十二五”規劃的通知》（國發〔2011〕42號）
――《國務院關于加強環境保護重點工作的意見》（國發〔2011〕35號）
――《大氣污染防治行動計劃》（國發〔2013〕37號）
――《環境保護部 國家發展改革委 財政部關于印發國家環境監管能力建設“十二五”規劃的通知》（環發〔2013〕61號）
――《國務院辦公廳關于推進應急體系重點項目建設的實施意見》（國辦函〔2013〕3號）
――《關于印發<化學品環境風險防控“十二五”規劃>的通知》（環發〔2013〕20號）
――《國家環境監測“十二五”規劃》（環發〔2011〕112號）
――《環境保護部關于印發<*的環境監測預警體系建設綱要（2010-2020）>的通知》（環發〔2009〕156號）
――《環境保護部關于加強化工園區環境保護工作的意見》（環發〔2012〕54號）
――《關于印發<全國環保部門環境應急能力建設標準>的通知》（環發〔2010〕146號）
――《環境保護部關于加強環境應急管理工作的意見》（環發〔2009〕130號）
――《環境保護部關于印發<2013年全國環境應急管理工作要點>的通知》（環辦〔2013〕10號）
――《中央財政主要污染物減排專項資金管理暫行辦法》（財建〔2007〕67號）
――《中央財政主要污染物減排專項資金項目管理暫行辦法》（環發〔2007〕67號）
2.2.相關技術標準規范
――《工業企業揮發性有機物排放控制標準》(DB12/524-2014)
――《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）
――《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）
――《環境空氣質量監測規范》（試行）（總局公告2007年第4號）
――《污染源自動監控管理辦法》（總局令第28號）
――《固定污染源煙氣排放連續監測技術規范》（HJ/T 75-2007）
――《固定污染源監測質量保證與質量控制技術規范》（HJ/T 373-2007）
――《固定源廢氣監測技術規范》（HJ/T 397-2007）
――《大氣污染物無組織排放監測技術導則》（HJ/T 55-2000）
――《環境空氣質量自動監測技術規范》（HJ/T 193-2005）
――《環境空氣質量手工監測技術規范》（HJ/T 194-2005）
――《環境監測質量管理技術導則》（HJ 630-2011）
――《突發環境事件應急監測技術規范》（HJ 589-2010）
――《污染源在線自動監控（監測）系統數據傳輸標準》（HJ/T 212-2005）
――《污染源在線自動監控監測數據采集傳輸儀技術要求》（HJ 477-2009）
――《固定污染源排放煙氣連續監測系統技術要求及檢測方法》（HJ/T 76-2007）
――《環境信息術語》（HJ/T 416-2007）
――《環境信息分類與代碼》（HJ/T 417-2007）
――《環境信息系統集成技術規范》（HJ/T 418-2007）
――《環境數據庫設計與運行管理規范》（HJ/T 419-2007）
3.建設方案
3.1.系統概況
區域網格化監控系統采用單元網格管理法的方式，按照“網定格、格定責、責定人”的理念，建立“橫向到邊、縱向到底”的區域網格化監控平臺，應用、整合多項智慧環保技術，在全面掌握、分析污染源排放、氣象因素的基礎之上，采用基于高斯算法模型進行開發。實時統計各廠區、監測點的監測設備數據，并根據各監測點的排放情況及其氣象條件，來分析與推測區域內整體的排放情況。實現對VOCs排放區域整體監控，污染物擴散趨勢推算，排放源解析等功能，同時結合物聯網、智能采集系統、地理信息系統、動態圖表系統等*技術，整合、共享、開發，建立全面化、精細化、信息化、智能化的區域在線監測平臺，實現對控制污染源無組織排放，減少大氣污染等綜合管理，為制定節能減排方案提供可靠的數據信息和科學的輔助管理決策。
圖1.系統應用圖
3.2.主要功能
（一）實時數據入庫系統
實時數據入庫系統主要實現園區企業內所有VOCs監測點產生的測量數據實時存到監測平臺數據存儲中心。
（2）數據存儲系統
原始監測數據，將全部存儲在監測平臺分布式文件系統，用于存儲海量的非結構化數據。為了滿足和適應數據量、數據特征和查詢處理的不同需求，部分存儲于關系型數據庫中。
（3）實時預警系統
對監測指標設置對應的閥值，超過該值超過一分鐘在*時間通過郵件，App推送，或者短信等形式通知行政執法人員，給管理部門迅速出動，及時阻止破壞環境保護的行為。
（4）數據查詢分析應用系統
VOCs數據查詢分析應用提供包括實時監控數據分析、總量核算、源解析及源強計算、區域排放監測與預警、污染源擴散預測及分析等，同時可查看歷史記錄和分析數據等功能。VOCs歷史數據查詢處理時，由于數據量巨大，需要調度使用云計算技術管理多臺服務器節點進行并行處理。
（5）數據管理系統
在實際使用中，可能用戶會對某一時間段或者類型的數據特別關心，就可以通過數據管理系統查詢并導出這部分數據以供使用。
（6）數據接口
系統提供Web Service和Json格式數據接口，供外部系統調用系統數據，方便和第三方平臺對接。
（7）監測設備自動校準
采用物聯網和云計算技術，建立監測數據的神經網絡模型，實現監測設備的自動校準，降低設備運維費用，提高數據的準確性。
3.3.技術方案
3.3.1.系統架構
系統由感知層、數據傳輸層、應用服務層三部分組成。
(1)感知層前端智能設備：現場端各類智能監測感知設備，對環境管理要素進行全面智能感知，前端設備包含主要設備、輔助設備和傳輸設備。主要設備指各類氣體檢測儀器（在線色譜分析儀、區域污染在線監測分析儀）、濕度溫度傳感器；輔助設備即適合高溫高濕高粉塵環境下的氣體采樣設施；傳輸設備即無線接收器。其主要功能監測大氣數據、數據預處理和數據信息傳輸。
(2)數據傳輸網絡：數據傳輸可選用有線傳輸方式和無線傳輸方式，也可以兩種兼用。利用以太網或光纖可確保前端設備監測數據可靠傳輸。利用GPRS和3G技術實施無線傳輸，無線傳輸的特點方便靈活。
(3)應用服務層：包括應用展示層、應用實例層、應用支撐層、基礎數據層四部分
(4)應用展示層：通過不同方式（移動端、web端、數字大屏）向用戶展示平臺界面
(5)應用實例層：主要是針對園區、廠界區域及泄漏點區域排放的VOCs濃度進行監測、對監測區域氣象參數進行監測及分析、對污染物的擴散趨勢進行推算等功能。
(6)應用支撐層：以云計算、虛擬化和高性能計算等技術手段，以及可視化技術，整合和分析海量跨地域、跨行業的環境信息，實現海量數據存儲，實時處理和深度挖掘和分析。
(7)基礎數據層：存儲區域及設備數據、實時監測數據、歷史數據等信息，解決信息資源管理分散，基礎數據存儲零亂，標準化差、應用服務適用性單一，難以共享等問題。
3.3.2.實施方案
3.4.VOCs廠界在線監測設備
1)區域參考點在線監測設備—在線色譜分析儀
在區域周圍，建立空氣站，利用在線色譜分析儀，監測區域參考點VOCs濃度，反映區域內VOCs本地狀況，并反映區域間和區域內污染物輸送的相互影響。
該色譜分析儀是的用于連續在線自動分析的全系列色譜分析儀產品。該產品獲得意大利CNR實驗室認證、ISO6326/2認證并通過德國標準DIN 51855/7認證。可實時監測空氣VOC、苯系物、甲烷/非甲烷總烴、硫組分等多種氣體。
分析儀可以分析的部分參數:
總有機揮發物：56種（美國）58種（日本）30種（歐洲）
苯、乙烯、H2S、乙硫醇、乙烯、鄰二甲苯、二甲基硫、甲苯、總鹵素、間二甲苯、二甲基二硫、乙苯、三氯三氟乙烷 、對二甲苯、氨（NH3）、胺 、環氧乙烷、硫醇（THT）、氦氣、氬氣、氫氣、氧氣 、甲烷等。
產品原理和特點：
采用在線色譜技術，光火焰（FID）檢測法，使用一個帶樣品濃縮能阱的閥門，并采用了金屬毛細管色譜柱，色譜分析儀配有金屬毛細管色譜柱。涵蓋苯、甲苯、乙基苯、二甲苯等。
小型化、靈敏性、移動性和靈活性是其主要特性。從樣品進入到數據儲存全部裝在一個 19 英寸的 5U型機箱中并配有內置計算機。配有吸收管預濃縮系統，不會出現樣品供給中斷的現象。
軟件使用戶可以在一臺內置的計算機上觀察和儲存檢測數據。此外，它給用戶提供了再計算、校準、輸出數據和測量設置等方面便利的應用條件。
軟件可以計算保留時間、面積、質量或濃度分布曲線。
（2）區域污染在線監測分析儀
設備采用傳感器陣列實現大氣污染物和顆粒物的監測。系統的主要監測污染物包括PM2.5、PM10、CO、NOx、SO2、H2S、NH3、VOCs等，可選裝惡臭監測功能。
表1：主要技術參數
| 測量范圍 | PID： 50ppb~50ppm, O3：0~20ppm, SO2：0~2ppm NO2:0~20ppm, CO:0~15ppm, PM2.5:0~1000μgm3 PM10:0~1000μg/m3 |
| 工作原理 | PID+電化學 |
| 測量精度 | ±5%（F.S） |
| 響應時間 | 臭氧：0~1ppm，T90時間小于35秒 一氧化碳：0~15ppm，T90時間小于20秒 二氧化硫：0~2ppm，T90時間小于30秒 一氧化氮：0~2ppm，時間小于45秒 |
| 運行環境 | 溫度-10~60°C 溫度0~90%RH |
| 重復性：≤±1% | |
| 零點漂移 | ≤±1%（F.S/4h) |
| 檢出限 | PID:10ppb |
| 供電 | 17V太陽能，12V膠體電池 |
技術特點
1)物聯網網絡化監測體系；
2)全自動控制空氣樣品進樣、零氣過濾、數據解析、結果顯示、數據遠程傳輸、后端實時監控的全過程；
3)多種傳感器混合傳感器陣列組合，包括溫濕度傳感器、PID 光離子檢測器和多種電化學傳感器。結果可顯示H2S（硫化氫）/NH3（氨氣）、VOC 總有機揮發物、一氧化碳、及用戶自選的惡臭氣體等污染氣體濃度值，同時顯示無量綱臭氣濃度OU值
4)現場或遠程監控中心，通過網絡便可觀看實時及歷史監測數據
5)具有/GSM/GPRS/3G等遠程傳輸模式
6)可配套選擇裝配氣象參數儀器、自動留樣采樣系統、自動報警裝置等
7)開放式通訊接口，可與其他設備、軟件自由通訊集成聯動使用
8)可自由添加儀器臺數形成網絡化，沒有數量限制
9)自由設定安全結果值、報警值范圍
3.5.布點方案
根據區域內有毒有害氣體分布及特性、環境敏感區分布、主導風向等因素，結合園區原有監測站的建設情況，識別出大氣突發環境事件重點擴散途徑，統籌園區VOCs及惡臭自動監測站建設。
在綜合考慮區域的重要性，大氣污染物的污染程度、工業化發展水平的高低的基礎上，對所在區域進行網格劃分，在網格的交點處或中心點設立監測點位，利用分布式冗余節點判斷算法，去除傳感器冗余節點，從而降低計算復雜度，通信開銷及設備成本。同時能夠準確判斷監測數據的有效性和性，能夠繪制該區域不同時段污染物的擴散趨勢，有利于對污染物控制進行科學決策。
圖中劃分為工業園區，行政辦公區、商業區、居民區、醫療、學校、車站、公共綠地等。重點對工業區進行監測，通過工業園區及周邊的輸入輸出源，來計算排放總量，用來監測工業生產中的污染物質排放是否達標，同時對其它非工業用地空氣質量進行監測。
監測點的布設采用網格布點法設置。工業園區有40個工廠，在工業園區域工廠較密集地區，布置40個監測點，在非工業區域，設置10監測點。
3.6.系統優勢
(1)標準的技術路線：根據國家相關標準要求提供完整的配置系統；
(2)靈活的方案配置：可根據需求擴展出多種解決方案；
(3)的軟件平臺：通過中心端軟件平臺，實現多站點數據集成、分析、上報和發布。
(4)科學的算法技術：采用高斯煙羽模型，分布式冗余節點判斷算法實現對VOCs排放區域布點、整體監控，污染物擴散趨勢推算，VOCs排放源解析等功能。
(5)的監測數據：可同時監測多種污染氣體，具有很高的時間、空間分辨能力和探測靈敏度；
(6)低廉的運行成本：可實時、連續、長期運行，操作簡單，維護方便，運行成本低；
(7)*的配套軟件：采用數據采集、分析及可視化軟件，大大提高監測效率。
(8)多方位的監控方式：由“點源污染防治”向“點面區三位一體污染聯防”轉變，掌握各企業污染物的排放情況、園區整體空氣質量及其它變化趨勢
4.項目效益
4.1.社會效益
園區大氣污染環境預警綜合管理系統試點項目的建設，將極大地提高化工園區的風險監控、快速預警和應急響應能力，有效保障區域生態環境安全和人民群眾生命財產安全，促進園區實現安全、穩定、集約、的發展目標，同時，也將產生良好的應用示范作用，為我國其它化工園區的大氣污染綜合管理預警體系建設提供經驗。因此，項目的建設實施將產生巨大的社會效益。
4.2.環境效益
化工園區作為化工產品的生產、研發基地，生態環境、安全生產一直備受關注。園區將以本次典型大氣污染環境監測綜合管理系統項目為契機，進一步加強日常污染源監控和突發事件快速預警響應工作，做好“平戰結合”，努力保障區域生態環境安全，改善區域環境質量，因此，本項目的環境效益明顯。
4.3.經濟效益
項目完成后園區環境風險得到規避，區域生態環境安全得到充分保障，污染事故的有效控制將大幅減少園區可能的事故性損失，潛在的經濟效益巨大。此外，園區將進一步以其專業性、高規格、生態、安全、的定位獲得更好的發展平臺，與國內外同類型工業園區相比，將具備更強有力的競爭力，將進一步促進產業集聚，提升經濟增長質量，擴大招商引資，吸引資金持續注入。
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