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天津智易时代科技发展有限公司 | 某县大气网格化管理精准决策信息系统
智慧实现,更加容易!公司是由南开大学博士团队创办的专门从事软件开发、计算机系统集成的高科技公司。公司现有环保(大气水质土壤质量)监测网格化管理系统、智慧消防水源管理系统、智能一卡通等成熟产品,致力于物联网大数据平台的构建,为智慧城市建设贡献力量。
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某县大气网格化管理精准决策信息系统

11 十二 某县大气网格化管理精准决策信息系统

 一、项目背景

自十八大以后,中央对党政干部提出“党政同责、一岗双责”新要求,继而河北省安全生产责任办出台“党政同责、一岗双责”暂行规定,各级党委、政府都有责任履行安全生产工作职责,要把生产安全隐患扼杀在萌芽里;2014年,省环境治理工作领导小组办公室印发了《关于强化政府主体责任建立网格化环境监管体系的实施意见》“属地管理、分级负责、无缝对接、全面覆盖、责任到人”的相关规定,全面实施省、市、县、乡、村五级管理,和建立县、乡、村三级网格的环境监管体系;2016年,在出台的“河北省大气污染防治条例”中也明确规定:未达到国家大气环境质量标准的,要采取严格的大气污染控制措施,按期达到规定的大气环境质量标准。由此可见,建立健全的环境监管体系是我党和政府必不可少的责任之一。

环保部介绍,根据《京津冀及周边地区2017年大气污染防治工作方案》,北京市,天津市,河北省石家庄、唐山、廊坊、保定、沧州、衡水、邢台、邯郸,山西省太原、阳泉、长治、晋城,山东省济南、淄博、济宁、德州、聊城、滨州、菏泽市,河南省郑州、开封、安阳、鹤壁、新乡、焦作、濮阳(以下简称“2+26”城市)被确定为京津冀大气污染传输通道城市。而某县隶邯郸市地处河北省东南部,冀鲁豫三省交界处。其环境治理的重要程度不亚于任何28个城市之一。

2017年作为“大气十条”第一阶段实施的最后一年,确保圆满完成“大气十条”目标任务迫在眉睫。同时也是检验“大气十条”成效的收官之年。

某县以种植经济作物为第一产业,近年来,工业化工类的第二产业也在快速增长,在经济发展的同时,环境代价也在呈不断上升趋势,通过某县的第一产业和第二产业,我们得知某县的污染物来自于秸秆焚烧、化工废气、建筑工地扬尘,生活区油烟等。为了响应国家“大气十条”的号召,某县也要承担起净化蓝天的责任,建立大气网格精准决策信息系统,实现大气网格化管理更是义不容辞。

二、项目依据

《国务院办公厅关于加强环境监管执法的通知》(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)

《关于实施《环境空气质量标准》(GB3095-2012)的通知》(环发[2012]11号)

《环境空气质量预报预警方法技术指南(第一版)》

《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)

《国务院办公厅转发环境保护部等部门关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量指导意见的通知》(国办发〔2010〕33号)

《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》

《环境空气质量标准》(GB3095-2012)

《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》(HJ633-2012)

 

三、项目概述

3.1系统概述

整套系统由感知层、平台层和应用层三部分组成。

其中,感知层由大密度布设微型空气监测站、TVOC监测仪、扬尘监测仪监测站等前端监测设备组成,并通往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。

图片1

全县按行政区划共划分20个网格区域,在各个网格内建立自动化监测设施,对没有部署空气质量监控站点的网格,安装部署空气质量自动连续监测设备或仪器,保证每个网格内至少具备1到2个空气质量监控站点。

根据功能规划和产业布局,对污染较为严重区域重点监控,通过加强对重污染区域的监测,全面获取空气质量污染物浓度、污染源等信息,为改善产业布局、提高空气质量的实施措施提供数据支撑。

不同类型重点污染源(包括工业企业、建筑扬尘、沙石场、堆煤场、秸秆焚烧等无组织烟尘污染源排放)要求安装对应的监测设备,例如CEMS、扬尘、VOC在线监测装置。

所有的监测设备或仪器全部划归统一管理,充分利用在线监测系统平台,实现“统一平台,统一标准,统一监管”。明确工作任务和奖惩措施,每日、月、旬发布各级网格空气质量指数AQI和排名,对排名落后的各级网格负责人进行约谈和问责,敦促其落实好属地管理责任。

通过在全县区域内构建网格化监测,建立动态高分辨率大气污染源排放清单,清单空间精细到县、乡,时间精细到季、月,根据污染源变化情况实时更新,并向社会公布;科学确定各市、县的年、季、月污染物排放控制指标,各地在总量控制的前提下,将排放权作为生产、建设、经营的前置条件,进行量化分解;对不同地区、不同时段、不同气象条件下采取的减排调控政策、措施的实施效果进行定量分析评估,并指导行业、企业根据评估结果和既定的减排目标,以最小的减排代价达到最优的治污效果,提高减排调控措施的可持久性。

3.2建设目标

首先,利用目前应用广泛、效果最佳的环保网格化监控方法,对全区实行网格化监测,在不同区域、不同类型的污染源区域部署相对应的空气质量监测设备或仪器,既能了解全区污染情况,又能对局部污染进行监控,实现全区范围内宏观到微观的全面监控,然后,利用先进的大数据和云平台技术,结合专业的空气质量模型,将采集的数据按照空气质量变化的规律和趋势进行科学预测,对造成空气污染的主要污染源进行准确溯源,为从源头上治污提供科学依据,最后,在此基础上,科学、合理的制定不同区域、不同类型企业量化减排指标,并结合气象条件的变化,对减排方案进行动态调整,在治污的同时兼顾经济的发展,实现环境保护和经济发展并驾齐驱,提高方案的可行性。

最终通过本方案可以实现大气污染防治的“精确监测、精准预测、精密溯源、精妙控制”,破解减排企业一刀切的困局,为本地经济可持续发展寻求出路,提供量化决策支持,从容应对重大事件环境保障,帮助地方政府改善环境空气质量,提升环境质量排名。

在城市空气污染治理中可以注意到三大突出的矛盾:一是大气污染监控的紧迫性与技术手段和管理模式的滞后性矛盾突出;二是扬尘污染源点多、面广、线长与管理单位人手紧张的矛盾突出;三是扬尘污染源监控的环节多、难点多与多部门联合执法协同成本高、整治效果反复的矛盾突出。

针对以上源于现实中的问题,我们借鉴于最新的城市管理模式——网格化管理,从而将城市大气污染监测乃至整个环保工程进行网格化管理,也可以称之为“互联网+环保”的形式。

网格化精准监测系统由不同大气因子微型站、小型空气监测自动站和监控软件平台等设备构成,可对城市道路交通、重点区域、重点企业等领域各类污染排放因子进行实时监控管理,精确定位污染源排放点位及污染物排放因子。

网格化管理围绕燃煤污染、扬尘及面源污染、工业污染、机动车污染等重点排放源,按照“分级负责、无缝对接、全面覆盖、责任到人”的原则,对全市空气质量形成网格化监测,具体内容如下:

四、设备布设及设备参数

4.1行政区划网格监测

根据某县7个镇,13个乡共布设20个微型空气站,监测PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3及气象五参数,用以对街镇空气质量的排名、考评,同时每日、旬、月发布各个区域空气质量排名(并以短信方式发送给相关负责人),对空气质量排名落后的网格环保负责人进行约谈或问责,敦促其落实好属地监管责任。

点位布设情况:

区域类别 产品名称 安装点位 数量 备注
 

 

某县乡镇点位

 

 

微型空气站

a镇b镇c镇d镇e镇f镇h镇

 

7 监测PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO、O3及气象五参数
i乡g乡k乡l乡m乡n乡o乡p乡q乡r乡s乡t乡u乡 13

 

4.2扬尘在线监测系统布设

在某县建筑工地布设扬尘自动在线监测设备,每个工地布设1套光散射法扬尘监测设备,共20套光散射法扬尘监测设备,对PM10、噪音等建筑污染源的排放进行全方位监测。

4.3乡镇敏感区域监测

某县敏感区域污染源(包括沙厂 煤厂 名鼎化工厂等)根据排放量排名选取排名前五家布设5套VOC(PID)在线监测设备,对敏感区域进行全面监测。

五、数据中心

5.1主服务器及备份服务器

主服务器及备份服务器均采用目前国内先进的服务器产品供应商,配置能满足未来十年内软件不断升级的要求,利用目前国际先进的数据架构,来满足客户需要,主要体现在:1可扩展性:成长的提供可扩展的网络架构和数据中心处理能力。 2快速:能够支持任何通信应用程序或服务,提供高带宽,降低处理延迟。3可靠性:满足数据中心集中化后的高可靠性要求。4安全:对数据中心的各类应用和网络平台本身提供安全保障。5简单:降低管理维护复杂性,降低成本。

5.2机房建设

机房装饰:抗静电地板铺设、微孔天花和机房墙板装修、天棚及地面防尘处理、防火门窗等;

供配电系统:供电系统、配电系统、照明、应急照明、UPS电源

空调新风系统:机房精密空调、新风换气系统;

消防报警系统:消防报警、手提式灭火器

防雷接地系统:电源防雷击抗浪涌保护、等电位连接、静电泄放、接地系统

安防系统:门禁、视频。

机房动力环境监控系统:机房环境监控系统;

总体要求:布局合理、色彩明快、视野宽阔、具备防火、防潮、防尘、隔热、抗静电、抗腐蚀、易清洁、美观耐用等性能特点,并且

材质轻盈、结构坚固、不易变形、拆装方便,便于地板下、吊顶内管线的连接、维修、机房装饰。

5.3多功能会议室

多功能会议室以其功能的多样性(如: 会议厅,视频会议厅,报告厅, 学术讨论厅,培训厅等),特别适合我国国情需要,并在这几年的时间得到迅速普及应用。在初期的建设投入上可能要高于单一功能的投资建设,并且从技术的角度上来看,对系统在设计和施工上都有一定的技术复杂度,尤其对用户方的使用也有一定的技术要求。

整个系统要高效率的完成会议讨论、培训或教学任务,就要结合各个系统,充分发挥各个系统的功能,实现现代化的会议、教学、培训、学术讨论。

5.4 多媒体显示系统:

多媒体显示系统由高亮度、高分辨率的液晶投影机和电动屏幕构成;完成对各种图文信息的大屏幕显示

5.5 A/V系统:

A/V系统由1台计算机、1台摄像机、DVD、MD机、实物展台、调音台、话筒、功放、音箱、数字硬碟录像机、1台投影机、1台液晶电视等A/V设备构成。能完成对各种图文信息的播放功能;实现多功能厅的现场扩音、播音,配合大屏幕投影系统,提供优良的视听效果。并且通过数字硬碟录像机,能够将整个过程记录在硬盘录像机中。

 5.6 房间环境控制系统:

房间环境系统由房间的灯光(包括白炽灯、日光灯)、窗帘等设备构成,可根据客户环境亮度要求自定义模式。

 5.7智能型多媒体中央控制系统:

能够控制DVD、录像机、MD 进行播放、停止、暂停等功能;

能够控制投影机,进行开/关机、输入切换等功能,

能够控制音量,进行音量大小的调节功能;

能够控制摄像头的放大缩小;

能够控制A/V矩阵切换器、VGA矩阵切换器,实现音视频、VGA信号切换控制功能;

能够控制房间的灯光和窗帘,适应当前的需要.

5.8 LED户外显示系统

LED显示屏自出现一来一直是以节能、环保而被重视,LED本就是节能的代名词。 LED电子屏媒体分为图文显示媒体和视频显示媒体,均由LED矩阵块组成。LED电子屏媒体显示画面色彩鲜艳,立体感强,静如油画,动如电影,广泛应用于金融、税务、工商、邮电、体育、广告、厂矿企业、交通运输、教育系统、车站 、机场、商场、医院、宾馆、银行、证券市场、工业企业管理和其它公共场所。

为了使公众更好的了解实时环境信息,实时规划好户外出行及活动,在人员较密集的地区及重要的交通道路设立LED户外显示屏五块,再为公众提供方便的同时让公众更加关注环保,全员参与,共同提升环境质量。

、设备技术参数

6.1微型空气站设备参数

NO2、CO、SO2、O3监测设备参数

 

参数

气体传感器名称

一氧化碳 二氧化氮 二氧化硫 臭氧
检测气体 CO NO2 SO2 O3
产品型号 7NE/CO-200 7NE/NO2-1 7NE/SO2-1 7NE/O3-1
检测量程 0-200ppm 0-1ppm 0-1ppm 0-1ppm
电源输入 5.0VDC 5.0VDC 5.0VDC 5.0VDC
信号输出 0-5TTL 0-5TTL 0-5TTL 0-5TTL
采样精度 ±2%FS
重复性 ±1%FS
工作温度 -20~70℃
存贮温度 -40~70℃
工作电流 ≤50mA
响应时间 <30s
工作温度 10~95%RH(非凝结)

 

PM2.5、PM10监测设备参数

测定原理 光散射原理(光学粒径切割,无需物理粒径切割器)
监测粒径 PM2.5, PM10
采样流量 1L/min
浓度范围 0-40 mg/m3
监测精度 1 ug/m3
重现性 ≤±2%
准确性 ≤±10%
采样周期 1分钟(1-999秒可设,)

 

 

工作温度 -5-50℃
存储温度 -20-50℃
气体采样流量 0-5L/min(电子调节)
粉尘采样流量 0-20L/min
采样方式 泵吸式

 

 

6.2激光散射法扬尘监测设备参数

名称 规格/明细
设备 多功能箱 防雨、防尘、防雷、散热保温;

供电、信号处理、GPRS传输;

高碳钢底材喷涂(防锈),户外安装;

颗粒物防风防雨采样头;

可定制丝印;

颗粒物

监测仪

检测原理:光散射原理;

粒径通道:PM2.5、PM10、TSP;

检测范围:0~40mg/m3

分辨率:0.1ug/m3

大气温湿度监测仪 量程:-45~125℃;分辨率:0.1℃;准确度:±0.3℃;
量程:0~100RH;分辨率:0.1%RH;准确度:±2%RH;
系统平台 基础软件系统 数据监测基本功能(实时监测、查询等,非平台)支持本地数据存储1年以上;可用SD卡热插拔;可直接拷贝监测的数据;可通过本地设置设备编号,中心服务器的地址和端口号;可支持网络同步校时;

具备系统守护功能,当系统发生错误或数据异常时可自动修复或者重启。

 

(激光散射法)工作温度 0-60℃
工作电源 AC220V±10%,50Hz±1Hz
信号输出 RS232/RS485接口可选

4-20mA,0-5V可选

具有2个数字接口 分别用于本地数采仪,VPN实时传输、智能维护和质控系统接口

 

6.3 VOC监测设备参数

工作原理 PID 光离子化
传感器 智能数字传感器
采样方式 泵吸式,采样泵内置
工作电源 10~28VDC,  24V 时最大工作电流 210mA
功率 <5W
量程 0-300ppm
分辨率 1ppb
检测精度 ±3%F.S.
响应时间 <15s
输出信号 4~20mA 、三级可编程报警继电器 30VDC、2A

RS485 通讯(支持 MODBUS)

防护等级 IP65
电器接口 3/4″ NPT M
安装方式 2″立管/壁挂安装
用户操作 三键式磁棒外部调节、设置
标定 两点标定

环境温度 -20℃~+55℃(变送器)
-40℃~+55℃(传感器)
环境湿度 0~95% RH (无冷凝)
环境压力 86~106KPa
显示 显示方式 128×64 点阵液晶LCD,支持图文显示
显示语言 多国语言可选,含中文菜单
显示单位 ppm与mg/m3可转换
外形 外形尺寸 257×201×107mm (HWD)
外壳材质 不锈钢
外壳颜色 金属原色
重量 3.5 kg
证书 防爆认证 具有ATEX 、UL/CSA 、IECEx认证,防爆等级Ex d[ia] IIC T4

 

工作电源范围 10~28VDC
信号输出 RS232/RS485接口可选

4-20mA,0-5V可选

显示 128×64 点阵液晶
采样方式 泵吸式

 

七、软件系统

结合经济、交通、人口、工业等行业发展情况,智能化、科学合理地规划新建空气质量监测站,建设智慧环保网格化监测与决策支持系统,可以实现精确测量,精准预测,精密溯源、精妙控制。软件系统平台的主要功能包括:

  • 污染实时显示与实时排名:通过GIS平台可以直观,形象的观察所有监测点位的实时数据,全面掌握全区的空气质量情况,做到心中有数。以图形等统计方式显示条件范围内站点的监测数据排名情况,并从大到小依次排列。

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  • 污染预警:遇到设备异常或当前监测超标,自动向相关联系人发送报警信息,精确给出具体的超标数值、超标时间、超标排放量、超标排放介质量,为强化监理工作提供翔实可靠的依据。

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  • 监测点位详细数据查询:依据数据有效性规定、AQI评价技术规范、数据倒挂修约规定等进行数据审核、审核处理,做出各子站的空气质量数据,包括PM2.5,PM10,SO2,NO2,CO,O3,温度,气压等指标,以推动环境空气质量工作的进展。

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  • 点位周边实时污染排名:主要显示点位周边相关联点位的实时排名情况,并根据指标不同设置各个检测指标的标准线

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  • AQI日,周,月数据统计排名:以日,周,月为统计周期以列表方式对各个站点的平均检测值进行统计,并根据污染情况不同以颜色进行渲染,更直观显示当前AQI排名情况,查询条件更加灵活,并可以设置自动排序功能。

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  • 监测点位日,周,月同期分析:可以实时对比某一个时间点某个监测点的监测值与其他监测点相同时间点的同比及环比数据分析,也可以显示同一监测点位1到24小时的均值情况。

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  • 离线数据统计:统计一段时间内监测点位的离线情况,包括离线次数,离线时长及最长离线时间等。
  • 数据修约:此功能可对程序中未拣出的有误数据进行人工修正,点击数据修约选项即可进行修正,当值被设定为无效时,数据被拣出,不参与统计运算。(因系统计算规则因素,只可提供分钟值与小时值的修约功能,目前只开放分钟值修约)

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  • 统计对比:根据大数据统计站点的数据趋势,然后根据各个站点的同期数据进行对比分析,得出污染物形成扩散的相关情况,查询条件包括污染物类型(PM10,PM2.5,SO2,NO2,CO,O3,VOC),数据类型(小时,天,周,月,年),可以以图表方式体现。

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  • 站点参数管理:用于维护站点所监测的指标,并对检测指标设定报警上下限信息等。如果达到设置报警参数时,可以通过短信、邮件推送进行预警通知。

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  • 污染物动态云图:由于区域间空气质量状况的差别,系统基于各个区域内监测数值实时以污染物浓度云图形式渲染这种差别,云图取每小时点位数值,颜色采用空气质量指数AQI表示颜色,实现由“点”到“面”全面展示大范围内空气质量状况。

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  • 数据分析报告:根据本地区的污染状况,可根据使用者要求,利用大数据,对某一段时间进行污染源初步的溯源分析,判定污染源的可能来源,为决策者提供依据。
  • 决策支持:采用大数据技术,科学确定不同类型污染源的年、季、月污染物对污染程度的贡献率;对不同地区、不同时段、不同气象条件下采取的减排调控政策、措施的实施效果进行定量分析评估,并指导行业、企业根据评估结果和既定的减排目标,以最小的减排代价达到最优的治污效果,提高减排调控措施的可持久性。
  • 数据共享:本套网格化平台可以对某县所有监测数据进行归集整理,后期可以上报给市环保局,方便市环保局掌握我们区环境防治的第一手资料,同时对我区的环境防治工作提出指导。以提升我区空气质量的现状。同时,我们系统可以预留市级平台的接口,为市里的平台建设提供基础,同时也可拓展其它区县。在我区内部,我们预备提供数据共享接口,把相关数据共享给其它部门,如工商、城管、卫生等,以达到共同参与,改善环境治理的效果。
  • 软件平台在线演示

本项目已有成熟系统,可支持现场演示。包括在线数据传输、数据管理等。

  • 支持多种传输协议

在支持HJ212-2005传输协议的基础上,无需后期开发可直接对接不同种类的监测设备。

  • 单点登录统一入口

各个检测系统集成在同一个平台,根据不同权限展示不同点位的不同监测内容,可以帮助管理人员分级管理,对数据的保护起到一定作用

 

八、运维及售后

8.1运维服务

1.必须保证一年的运维服务,运维日期自设备安装调试完成之日算起,并提交完整的系统运维方案,说明系统运维的目标与运维工作流程,运维服务内容,运维保障等内容

2 .运维部门与人员设置。在项目安装调试完成之后成立专门的运维服务部门,配置运维专员及车辆,当子站出现故障,能达到一小时之内响应,4小时内赶到现场对故障进行处理,恢复正常运行,若仪器无法正常运行,运营服务部门能在24小时内提供并更换相应的备机,保障各站点正常运行,对于重大事故,且严重影响到系统运行或无法运行,双方协商组织有关领导和运维技术人员到达现场实地考察,互相研究协商后确定解决方案。

3.数据解析方案。运维期间运维部门会根据某县内的大气污染现状,定期提供预警提示和数据分析,对辖区内大气污染环境进行综合诊断和数据解析,协助完成区域污染减排和环境质量提升,同时也为决策层提供合理的建议,并对治理效果进行评估。

8.2售后服务

8.2.1技术培训服务

自设备安装调试完成会为环保局相关人员提供免费的技术培训,包括产品的相关知识,数据分析,运行维护等。

8.2.2产品服务

本项目所采购的设备硬件原厂免费质保期不低于2年,质保日期从验收合格之日起计算,质保期内所有设备免费维护,升级。更换及软件升级,并提供每个点位每年不少于6次的巡检,质保期后软件系统提供终身免费升级。

8.2.3应急响应服务

自设备安装调试完成后即提供24*7小时无中断服务,当设备发生故障时,响应时间确保在三十分钟以内,并在三小时内提供上门服务,力争24小时内解决问题,如24小时内无法解决问题,免费提供备用机。

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