揚塵在線監測預警發布系統

一、背景介紹

1.1項目背景

根據國家環保部監測數據，目前一些大中城市的霧霾天氣較為嚴重，尤其是在京津冀、長三角、珠三角*為嚴重。監測表明，這些地區每年出現霾的天數在100天以上，個別城市甚至超過200天?？諝馕廴緡乐氐纳顚哟卧蚴俏覈焖俟I化、城鎮化過程中所積累環境問題的顯現，高耗能、高排放、重污染、產能過剩、布局不合理、能源消耗過大和以煤為主的能源結構持續強化，城市機動車保有量的快速增長，污染排放量的大幅增加，建筑工地遍地開花，污染控制力度不夠，主要的大氣污染排放總量遠遠超過了環境容量等多種原因。其中，因建筑施工產生的揚塵污染，已經成為影響城市空氣質量的主要原因之一。

建筑工地揚塵污染是建筑施工過程中排放的無組織顆粒物污染，既包括施工工地內部各種施工環節造成的一次揚塵，也包括因施工運輸車輛粘帶泥土以及建筑材料逸散在工地外部道路上所造成的二次交通揚塵。長期以來，對于建設工地揚塵帶來的空氣質量監管方面，由于不能得到實時的監測數據，或者收到舉報無法得到與事實相對應的直接數據，一直是令政府監管部門十分困擾的事情。

根據北京市環保部門的監測和分析，揚塵污染約占PM2.5來源的15.8%。南京的六類主要污染源中，揚塵的比例**，達37.28%。由于建筑工地揚塵的排放高度一般較低，并且往往集中在人口密集的城市地區，因此建筑工地揚塵對空氣質量的影響日益受到關注。

為了有效監控建筑工地揚塵污染，接受市民的監督和投訴，共建綠色環保建筑工地，有必要進行建設工程揚塵污染自動監控系統的研究和開發。

本方案提供了一種對工地楊塵噪聲等（空氣中可吸入顆粒物）實時監測的解決方案。通過遠程數據監測系統可以對工地區域揚塵進行實時有效的監測管理。項目的全面實施，可將全市范圍所有的建設施工納入監管范圍，真正實現有效管理和標準化執法。

1.2工地管理現狀及存在問題

1）質量管理人員少監管力不從心

工程監管存在點多面廣、監管人員數量嚴重匱乏的現象。目前對工程項目施工過程中質量安全監管的手段基本上采取深入施工現場進行實地抽查、抽測、驗收的方式。存在勞動強度大、危險性高、耗時耗力的缺點。

2）環境惡劣監管手段單一管理效率低下

現場使用人工方法進行肉眼觀察檢查，質量安全監管存在自然環境惡劣、效率低下的問題。

3）實時、多級管理難以實現，可追溯性差

現有的管理手段、企業管理人員無法實時掌控工地現場質量安全與揚塵污染情況。監督管理工作復雜，結果受人為因素影響較大，常常無法客觀公正反應現場揚塵的實際情況，可追溯性差。

1.3建設依據

符合國家標準：GB3095-2012環境空氣質量標準

二、建設方案

2.1系統概況

在我們生活周圍，存在眾多的污染源，造成大氣環境惡劣，PM2.5急劇上升，主要的污染源來源于工業粉塵、燃煤、機動車尾氣、揚塵等幾方面，其中揚塵就占據污染源的28%，是當前大氣污染的主要因素之一。

揚塵也分為多個種類，主要有道路揚塵、施工揚塵、堆場揚塵等，而且根據相關介紹揚塵屬于無組織污染源，防治系數較大，是國家環保部十三五規劃的重點課題，因此揚塵治療是很有必要的，而精細化監控和管理揚塵就成了突破口，因此“24小時在線揚塵監測系統”應運而生。

“24小時在線揚塵監測系統”是天津智易時代科技發展有限公司為改善空

氣質量自助研發的24小時戶外揚塵監控的一個終端設備。本設備實現多維一體化，除了可以實現揚塵監控以外，還可以測風速、風向、溫濕度、二氧化碳、PM2.5、PM10等環境數據。該監控系統主要由揚塵監控終端、視頻采集終端、數據監測及傳輸、服務器、監控管理軟件、手機客戶端等組成。

2.2功能特點

系統由顆粒物在線監測儀、數據采集和傳輸系統、視頻監控系統、后臺數據處理系統及信息監控管理平臺共四部分組成。系統集成了物聯網、大數據和云計算技術，通過光散射在線監測儀、360球形攝像頭、氣象五參數采集設備和采集傳輸等設備，實現了實時、遠程、自動監控顆粒物濃度；數據通過采用3G網絡傳輸，可以在智能移動平臺、桌面PC機等多終端訪問；監控平臺還具有多種統計和高濃度報警功能，可廣泛應用在散貨堆場和碼頭、混凝土攪拌站以及工廠企業無組織排放的實時監控。

系統組成如下圖所示：

1、感知層：污染源在線監測儀，包括顆粒物濃度監測儀、氣象五參數監測儀、噪聲監測儀和視頻監控攝像機，對顆粒物濃度、氣象參數、噪聲和現場視頻進行連續自動在線監測；

2、傳輸層：采用有線、無線、3G等方式傳輸各種監測數據；

3、平臺層：數據服務云平臺，依托在建工地揚塵與噪聲監測平臺的數據，進行系統分析、提供跨區域、全時間、多層次的數據挖掘和對比，為科學治理霧霾提供數據支撐；

4、應用層：面向不同環保局、建筑工地的客戶端系統，實現基于Web的污染源實時數據在線監測、現場圖像和視頻的監控、污染源超標報警、以及面向不同管理層的各種管理與統計分析。

在線監測信息監控管理平臺可支持各種終端平臺通過公網訪問，實現了基于Web的污染源實時數據在線監測，現場圖像和視頻的監控(包括對前端云臺和攝像機的實時控制)、污染源超標報警、以及面向不同管理層的各種管理與統計分析。

2.3產品信息

該系統應用廣泛，不管是技術先進的城市、還是數字化媒體行業、高速旋轉的信息化城市、建筑工地還是物聯網等等都可以使用該系統。該系統主要用在工業園區、施工工地、城綠化、生活娛樂場所的揚塵監控。

揚塵在線檢測儀：

1、監測指標可選擇PM2.5、PM10及TSP或同時檢測；

2、可擴展多種監測指標項：如風速、風向、噪聲、大氣壓等；

3、檢測靈敏度：0.01mg/m³；0.001mg/m³；

4、重復性誤差：±2%；測量精度：±10%；

5、測量范圍：0～1000ug/m³；0～2000umg/m³；

6、配置7寸液晶觸控屏，實時顯示監測指標數值；靈活操作軟件升級功能；

7、前端氣體采樣頭增加細過濾網，防止雜物進入氣路，影響檢測數值；

8、配置高靈敏度的顆粒物傳感器，保證檢測數據不會出現倒掛現象；

9、可選配太陽能板供電，增加蓄電池，降低能耗支持市電互補；

10、可支持二次開發。

三、數據管理平臺

1、實時前端數據采集與顯示；

2、專業GIS地理信息監控與管理，獨立GIS引擎，兼容百度/谷歌地圖；

3、多種報表功能，簡化用戶人工統計，優化工作流程，支持多層次地圖顯示及信息管理；

4、支持設備集中管理遠程配置、升級；

5、支持多種終端和操作系統，滿足客戶移動辦公要求；（Windows/IOS/Android）；

6、支持系統級別分布式部署，媒體轉發服務器可分布式部署，負載均衡。

四、平臺軟件主要功能

4.1系統登陸

輸入網址，進入揚塵在線監測平臺的登錄界面，用戶需要輸入用戶名和密碼登錄系統，如圖所示：

4.2電子地圖位置呈現功能

可結合電子地圖確切的知道每個設備所在位置，通過點擊電子地圖上的設備圖標就可以查看設備所帶各項傳感器采集的實時監測因子，包括顆粒物、氣象參數、視頻等，雙擊視頻播放界面可以實現放大或縮小，方便用戶直觀查看區域內所有監測點的部署情況和環境質量狀況。

4.3監測因子圖形展示

數據展示支持折線圖、柱狀圖、表格等多種形式，展示的內容為各項監測因子濃度的實時與歷史分鐘值、小時值，方便用戶查看時間段內各項監測因子變化趨勢，同時可以進行監測點位之間的各項參數的對比分析，用戶可以自主設定展示的時間區間，導出打印時支持選用JPG圖片、PDF、EXCEL、WORD文檔多種格式。

4.4歷史數據查詢

系統提供歷史數據查詢功能，用戶通過設置時間類型、站點、查詢時間選項后，即可查看到所選擇站點的歷史數據信息，包括各項監測因子、數據更新時間等，查詢結果支持選用EXCEL文檔形式導出。

4.5站點管理

用戶在此模塊可以實現監測點位信息的增、改、查、刪等基本操作，點位信息包括監測點位名稱、地址、經緯度、站點ID、所在區域名稱等內容，實現點位信息的動態管理，區域與編號為鎖定狀態，可自行配置名稱、經緯度、排名、公開、掉線預警等選項。

4.6設備監控

系統可以實現實時監視在線監測儀器是否正常工作，數據上傳是否正常，從而清楚設備的運行狀況及運行進度，當前端數據采集設備或儀器出現故障時，系統自動提供報警信息方便站點負責人及時知曉，并采取相應的解決措施，保證系統的正常、穩定運行。

4.7短信配置

此功能可以查看短信配置詳情，添加條目可以新增加短信推送人員信息和發送內容，編輯選項可對接收短信用戶推送內容進行管理操作，配置的信息內容包括預警信息、日報、狀態預警、掉線預警，完成設置以后，列表中人員可以收到短信信息。

4.8污染物濃度預警

一旦各項監測因子濃度出現異常波動時，系統啟動超標報警。此功能中分數據上下限與預警上下限，數據上下限為數據有效性判定標準值，超過界限的則被判定為無效。預警上下限為當監測因子不在設定值范圍內一定時間之后，則會發送預警短信。

選擇站點便捷，將預警上下限設定臨界值，即可使用預警功能（0為默認）。

4.9用戶管理

對于不同的角色設置相應權限管理，一個角色關聯了一套操作權限。系統共提供了三種操作權限。

系統用戶：擁有系統的所有功能操作權限；

管理用戶：擁有部分業務相關的功能操作權限；

普通用戶：只能進行系統中相關內容的查詢操作，實現不同級別操作人員對數據訪問范圍和數據讀寫性的嚴格控制，建立統一用戶管理平臺實現所有用戶的身份管理，包括用戶個人身份信息、角色信息、電子郵箱、個人賬號和密碼。

五、系統優勢

系統基于對城市揚塵污染監控管理的需求而設計，技術特點和優勢主要體現在以下三點：

1、監測終端系統系統集成了總懸浮顆粒物、PM10、PM2.5、溫度、濕度、風向和風速等多個環境參數，24小時在線連續監測，全天候提供工地的空氣質量數據，超過報警值時還能自動啟動監控設備，具有多參數、實時性、智能化等特性；

2、通過傳感網、無線網、因特網這三大網絡傳輸傳輸數據，快速便捷地更新實時監測數據；

3、基于云計算的數據中心平臺匯集了不同區域、不同時段的監測數據，具有海量存儲空間，可進行多維度、多時空的數據統計分析，便于管理部分有序開展工作，同時也為建立工地環境污染控制標準積累數據，以推動對空氣污染的長效管理。

六、項目效益

“24小時在線揚塵監測系統”實現了建筑工地揚塵污染在線監測、管理一體化，提升了科學管理的效率和能力。該系統對掌握揚塵污染現狀的真實狀況，以及采取控塵措施的效果具有權威性。

在綠色工地創建和文明施工測評中，該系統可用定量化的數據反映工地現場揚塵污染治理的水平，是各地“清潔空氣計劃”的重要組成部分，也有望成為建設智慧環保的有效抓手，為大氣環境治理作出貢獻。

七、產品資質

揚塵在線監測系統顆粒物監測儀系統

附錄

一、ZWIN—YC06光散射法顆粒物自動監測儀

1.1監測系統

ZWIN—YC06揚塵在線監測終端，是集成顆粒物在線監測儀、噪聲監測儀、氣象參數傳感器、數據采集板及信息平臺等技術為一體的開放式污染源在線監測終端，主要應用于建筑揚塵、沙石場、堆煤場、秸稈焚燒等無組織煙塵污染源排放及居民區、商業區、道路交通、施工區域等的環境空氣質量的在線實時的自動監控。

監控終端與數據平臺可構成監測系統。終端集成了大氣顆粒物濃度監測、溫濕度及風速風向監測、噪聲監測、污染物超標視頻抓拍；數據平臺是一個互聯網架構的網絡化平臺，終端所得數據均能通過有線或無線網絡及時傳遞到數據平臺便于管控，平臺還具有對數據的報警處理、記錄、查詢、統計、報表輸出等多種功能。

粉塵傳感器具有顆粒物濃度連續監測、定時采樣以及粉塵濃度超標報警等多種功能。儀器內置鞘氣保護氣路，防止光學終端受到污染，配合自校功能，測量穩定可靠。

1.2配置參數

1.3揚塵監測單元

設備使用激光散射法測量揚塵濃度。用精密流量控制的真空泵吸入大氣中的測試氣體送至傳感器測量組件。傳感器測量組件是以GustavMie粒子光散射理論為基礎，結合微光電探測技術而制作的一套完整的空氣顆粒分布濃度測量系統。

系統巧妙設計光敏感區作為粒子散射發生的場所，當粒子經過聚焦激光所形成的光敏感區后，粒子散射的光被探測窗口上的微光電探測器收集，微光電探測器把接收的光強度信號快速、準確的轉化為等量電壓信號，信號的密集度對應于粒子的單位濃度值，揚塵濃度值進行系數轉換后通過數據接口實時輸出。利用電子切割器的**技術同時測量PM10和PM2.5兩個參數。揚塵傳感器的核心部件均為進口件，測量范圍0-10000ug/m³。

1.4噪聲監測單元

ZWIN-YC06-S噪聲監測器是指能對聲音實現精密測量，復雜而精密的設備。本儀器有耐用的結構，在正常操作情況下，可正常使用數年。

噪聲傳感器：

技術參數：

1.5氣象監測單元

我司整套設備具備風速、風向、溫度、濕度、大氣壓等環境參數的監測，為揚塵和噪聲監測數據的后期分析提供氣象參數保障；特別是通過風向對揚塵的動趨勢做科學預測和報警；在不同的氣象條件下，對揚塵、噪聲監測數據做科學的修正。

ZWIN-YC06-W氣象風向傳感器（變送器）內部采用高精度磁敏感應芯片，并選用低慣性輕金屬風向標響應風向，動態特征性好。

ZWIN-YC06-W氣象風速傳感器（變送器）采用傳統三分杯氣象風速傳感器結構，風杯選用碳纖維材料，強度高，啟動好，杯體內置信號處理單元能根據用戶需求輸出相應風速信號，可廣泛應用于氣象、海洋、環境、機場、港口、實驗室、工農業交通等領域。

設備還具備溫度、濕度、大氣壓等環境參數的監測，為揚塵和噪聲監測數據的后期分析提供氣象參數保障。

氣象傳感器：

風向傳感器 風速傳感器

技術參數：

1.6視頻監控單元

視頻攝像

ZWIN—YC06揚塵在線監測終端在國內率先采用平臺式管理方式為核心的視頻監控系統，采用專用視頻壓縮芯片，圖像清晰，圖像采用自主優化H.264圖像壓縮方式，視頻壓縮效率高。標準分辨率1280*720像素，**達1920*1080像素，并可自定義。帶有音頻接口，支持音視頻同時傳輸監控。

a)可將噪聲、揚塵、PM10、PM2.5數據疊加至視頻畫面，使中心的監控系統能夠實時監控圖像信息與噪聲、揚塵、PM10和PM2.5數據，可實現定時圖片和超標圖片抓拍功能。

b)通過選中設備查看與其對應的攝像頭視頻圖像，帶云臺的設備可以控制攝像機云臺進行查看位置自由調整。

1.7LED顯示屏

設備配備有LED顯示屏，便于現場實施掌握和了解環境質量狀況，可以選擇單色、雙色、三色、全彩，尺寸可定制，可選擇邊框、室外/室內安裝等。

1.8設備外觀和支架

設備采用高強度鋁型材制作，結構牢固可靠；支架采用高強度防腐蝕不銹鋼制作，全部結構模塊化，便于搬運和安裝；

由于設備戶外安裝，完善考慮避雷、防雨等措施，設備按照高度2-3米，設備安裝周圍敷設防護欄，防止人為破壞。

1.9設備選型

1.10成功案例

二、ZWIN-BYC06β射線顆粒物（PM10）自動監測儀

2.1監測系統

ZWIN-BYC06型β射線分析儀/顆粒物濃度監測儀采用了β射線衰減的原理對粒子進行監測，可以實時監測環境大氣中PM2.5、PM10、TSP顆粒物的濃度水平。該儀器長期廣泛適用于環境空氣顆粒物的濃度監測，如PM10，PM2.5，TSP（選配不同的采樣切割頭）等，該儀器是目前國內各地使用*成功的一套監測平臺系統。

2.2功能特點

? 液晶顯示分析儀采用5.7"大屏幕液晶顯示，全中文菜單。

? 數據存儲數據存儲量可達百萬個，數據保存時間長達20年。

? 具有自主知識產權的嵌入式計算機和實時操作系統控制運行。

? 鍵盤輸入簡易按鍵輸入，人機對話模式，操作簡便。

? 監測儀獨特的結構設計，采樣與分析在同一通道，避免了走紙造成誤差。

? 獨特的ODH外部動態露點控制系統，提高了氣溶膠傳輸效率。

? 監測儀能提供各種在線的運行參數，可輸出至上位機，也可接受指令運行。

? 采用質量流量計測量流量，恒定流量采樣，保證了測量精度。

? 內部故障自動診斷和報警提示，也可以通過遠程診斷并修復錯誤。

? 多種接口輸出：模擬輸出、電流輸出、繼電器輸出，增強了系統兼容性。

? 系統斷電后來電自動重新啟動，恢復正常工作。

2.3工作原理

顆粒物（PM10/PM2.5）監測儀是根據β射線吸收原理設計的。β射線是一種高速電子流，當它穿透物質后，部分被吸收，導致強度衰減。在一定條件下，其衰減量的大小僅與吸收物質的質量有關，而與吸收物質的其它物化特性（如顆粒物分散度、顏色、光澤、形狀等）無關，所以能直接測量大氣顆粒物的質量濃度。將強度恒定的β射線源在顆粒物采集前后分別兩次穿過清潔濾紙和采集有顆粒物的濾紙，根據兩次β射線被吸收的變化量來求得收集在濾紙上的顆粒物的質量。用閃爍計數器作為檢測器對β射線通量進行計數，其計數頻率的變化可表征β射線強度的變化，測量結果只取決于兩次計數的比值和質量吸收系數，與β源的原始強度無關。

射線法顆粒物濃度監測儀原理框圖

2.4技術指標

? 測量范圍：（0-1.0）mg/m³、（0-10）mg/m³可選

? *低檢測限：≤0.005mg/m³（小時值）

? 校準膜重現性：≤2%標準值

? 儀器平行性：≤±7%或5μg/m³

? 采樣流量偏差：16.7LPM±3%

? 計時誤差：<0.1%

? 整機噪聲：≤65dB

? 準確度：±2.5%

? 阻力：>10kPa

? 工作溫度：0-40℃

? 工作電源：AC220V±10%，50Hz±1Hz

? 信號輸出：RS232/RS485