什么是霾?

霧霾是霧和霾的總稱，其中的霾是造成空氣污染的罪魁禍?zhǔn)?。霾的核心物質(zhì)是空氣中懸浮的灰塵顆粒，氣象學(xué)上稱為氣溶膠顆粒。PM2.5就是直徑小于等于2.5微米的污染物顆粒。

不同濃度PM2.5時，人體的吸入量

隨著PM2.5濃度的不斷增加，每天吸入的顆粒物會大量增加，從而給身體造成嚴(yán)重傷害。

效應(yīng)：--哮喘、支氣管炎、肺癌、心血管疾病……

--WH0《空氣質(zhì)量準(zhǔn)則》：PM2.5從10增加到35μg/m3，死亡風(fēng)險增加15%

研發(fā)背景

2013年9月，國務(wù)院出臺了《大氣污染防治行動計劃》，各地相繼出臺地方的清潔空氣行動計劃，霧霾的監(jiān)測和防治成為各級環(huán)保部門工作的重中之重。

環(huán)境空氣監(jiān)測除了應(yīng)滿足環(huán)境管理和決策的需求外，還應(yīng)能夠更好地維護(hù)和滿足公眾對空氣質(zhì)量狀況的知情權(quán)和監(jiān)督權(quán)。

目前針對PM2.5的主要監(jiān)測手段，是建設(shè)專業(yè)高精度測量設(shè)備站點，但不適合廣泛布點，原因如下：

●設(shè)備價格昂貴、運維成本高，無法進(jìn)行高密度布點;

●監(jiān)測數(shù)據(jù)只能提供一定參考，無法進(jìn)行時空動態(tài)趨勢分析和污染溯源;

●無法幫助環(huán)保局實現(xiàn)監(jiān)管責(zé)任的下移;

●難以體現(xiàn)對區(qū)縣環(huán)保部門監(jiān)管和治理工作的指導(dǎo)作用。

面對上述問題，國家環(huán)境保護(hù)工業(yè)污染源監(jiān)控工程技術(shù)中心結(jié)合自己在系統(tǒng)集成、環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)、污染源自動監(jiān)控等領(lǐng)域的成功經(jīng)驗，設(shè)計和開發(fā)了基于多元監(jiān)測方法的城市生態(tài)環(huán)境監(jiān)控管理系統(tǒng)，并借助北京市通州區(qū)環(huán)保局大氣顆粒物自動監(jiān)控系統(tǒng)項目的實施，成功將該成果轉(zhuǎn)化，目前該系統(tǒng)已正式為通州環(huán)保局應(yīng)用。作為集技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新于一體的新一代智慧環(huán)保模式，該模式在全國尚屬首例。

解決方案

本方案采用“網(wǎng)格化布點+多元數(shù)據(jù)融合+時空數(shù)據(jù)分析”的模式，設(shè)計城市生態(tài)環(huán)境監(jiān)控管理系統(tǒng)。

方案優(yōu)勢

●低成本、高效率的大氣監(jiān)測

方案結(jié)合了微震蕩天平法、β射線法的優(yōu)點，并應(yīng)用了基于粒子計數(shù)的檢測方法——激光散射法，各類監(jiān)測前端設(shè)備實時采集的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳輸?shù)较到y(tǒng)平臺，后臺的云數(shù)據(jù)處理平臺，進(jìn)行有效性驗證和模型計算、綜合分析，得到最準(zhǔn)確和覆蓋最全面的大氣環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)及其時空動態(tài)圖，最終實現(xiàn)了低成本、高效率的大氣監(jiān)測。

●污染溯源，指導(dǎo)環(huán)保監(jiān)管和環(huán)境執(zhí)法工作

運用基于GIS的后臺數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，對站點監(jiān)測到的大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行篩查、校準(zhǔn)、統(tǒng)計分析和動態(tài)圖繪制，實現(xiàn)全區(qū)大氣顆粒物濃度的時空動態(tài)變化趨勢分析，進(jìn)而判斷污染來源，追溯污染物擴(kuò)散趨勢，對污染源起到最大程度的監(jiān)管作用，為環(huán)境執(zhí)法和決策提供直接依據(jù)。

●數(shù)據(jù)挖掘和決策支撐

基于高頻度、高密度的監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)不同區(qū)域、不同用地類型、不同時間段的環(huán)境空氣質(zhì)量狀況的統(tǒng)計分析和對比分析，找出變化規(guī)律，找到污染最嚴(yán)重的區(qū)域和時間段。結(jié)合氣象、國土等部門的相關(guān)數(shù)據(jù)，可進(jìn)行更深入的數(shù)據(jù)挖掘，為環(huán)保乃至區(qū)域發(fā)展規(guī)劃提供決策依據(jù)。

●環(huán)境預(yù)警和應(yīng)急

基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的突然變化，可識別一些大氣環(huán)境事故、火災(zāi)等突發(fā)事件，并在第一時間作出預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)，從而降低災(zāi)害影響。結(jié)合氣象數(shù)據(jù)，預(yù)測并實時監(jiān)控污染擴(kuò)散的范圍和方向，為環(huán)境應(yīng)急工作的開展提供技術(shù)支撐。

微觀站

對于空間面積較大，內(nèi)部空間異質(zhì)性較高的城市和地區(qū)而言，其環(huán)境空氣PM2.5濃度的高低是有較大空間差異的。而且，PM2.5有快速形成、快速擴(kuò)散的特點，小時值的時效性難以滿足需求，實時監(jiān)測十分必要，因此，需要提高監(jiān)測站布點的空間密度和監(jiān)測數(shù)據(jù)采集的時間頻度，微觀站作為標(biāo)準(zhǔn)站點數(shù)據(jù)的有效補(bǔ)充，通過網(wǎng)格式布局以及重點位置個性化監(jiān)控，形成大氣監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，用于整體把控環(huán)境空氣參數(shù)的時空變化。

技術(shù)特點：

●選用羅克佳華自主研發(fā)的空氣監(jiān)測設(shè)備——“環(huán)保眼”系列產(chǎn)品中的室外機(jī)，此設(shè)備采集模塊可插拔靈活組合，實現(xiàn)PM2.5+N的多參數(shù)采集，可感知空氣中的溫度、濕度、PM2.5、PM10、CO(一氧化碳)、O3(臭氧)等空氣含量;

●使用成本更低的激光散射法設(shè)備，數(shù)據(jù)量大且空間覆蓋面廣;

●數(shù)據(jù)精度90%;

●后臺系統(tǒng)的數(shù)據(jù)有效性驗證和后期云平臺的數(shù)據(jù)校準(zhǔn)、處理，進(jìn)一步補(bǔ)充數(shù)據(jù)精度;

●生成全區(qū)的大氣環(huán)境質(zhì)量時空動態(tài)變化圖。

大氣環(huán)境全參數(shù)站

建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的無人值守大氣全參數(shù)監(jiān)測站，全參數(shù)監(jiān)測子站的建設(shè)主要由空氣污染自動監(jiān)測儀、氣象參數(shù)儀、數(shù)據(jù)采集儀、條件保證、校準(zhǔn)設(shè)備、其他辦公設(shè)備等組成。對空氣質(zhì)量監(jiān)測參數(shù)、氣象狀況進(jìn)行連續(xù)自動監(jiān)測，采集、處理和存儲監(jiān)測數(shù)據(jù)，并按中心計算機(jī)指令定時或隨時向中心計算機(jī)傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)和設(shè)備工作狀態(tài)信息。

可監(jiān)測數(shù)值：

●空氣質(zhì)量六參數(shù)：SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5

●氣象五參數(shù)：溫度、濕度、風(fēng)力、風(fēng)速、氣壓

PM2.5標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測站

根據(jù)環(huán)保部對PM2.5監(jiān)測方法的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3095-1996)》、《環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(HJ/T193-2005)》及《PM2.5自動監(jiān)測儀器技術(shù)指標(biāo)與要求(試行)(2013年版)》建設(shè)PM2.5標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測站，通過對比測試，PM2.5標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測站監(jiān)測方法和監(jiān)測數(shù)據(jù)精度均符合國家環(huán)保部的相關(guān)規(guī)定。

城市生態(tài)環(huán)境監(jiān)控管理系統(tǒng)

本系統(tǒng)對大氣監(jiān)測站數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行篩查、校準(zhǔn)、統(tǒng)計;應(yīng)用后臺數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)進(jìn)行采集數(shù)據(jù)及空間數(shù)據(jù)融合;應(yīng)用趨勢分析模型對大氣顆粒物進(jìn)行動態(tài)趨勢分析及展示。實現(xiàn)區(qū)域大氣顆粒物濃度的時空動態(tài)變化趨勢分析，進(jìn)而判斷污染來源，追溯污染物擴(kuò)散趨勢，對污染源起到最大程度的監(jiān)管作用，為環(huán)境執(zhí)法和決策提供直接依據(jù)。

技術(shù)特點:

●監(jiān)測數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)、模型數(shù)據(jù)融合;

●多端系統(tǒng)支持：Web端、手機(jī)端、平板端;

●系統(tǒng)功能高度模塊化和組件化;

●提供統(tǒng)一的通信接口;

●統(tǒng)一認(rèn)證體系，HTTPS權(quán)限認(rèn)證、多層次安全模型;

●支持多種接口和協(xié)議，保證各種儀表接入支持;

●系統(tǒng)支持遠(yuǎn)程自動升級和維護(hù)。

WEB端系統(tǒng)介紹：

WEB端系統(tǒng)圖：

WEB端功能：

環(huán)境分析

通過對全區(qū)污染物云圖分析，環(huán)保部門可以隨時掌握不同情況下污染物的成因與變化趨勢。例如：污染物傳輸、污染物擴(kuò)散、污染物聚集

溯源監(jiān)管

不同情景下，通過云圖的動態(tài)展現(xiàn)，追蹤不同的污染來源和變化趨勢：

云圖1顯示某區(qū)域在不同時期相同時間段內(nèi)PM2.5濃度明顯偏高，說明該區(qū)域有規(guī)律性的PM2.5持續(xù)排放。環(huán)保部門對該區(qū)域進(jìn)行排查，通過追溯源頭，有針對性的進(jìn)行執(zhí)法和治理，實現(xiàn)監(jiān)測管理聯(lián)合行動。

污染物變化云圖2顯示，本次污染是由于污染物從本區(qū)的西南部逐步向本區(qū)傳輸，后期本區(qū)域內(nèi)自發(fā)性產(chǎn)生的污染物，再次疊加，使污染程度加劇。

污染物變化云圖3顯示，本次污染是17時左右農(nóng)村地區(qū)的一次污染物聚集的過程。傍晚時，農(nóng)村地區(qū)采暖煤爐集中排放，導(dǎo)致污染物累積。同時，還能看出，由于近年來城中心區(qū)燃煤鍋爐改造力度加大，城中心區(qū)污染物排放強(qiáng)度降低，環(huán)境質(zhì)量好于農(nóng)村地區(qū)。

考核機(jī)制

基于眾多考核點位數(shù)據(jù)，環(huán)保局制定《清潔空氣計劃實施情況考核辦法》，通過每月進(jìn)行PM2.5濃度下降橫向?qū)Ρ?，對各鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道進(jìn)行PM2.5濃度同比下降考核、排名。同時，還可以分別對每個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的監(jiān)測點位PM2.5濃度變化進(jìn)行分析，形成一段時間內(nèi)，該區(qū)域PM2.5濃度變化趨勢。

指導(dǎo)實踐

基于密布全區(qū)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，為鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道大氣污染防治工作提供指導(dǎo)。通過對一段時間的數(shù)據(jù)分析，可以看出轄區(qū)內(nèi)某個時段，某個區(qū)域大氣污染物排放變化情況，鄉(xiāng)鎮(zhèn)就可篩查出各個時段大氣污染防治工作的重點，有針對性地安排人員力量，為工作提供科學(xué)數(shù)據(jù)支持。

移動端系統(tǒng)介紹

系統(tǒng)布局完成后，人們走在任何一條街巷，可以隨時通過移動端設(shè)備APP了解到其所在位置的大氣狀況，是否有霧霾、PM2.5濃度是多少、對人體有哪些影響、污染源頭從哪里過來的;對于環(huán)保執(zhí)法來說，可以通過移動端設(shè)備APP在污染物出現(xiàn)的幾分鐘內(nèi)就實時定位污染源，從而可以有的放矢。

手機(jī)端系統(tǒng)圖：

平板端系統(tǒng)圖：

來源：羅克佳華