一、 概述

近年來，空氣環(huán)境污染日益嚴(yán)重，黨中央、國務(wù)院高度重視大氣污染防治，2013年國務(wù)院出臺《關(guān)于印發(fā)大氣污染防治行動計劃的通知》（國發(fā)〔2013〕37號）。提出大氣污染防治的總體要求、奮斗目標(biāo)和政策舉措。其中明確指出要建立監(jiān)測預(yù)警應(yīng)急體系，妥善應(yīng)對污染天氣。各省市，各地區(qū)針對本地大氣特點(diǎn)和環(huán)境空氣污染現(xiàn)狀，也制定了相應(yīng)的計劃，主要實(shí)現(xiàn)環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報預(yù)警體系的建立，突出重點(diǎn)、分類指導(dǎo)、多管齊下、科學(xué)施策，把調(diào)整優(yōu)化結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化創(chuàng)新驅(qū)動和保護(hù)環(huán)境生態(tài)結(jié)合起來，用硬措施完成硬任務(wù)，確保防治工作早見成效，促進(jìn)改善民生，培育新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。

某市隸屬河北省石家莊市，位于河北省西南部，從當(dāng)前情況下來看，某市地區(qū)的大氣污染形勢十分嚴(yán)峻。盡管從2006年到2013年的8年時間里，空氣質(zhì)量為優(yōu)的天數(shù)除2013年以外整體呈不斷增加的趨勢，而在在2013年全年，空氣質(zhì)量為優(yōu)的天數(shù)為0天，而重度污染天數(shù)則達(dá)到了驚人的86天。2015年，針對污染日益嚴(yán)重的趨勢，河北省痛下決心鐵腕“治霾”，發(fā)布了《河北省大氣污染深入治理三年(2015-2017)行動方案》，對全省范圍內(nèi)的大氣污染治理提出了更高的要求，石家莊市作為污染較嚴(yán)重的城市之一，面臨著緊迫而嚴(yán)峻的大氣污染治理形勢。

表1  某市2006～2013年空氣質(zhì)量等級分布

二、 總體方案

在城市空氣污染治理中可以注意到三大突出的矛盾：一是大氣污染監(jiān)控的緊迫性與技術(shù)手段和管理模式的滯后性矛盾突出；二是揚(yáng)塵污染源點(diǎn)多、面廣、線長與管理單位人手緊張的矛盾突出；三是揚(yáng)塵污染源監(jiān)控的環(huán)節(jié)多、難點(diǎn)多與多部門聯(lián)合執(zhí)法協(xié)同成本高、整治效果反復(fù)的矛盾突出。  

針對以上源于現(xiàn)實(shí)中的問題，我們借鑒于的城市管理模式——網(wǎng)格化管理，從而將城市大氣污染監(jiān)測乃至整個環(huán)保工程進(jìn)行網(wǎng)格化管理，也可以稱之為“互聯(lián)網(wǎng)＋環(huán)保”的形式。

網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測系統(tǒng)由不同大氣因子微型站、小型空氣監(jiān)測自動站和監(jiān)控軟件平臺等設(shè)備構(gòu)成，可對城市道路交通、重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)企業(yè)等領(lǐng)域各類污染排放因子進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控管理，精確定位污染源排放點(diǎn)位及污染物排放因子。

網(wǎng)格化管理圍繞燃煤污染、揚(yáng)塵及面源污染、工業(yè)污染、機(jī)動車污染等重點(diǎn)排放源，按照“分級負(fù)責(zé)、無縫對接、全面覆蓋、責(zé)任到人”的原則，對全市空氣質(zhì)量形成網(wǎng)格化監(jiān)測，具體內(nèi)容如下：

• 全縣按行政區(qū)劃共劃分11個網(wǎng)格區(qū)域，在各個網(wǎng)格內(nèi)建立自動化監(jiān)測設(shè)施，對沒有部署空氣質(zhì)量監(jiān)控站點(diǎn)的網(wǎng)格，安裝部署空氣質(zhì)量自動連續(xù)監(jiān)測設(shè)備或儀器，保證每個網(wǎng)格內(nèi)至少具備1到2個空氣質(zhì)量監(jiān)控站點(diǎn)。
• 根據(jù)功能規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)布局，對污染較為嚴(yán)重區(qū)域重點(diǎn)監(jiān)控，通過加強(qiáng)對重污染區(qū)域的監(jiān)測，全面獲取空氣質(zhì)量污染物濃度、污染源等信息，為改善產(chǎn)業(yè)布局、提高空氣質(zhì)量的實(shí)施措施提供數(shù)據(jù)支撐。
• 不同類型重點(diǎn)污染源（包括工業(yè)企業(yè)、建筑揚(yáng)塵、沙石場、堆煤場、秸稈焚燒等無組織煙塵污染源排放）要求安裝對應(yīng)的監(jiān)測設(shè)備，例如CEMS、揚(yáng)塵、VOC在線監(jiān)測裝置。
• 所有的監(jiān)測設(shè)備或儀器全部劃歸統(tǒng)一管理，充分利用在線監(jiān)測系統(tǒng)平臺，實(shí)現(xiàn)“統(tǒng)一平臺，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一監(jiān)管”。明確工作任務(wù)和獎懲措施，每日、月、旬發(fā)布各級網(wǎng)格空氣質(zhì)量指數(shù)AQI和排名，對排名落后的各級網(wǎng)格負(fù)責(zé)人進(jìn)行約談和問責(zé)，敦促其落實(shí)好屬地管理責(zé)任。

通過在全縣區(qū)域內(nèi)構(gòu)建網(wǎng)格化監(jiān)測，建立動態(tài)高分辨率大氣污染源排放清單，清單空間精細(xì)到縣、鄉(xiāng)，時間精細(xì)到季、月，根據(jù)污染源變化情況實(shí)時更新，并向社會公布；隨著數(shù)據(jù)的積累，通過云計算、模型分析等大數(shù)據(jù)技術(shù)，構(gòu)建環(huán)境質(zhì)量與環(huán)境容量、排污總量之間的動態(tài)，挖掘環(huán)境數(shù)據(jù)應(yīng)用價值，為環(huán)境管理提供科學(xué)依據(jù)；科學(xué)確定各市、縣的年、季、月污染物排放控制指標(biāo)，各地在總量控制的前提下，將排放權(quán)作為生產(chǎn)、建設(shè)、經(jīng)營的前置條件，進(jìn)行量化分解；對不同地區(qū)、不同時段、不同氣象條件下采取的減排調(diào)控政策、措施的實(shí)施效果進(jìn)行定量分析評估，并指導(dǎo)行業(yè)、企業(yè)根據(jù)評估結(jié)果和既定的減排目標(biāo)，以zui小的減排代價達(dá)到*的治污效果，提高減排調(diào)控措施的可持久性。

三、 系統(tǒng)簡介

3.1 系統(tǒng)測量參數(shù)

• SO₂、NO₂（NO/NO_X）、PM₁₀

現(xiàn)有三參數(shù)空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，主要反映一次污染；

• CO

衡量大氣污染的重要標(biāo)志性污染物，可用來評價系統(tǒng)穩(wěn)定性；

• O₃

光化學(xué)煙霧的標(biāo)志，極易氧化氣態(tài)污染物轉(zhuǎn)化成細(xì)粒子；國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定污染物；

• PM_2.5、PM10

造成能見度降低（灰霾天氣）的元兇；已被WHO、EPA和EU等列入空氣評價指標(biāo)體系

3.2 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

整套系統(tǒng)由感知層、平臺層和應(yīng)用層3部分組成。其中，感知層由大密度布設(shè)的大型、小型監(jiān)測站組成，監(jiān)測站監(jiān)測的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到平臺層，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和自動修正。

在應(yīng)用層，可實(shí)時顯示各監(jiān)測點(diǎn)位和整個區(qū)域的空氣質(zhì)量狀況，以及污染物濃度水平，并提供異常報警、區(qū)域空氣質(zhì)量變化趨勢等多種服務(wù)業(yè)務(wù)。 

3.3 系統(tǒng)組成

ZWIN-30環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)

利用上先進(jìn)的光電技術(shù)研制、開發(fā)出來的高技術(shù)精密儀器設(shè)備。在貴方地點(diǎn)連續(xù)實(shí)時監(jiān)測環(huán)境空氣中的PM₁₀、PM_2.5、SO₂、NO₂、O₃、CO等各項(xiàng)污染物濃度，以及風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、相對濕度、大氣壓等，并可與當(dāng)?shù)丨h(huán)保局聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測。 

監(jiān)測子站：包含空氣質(zhì)量監(jiān)測儀器和ZWIN-HDAQ8600空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)采集儀?？諝赓|(zhì)量監(jiān)測儀器監(jiān)測空氣的SO₂、NO₂（NO/NO_X）、PM₁₀、CO、O₃、PM_2.5、氣象參數(shù)和能見度等。通過模擬量接口、數(shù)字接口（RS232/485）將在線儀器的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸給HDAQ8600空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)采集儀，實(shí)現(xiàn)本地數(shù)據(jù)存儲、處理、展示，并通過有線、2.5G、3G、專網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至監(jiān)控中心。

通訊網(wǎng)絡(luò)：可選用GPRS/CDMA/ADSL/PSTN/WLAN等通訊方式，支持VPN專網(wǎng)接入。

監(jiān)控中心：實(shí)現(xiàn)對SO₂、NO₂（NO/NO_X）、O₃、CO、PM₁₀、PM_2.5、VOC、能見度和氣象五參數(shù)數(shù)據(jù)的管理、統(tǒng)計、分析、報表等功能。

四、 產(chǎn)品介紹

4.1  ZWIN-30環(huán)境空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)

概述

該系統(tǒng)能及時掌握某一區(qū)域空氣質(zhì)量的現(xiàn)狀，在一個區(qū)域內(nèi)組成對環(huán)境空氣進(jìn)行實(shí)時采樣和分析的完整網(wǎng)絡(luò)，主要應(yīng)用于各環(huán)境保護(hù)部門、電力、石油、化工、鋼鐵、冶金、建材大型工礦企業(yè)等對周圍環(huán)境大氣質(zhì)量的監(jiān)測，大型機(jī)場環(huán)境空氣質(zhì)量和氣象參數(shù)的監(jiān)測，氣象監(jiān)測和科研部門對大氣質(zhì)量參數(shù)和氣象參數(shù)的監(jiān)測和環(huán)境質(zhì)量評價，道路交通環(huán)境污染監(jiān)測等。

本系統(tǒng)采用RS485通訊接口，與RS232相比， RS232只能對一臺下位機(jī)，傳輸距離也較短，而RS485可對多臺下位機(jī)，傳輸距離更長。本系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)值輸出為0-5V，4-20mA并有RS485雙向通訊控制接口。所有儀器均具有良好的抗干擾能力及停電自恢復(fù)功能，有效數(shù)據(jù)捕獲率優(yōu)于90%。

監(jiān)測系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，設(shè)計合理，操作簡單，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和故障診斷，*我國各級環(huán)境保護(hù)主管部門對大氣環(huán)境質(zhì)量連續(xù)自動監(jiān)測的要求。

模塊組成

污染分析儀器    二氧化硫分析儀、氮氧化物分析儀、可吸入顆粒物（PM₁₀）監(jiān)測儀、細(xì)顆粒物（PM_2.5）監(jiān)測儀、臭氧分析儀、一氧化碳分析儀等

多元?dú)怏w校準(zhǔn)    零氣發(fā)生器、動態(tài)氣體校準(zhǔn)儀、標(biāo)準(zhǔn)氣體

數(shù)據(jù)采集控制    子站和中心站軟件能查看實(shí)時和歷史測量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)整理存儲并導(dǎo)出其他格式，形成曲線、報表等完整的報告；遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)，采集分析儀事件記錄數(shù)據(jù)，診斷菜單及初始化校準(zhǔn)。

空氣樣品采集    空氣采樣總管、多支路接頭、抽氣風(fēng)機(jī)

氣象參數(shù)監(jiān)測    大氣壓力、溫度、相對濕度、風(fēng)速、風(fēng)向（可選雨量、日照、輻射等）

子站站房空調(diào)    根據(jù)用戶要求可定制：站房大小和結(jié)構(gòu)/組合機(jī)柜/室內(nèi)溫濕度/市電監(jiān)測/空調(diào)/簡易工作臺/樓梯/換氣扇/不間斷電源/火災(zāi)報警/消防設(shè)施等。

多種通訊方式    串口通訊 —— RS232/RS485  無線通訊 —— GPRS/CDMA/

                有線通訊 —— PSDN/LAN/Internet

4.2  ZWIN-HDAQ8600空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)采集儀

概述

WIN-HDAQ8600型環(huán)保數(shù)采儀是我公司為滿足環(huán)保行業(yè)特殊需求定制開發(fā)的一款高性能數(shù)據(jù)采集傳輸設(shè)備。系統(tǒng)采用NXP公司的LPC3250(ARM9 架構(gòu))處理器，嵌入式WINCE操作系統(tǒng)和實(shí)時數(shù)據(jù)庫，符合HJ/T212-2005《污染源在線自動監(jiān)測（監(jiān)控）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》和IEC-104規(guī)約。

實(shí)現(xiàn)了對一次儀表的實(shí)時監(jiān)控，永遠(yuǎn)在線，并通過模擬信號接口、數(shù)字信號接口、RS232/485接口與二氧化硫在線分析儀、臭氧在線監(jiān)測儀、在線粒徑分析儀、氮氧化物在線監(jiān)測儀等多種儀器連接，使得對一次儀表監(jiān)控，更加方便快捷。

采集的數(shù)據(jù)通過GPRS/CDMA無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)江h(huán)保監(jiān)控平臺，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸和設(shè)備反控，同時設(shè)備配有7‘的觸控顯示屏，能夠隨時觀測到污染物排放的實(shí)時曲線，同時也可以調(diào)閱1年以上歷史數(shù)據(jù)，為未來的環(huán)保執(zhí)行提供強(qiáng)力的保證。

功能特點(diǎn)

• 內(nèi)置多種串口協(xié)議，可以與國內(nèi)外主流氣體分析儀器進(jìn)行無縫連接；
• 協(xié)議開放，主協(xié)議（HJ/T212-2005）可方便擴(kuò)展，同時提供在線儀器端的二次開發(fā)環(huán)境，便于二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)在線儀器的快速聯(lián)網(wǎng)；
• 系統(tǒng)可自動或定時上傳各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；
• “斷點(diǎn)續(xù)傳”功能使現(xiàn)場數(shù)據(jù)不丟失的傳輸?shù)骄址剑ＷC設(shè)備的在線率達(dá)到97%以上，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的完整性；
• 支持GPRS/CDMA/ADSL/PSTN/WLAN等多種通訊方式，并可以VPN專網(wǎng)接入；
• 支持環(huán)保專網(wǎng)與企業(yè)本地雙通道同時輸出，即可使數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至各級環(huán)保局、又方便企業(yè)實(shí)時（同步）觀察現(xiàn)場儀器數(shù)據(jù)；
• RTDB實(shí)時數(shù)據(jù)庫支持實(shí)時、分鐘、小時、日的歷史數(shù)據(jù)存儲1年，支持多種形式的數(shù)據(jù)查詢與導(dǎo)出功能，以完成數(shù)據(jù)的可追溯性；
• 即時采樣、校零校滿、遠(yuǎn)程校時、上傳時間間隔設(shè)定、提取歷史數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)全面的反控功能；
• 可通過WEB方式對數(shù)采儀進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)置、升級和程序查看，便于操作人員對數(shù)采儀的遠(yuǎn)程維護(hù)；
• 系統(tǒng)的模塊化設(shè)計，方便第三方運(yùn)維公司運(yùn)營維護(hù)管理；
• 豐富的輸入、輸出接口，如8AI 、4DI 、5DO 、3.5寸液晶屏顯示、8路RS232/485，并且可擴(kuò)展；
• 系統(tǒng)自備電源，在運(yùn)行中如遇停電，自備電源立即啟動，維持系統(tǒng)繼續(xù)正常運(yùn)行，保全數(shù)據(jù)的完整性；
• 系統(tǒng)內(nèi)置軟硬件看門狗，保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性；
• 可選配“空氣質(zhì)量在線監(jiān)測平臺”，完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的接收、存儲、入庫，并可對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，方便形成各類數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式如棒圖、曲線及各類報表，方便企業(yè)同步監(jiān)控數(shù)據(jù)。

技術(shù)指標(biāo)

• 安裝結(jié)構(gòu)：壁掛式；
• CPU：NXP公司LPC3250；
• 芯片主頻：200MHz；
• 存儲器：256M，可選外部存儲：SD卡及USB存儲設(shè)備；
• 操作系統(tǒng)：內(nèi)置Wince操作系統(tǒng)；
• 儀表接口：多種類型的數(shù)據(jù)輸入接口功能，基本配置：8AI 、4DI 、2DO 、觸控液晶屏顯示、8路RS232/485(可擴(kuò)展)；
• 顯示單元：7寸的TFT液晶觸摸顯示屏；
• 通訊方式：支持GPRS/CDMA/ADSL/PSTN/WLAN/短波電臺等多種通訊方式，可多中心傳送；
• 精度：≤0.2%；
• 電磁兼容：滿足IEC三級標(biāo)準(zhǔn)；
• 電源：220VAC ± 15％  50HZ ± 5％；
• 功耗：<10W；
• 通訊協(xié)議：污染源在線自動監(jiān)測（監(jiān)控）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)HJ/T212-2005；
• 三防設(shè)計：防水、防塵、防破壞；

4.3 空氣質(zhì)量在線監(jiān)測平臺

空氣質(zhì)量在線監(jiān)測平臺軟件，采用B/S模塊開發(fā)、windows界面風(fēng)格，操作簡單方便。能實(shí)時顯示各個監(jiān)測站點(diǎn)的空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，并以各種圖形展示業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，形成各種業(yè)務(wù)報表。

系統(tǒng)功能

實(shí)時監(jiān)測：實(shí)時顯示某監(jiān)測站點(diǎn)的SO₂、NO₂、O₃、CO、PM₁₀、PM_2.5、能見度、風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度、氣壓等空氣質(zhì)量指數(shù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)及儀器的運(yùn)行狀態(tài)； 

歷史數(shù)據(jù)查詢：可以根據(jù)時間段、監(jiān)控站點(diǎn)等條件查詢歷史數(shù)據(jù)，并可以數(shù)據(jù)表格和圖形的形式輸出；

統(tǒng)計報表：按業(yè)務(wù)要求生成小時、日、周、月、季、年報表及相應(yīng)圖表，并可以導(dǎo)出EXCEL表格到本地；

空氣質(zhì)量日報：可以將采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為國家標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一日報格式上報；

空氣污染指數(shù)報告：將一天采集的數(shù)據(jù)生成空氣污染指數(shù)報告；

設(shè)備監(jiān)控功能：實(shí)時監(jiān)視在線監(jiān)測儀器是否正常工作，數(shù)據(jù)上傳是否正常，若設(shè)備故障或傳輸異常，及時以短信形式告知相關(guān)；

站點(diǎn)管理：配置站點(diǎn)信息，增加或刪除站點(diǎn)等操作；

用戶管理：為保證系統(tǒng)的有效和安全，設(shè)置多級用戶登錄管理；