PG-950/KZ網(wǎng)格化環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

一、方案概述

隨著環(huán)境防治政策的逐漸健全以及各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)性文件的陸續(xù)出爐，地方性環(huán)境監(jiān)測治理的實(shí)施方案提上日程。針對差異化區(qū)域主要污染物的不同和多種業(yè)態(tài)交叉現(xiàn)狀，本方案采用因地制宜的方法，合理整合檢測儀器，形成切實(shí)需求的微型氣象布點(diǎn)。同時(shí)，具有統(tǒng)一的監(jiān)管平臺，可對整個(gè)網(wǎng)格化監(jiān)測系統(tǒng)宏觀監(jiān)控，對相似布點(diǎn)分組管理，實(shí)現(xiàn)綜合性、靈活性的分析統(tǒng)計(jì)，*節(jié)約監(jiān)管人力資源。而且，根據(jù)《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》和《排污費(fèi)征收管理?xiàng)l例》等監(jiān)管法規(guī)，針對性的標(biāo)準(zhǔn)氣象布點(diǎn)大大減少了相關(guān)收稅監(jiān)督部門奔波時(shí)間，加大了監(jiān)管力度，利于控制排污標(biāo)準(zhǔn)。此外，可對網(wǎng)格氣象布點(diǎn)數(shù)據(jù)使用，底層對接天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)，向廣大民眾及時(shí)提供小區(qū)域?qū)崟r(shí)氣象數(shù)據(jù)，便利出行等活動，充分利用資源，切實(shí)做到便民利民，也實(shí)現(xiàn)了環(huán)境監(jiān)測的公開性、透明性，實(shí)用性。終實(shí)現(xiàn)資源的統(tǒng)一管理，提高管理效率，為系統(tǒng)投資帶來大的效益。

二、系統(tǒng)介紹

系統(tǒng)概述

品高電子PG-950/KZ網(wǎng)格化環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是一種集數(shù)據(jù)采集、存儲、傳輸和管理于一體的無人值守的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)?？諝赓|(zhì)量環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)采用單元網(wǎng)格布點(diǎn)管理的方式，按照“網(wǎng)定格、格定責(zé)、責(zé)定人”的理念，建立“橫向到邊、縱向到底”的區(qū)域網(wǎng)格化監(jiān)控平臺，應(yīng)用、整合多項(xiàng)智慧環(huán)保技術(shù)，在全面掌握、分析污染源排放、氣象因素的基礎(chǔ)之上，采用因地制宜的靈活設(shè)點(diǎn)方法進(jìn)行部署。實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)各廠區(qū)、監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)，并根據(jù)各監(jiān)測點(diǎn)的環(huán)境條件及其污染情況，來分析與推測區(qū)域內(nèi)整體的排放情況。實(shí)現(xiàn)對熱點(diǎn)排放區(qū)域整體監(jiān)控，污染物擴(kuò)散趨勢推算，排放源解析等功能，同時(shí)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、智能采集系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、動態(tài)圖表系統(tǒng)等技術(shù)，整合、共享、開發(fā)，建立全面化、精細(xì)化、信息化、智能化的區(qū)域環(huán)境在線監(jiān)測平臺，實(shí)現(xiàn)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(jié)能減排方案提供可靠的數(shù)據(jù)信息和科學(xué)的輔助管理決策。

總體架構(gòu)

系統(tǒng)拓?fù)鋱D

網(wǎng)格化環(huán)境監(jiān)測終端系統(tǒng)由感知層、數(shù)據(jù)傳輸層、應(yīng)用服務(wù)層三部分組成。

（1）感知層智能監(jiān)測設(shè)備：現(xiàn)場端各類智能監(jiān)測感知設(shè)備，對環(huán)境要素進(jìn)行全面智能感知，前端設(shè)備包含主要設(shè)備、輔助設(shè)備。主要設(shè)備指各類檢測儀器（PM2.5、PM10、空氣溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、氣壓、噪聲、光照強(qiáng)度）和數(shù)據(jù)采集主控設(shè)備，負(fù)責(zé)檢測各類數(shù)據(jù)和上傳數(shù)據(jù)；輔助設(shè)備主要包括安裝儀器設(shè)備所需要的安裝固定裝置等。

（2）數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)：數(shù)據(jù)傳輸可選用GPRS和無線（2G/3G/4G）傳輸方式，也可以兩種兼用，無線傳輸?shù)奶攸c(diǎn)方便靈活。并可安全存儲數(shù)據(jù)、設(shè)備工作狀態(tài)等信息。

（3）應(yīng)用服務(wù)層：包括應(yīng)用展示層、應(yīng)用實(shí)例層、應(yīng)用支撐層、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層四部分。應(yīng)用展示層：通過不同方式（APP移動端、web端、LED大屏）向用戶展示平臺界面；應(yīng)用實(shí)例層：主要是對網(wǎng)格化監(jiān)測區(qū)域各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測預(yù)警及分析、對污染物的擴(kuò)散曲線趨勢進(jìn)行推算等功能。應(yīng)用支撐層：以云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)手段，整合和分析海量跨地域、跨行業(yè)的環(huán)境信息，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)存儲，實(shí)時(shí)處理和深度挖掘和分析?；A(chǔ)數(shù)據(jù)層：存儲區(qū)域及設(shè)備數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)等信息，解決信息資源管理分散，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存儲零亂，標(biāo)準(zhǔn)化差、應(yīng)用服務(wù)適用性單一，難以共享等問題。

系統(tǒng)功能

1.  靈活點(diǎn)位布設(shè)功能

根據(jù)不同周邊環(huán)境、污染源分布差異情況，采用不同環(huán)境監(jiān)測傳感器組合設(shè)備，可對不同情況有針對性的靈活布設(shè)點(diǎn)位進(jìn)行監(jiān)測。

2. 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲入庫功能

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)入庫功能主要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格化環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)所有的監(jiān)測點(diǎn)產(chǎn)生的測量數(shù)據(jù)全部存儲在檢測平臺分布式文件系統(tǒng)，用于存儲海量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

3. 智能報(bào)警功能

網(wǎng)格化環(huán)境監(jiān)測終端設(shè)備監(jiān)測到的數(shù)據(jù)上報(bào)至監(jiān)管平臺，一旦數(shù)據(jù)分析比對超標(biāo)，將啟動智能報(bào)警提示功能，報(bào)警信息會記錄下來，以便日后查詢追朔使用；

4. 分析應(yīng)用功能

通過大數(shù)據(jù)、云計(jì)算對數(shù)據(jù)換算、判別，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測布點(diǎn)的污染排名、參數(shù)統(tǒng)計(jì)、對比分析等智能分析功能，為熱點(diǎn)網(wǎng)格部署和重點(diǎn)污染防治提供依據(jù)。

5. APP查詢功能

系統(tǒng)配有APP移動終端，可實(shí)時(shí)查詢當(dāng)前監(jiān)測布點(diǎn)環(huán)境狀況和報(bào)警詳情，方便監(jiān)管人員實(shí)時(shí)監(jiān)控。

6. 數(shù)據(jù)管理功能

遠(yuǎn)程管理平臺擁有設(shè)備數(shù)據(jù)管理、用戶信息管理、報(bào)警信息管理等功能。當(dāng)用戶需要某一段時(shí)間段或類型的數(shù)據(jù)時(shí)，可使用數(shù)圖結(jié)合的方式查詢查看，并可以EXCEL導(dǎo)出數(shù)據(jù)。

7. 數(shù)據(jù)對接功能

系統(tǒng)提供Web Service和底層數(shù)據(jù)接口，供外部系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)，方便和第三方平臺對接。

三、系統(tǒng)特點(diǎn)

1. 統(tǒng)一的管理平臺  

整個(gè)網(wǎng)格化環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)同時(shí)提供了設(shè)備管理、用戶管理、存儲管理、網(wǎng)絡(luò)管理等基礎(chǔ)設(shè)備管控功能。通過優(yōu)化系統(tǒng)架構(gòu)，提高系統(tǒng)的整體效能，使平臺對各網(wǎng)格氣象監(jiān)測布點(diǎn)的管理更靈活、更人性化。

2. 開放的體系架構(gòu)

各網(wǎng)格化環(huán)境監(jiān)測站點(diǎn)設(shè)都由網(wǎng)格化環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)管理平臺軟件進(jìn)行管理，該平臺通過Web Service提供基礎(chǔ)服務(wù)，方便與相關(guān)平臺或天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)平臺對接。

3. 子系統(tǒng)的統(tǒng)一集成

可對網(wǎng)格化環(huán)境監(jiān)測布點(diǎn)子系統(tǒng)統(tǒng)一的監(jiān)測、控制和管理，各個(gè)子系統(tǒng)按照統(tǒng)一的中間件標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集主控設(shè)備通過云管理平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)展示、統(tǒng)計(jì)對比與分析。實(shí)現(xiàn)將分散的、相互獨(dú)立的子系統(tǒng)用相同的軟件環(huán)境進(jìn)行集中管理，并可以查看各微型氣象站的運(yùn)行狀況信息。

4. 數(shù)字化與智能化

系統(tǒng)可以在衛(wèi)星定位基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無線數(shù)據(jù)傳輸，而且可通過與地理環(huán)境區(qū)域化的劃分實(shí)現(xiàn)靈活、精細(xì)、高密的網(wǎng)格化環(huán)境監(jiān)測。以網(wǎng)絡(luò)化傳輸、數(shù)字化處理為基礎(chǔ)，以各類功能與應(yīng)用的整合與集成為核心，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化與智能化更廣泛的擴(kuò)展與延伸。

四、系統(tǒng)構(gòu)成

品高電子PG-950/KZ網(wǎng)格化環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)由各類環(huán)境傳感器、數(shù)據(jù)采集主控、無線通訊設(shè)備、供電設(shè)備、軟件平臺組成?？捎糜跍y量PM2.5、PM10、空氣溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、氣壓、噪聲、光照強(qiáng)度等各類網(wǎng)格化環(huán)境數(shù)據(jù)。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)不同地域環(huán)境狀況，對環(huán)境各要素靈活增加或減少相應(yīng)的模塊和傳感器，任意組合，方便快捷的滿足各種用戶需求。數(shù)據(jù)通過無線/GPRS上傳至云管理平臺，運(yùn)用大數(shù)據(jù)智能動態(tài)分析、及時(shí)報(bào)警、精準(zhǔn)鎖源，強(qiáng)化監(jiān)管體系。

系統(tǒng)硬件終端

1.硬件介紹

系統(tǒng)硬件終端由PM2.5、PM10、空氣溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、氣壓、噪聲、光照等傳感器監(jiān)測設(shè)備、數(shù)據(jù)采集主控、電源和其它輔助支架立桿等設(shè)備組成。 

2.技術(shù)特點(diǎn)

1）物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測體系；

2）全自動控制環(huán)境因子檢測、數(shù)據(jù)采集、結(jié)果顯示、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸、后端實(shí)時(shí)監(jiān)控的全過程；

3）多種傳感器混合傳感器陣列組合，包括PM2.5和PM10細(xì)顆粒物檢測儀器以及空氣溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、噪聲、光照壓強(qiáng)等傳感器；

4）現(xiàn)場或遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，通過網(wǎng)絡(luò)便可觀看實(shí)時(shí)及歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)；

5）具有2G/3G/4G/GPRS等遠(yuǎn)程傳輸模式；

6）可配套選擇裝配環(huán)境參數(shù)儀器、自動留樣采樣系統(tǒng)、自動報(bào)警裝置等；

7）開放式通訊接口，可與其他設(shè)備、軟件自由通訊集成聯(lián)動使用；

8）可自由添加設(shè)備臺數(shù)形成網(wǎng)格化，沒有數(shù)量限制；

9）自由設(shè)定設(shè)備分組區(qū)域、報(bào)警值范圍。

3.布點(diǎn)方案

根據(jù)區(qū)域內(nèi)PM2.5空氣污染濃度分布及特性、環(huán)境敏感區(qū)分布、主導(dǎo)風(fēng)向等因素，結(jié)合區(qū)域原有監(jiān)測站的建設(shè)情況，識別出大氣污染事件重點(diǎn)產(chǎn)生擴(kuò)散途徑，統(tǒng)籌區(qū)域微型環(huán)境微站建設(shè)。
在綜合考慮區(qū)域的重要性，大氣污染物的污染程度、工業(yè)化發(fā)展水平的高低的基礎(chǔ)上，對所在區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，在網(wǎng)格的交點(diǎn)處或中心點(diǎn)設(shè)立監(jiān)測點(diǎn)位，利用分布式冗余節(jié)點(diǎn)判斷算法，去除傳感器冗余節(jié)點(diǎn)，從而降低計(jì)算復(fù)雜度，通信開銷及設(shè)備成本。同時(shí)能夠準(zhǔn)確判斷監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效性和精確性，能夠繪制各布點(diǎn)區(qū)域不同時(shí)段污染物的擴(kuò)散趨勢，有利于對污染物控制進(jìn)行科學(xué)決策。
區(qū)域可劃分為工業(yè)園區(qū)，行政辦公區(qū)、商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、醫(yī)療、學(xué)校、車站、公共綠地等。重點(diǎn)對高污染工業(yè)區(qū)進(jìn)行監(jiān)測，通過工業(yè)園區(qū)及周邊的輸入輸出源，來計(jì)算排放總量，用來監(jiān)測工業(yè)生產(chǎn)中的污染物質(zhì)排放是否達(dá)標(biāo)，同時(shí)對其它非工業(yè)用地空氣質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測。

五、配套軟件

網(wǎng)格化環(huán)境監(jiān)測硬件的配套軟件為網(wǎng)格化環(huán)境監(jiān)測平臺系統(tǒng)，主要包括前臺展示和后臺管理兩部分，有PC端和APP移動端兩種在線監(jiān)測方式。

前臺展示系統(tǒng)

前臺展示系統(tǒng)由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、報(bào)警信息、統(tǒng)計(jì)分析、單臺設(shè)備展示四大模塊組成。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是根據(jù)網(wǎng)格化標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)備進(jìn)行分組查看，可直觀展示在不同監(jiān)測參數(shù)時(shí)的所有點(diǎn)位布設(shè)監(jiān)測總覽圖及設(shè)備在地圖上的位置，并通過顏色的變化展示設(shè)備狀態(tài)，并能根據(jù)等級圖例直觀觀察污染的程度，查看各參數(shù)實(shí)時(shí)曲線變化圖；報(bào)警信息模塊分為首頁報(bào)警信息提醒、單臺設(shè)備的報(bào)警信息列表和報(bào)警信息歷史查詢?nèi)糠?，通過多途徑對超標(biāo)設(shè)備信息進(jìn)行實(shí)時(shí)提醒記錄，以供后期處理和追溯；統(tǒng)計(jì)分析模塊采用云計(jì)算與數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析相結(jié)合的方法，又細(xì)分為設(shè)備統(tǒng)計(jì)、污染排名、參數(shù)統(tǒng)計(jì)和對比統(tǒng)計(jì)四部分，主要是對區(qū)域內(nèi)設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)、不同時(shí)間段和監(jiān)測參數(shù)的污染排名、設(shè)備各項(xiàng)參數(shù)的極值統(tǒng)計(jì)查詢、不同監(jiān)測因子的對比分析等；單臺設(shè)備展示模塊不僅展示設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及詳細(xì)信息，并且可數(shù)圖結(jié)合，以曲線圖展示歷史數(shù)據(jù)和趨勢走向，并且曲線圖可導(dǎo)出到Excel表格中，自動計(jì)算大值、小值、平均值，*方便分析管理。 

后臺管理系統(tǒng)

后臺管理模塊主要由公司管理、用戶管理、設(shè)備管理、設(shè)備類型管理、分組管理和報(bào)警管理六部分組成。主要是對公司/單位、用戶和設(shè)備賬號的添加、編輯、刪除和查詢，通過對設(shè)備參數(shù)和設(shè)備分組設(shè)置，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格化區(qū)域部署的劃分和管理，以及制定劃分各環(huán)境參數(shù)污染報(bào)警等級，為報(bào)警等級列出標(biāo)準(zhǔn)，控制首頁的污染等級展示內(nèi)容。

六、系統(tǒng)優(yōu)勢

標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)路線：根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求提供完整的配置系統(tǒng)；

靈活的方案配置：可根據(jù)需求擴(kuò)展出多種解決方案；

優(yōu)質(zhì)的軟件平臺：通過中心端軟件平臺，實(shí)現(xiàn)多站點(diǎn)數(shù)據(jù)集成、分析、上報(bào)和發(fā)布。

科學(xué)的算法技術(shù)：采用分布式冗余節(jié)點(diǎn)判斷算法實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)格化環(huán)境監(jiān)測區(qū)域布點(diǎn)、整體監(jiān)控，污染物布點(diǎn)污染排名，對比統(tǒng)計(jì)等功能。

精確的監(jiān)測數(shù)據(jù)：可同時(shí)監(jiān)測多種環(huán)境因子，具有很高的時(shí)間、空間分辨能力和探測靈敏度；

低廉的運(yùn)行成本：可實(shí)時(shí)、連續(xù)、*運(yùn)行，操作簡單，維護(hù)方便，運(yùn)行成本低；

*的配套軟件：采用數(shù)據(jù)采集、分析及可視化軟件，大大提高監(jiān)測效率。

多方位的監(jiān)控方式：由“點(diǎn)源環(huán)境監(jiān)測”向“點(diǎn)源污染防治”轉(zhuǎn)變，掌握各企業(yè)園區(qū)污染物的排放情況、整體空氣質(zhì)量及其它變化趨勢。