環(huán)境空氣質量在線監(jiān)測方案

　　重點區(qū)域空氣質量在線監(jiān)測系統(tǒng)由空氣質量監(jiān)測微型站和軟件平臺組成，系統(tǒng)通過對重點區(qū)域建立空氣質量在線監(jiān)測網絡，實時監(jiān)測重點區(qū)域內空氣質量數據并傳輸到監(jiān)控中心。根據空氣質量在線監(jiān)測數據，分析污染物傳輸擴散規(guī)律，并結合氣象數據建立基于自學習神經網絡的實時多尺度溯源解析模型，定量分析鄰近區(qū)域對重點區(qū)域的污染貢獻以及區(qū)域內污染源的污染貢獻比，從而在監(jiān)測空氣質量的同時，實時快速鎖定污染物來源，為評定區(qū)域環(huán)境空氣質量狀況提供技術支撐，同時為實現科學有效的空氣污染調控與空氣質量減排方案提供決策支持。

　　系統(tǒng)由感知層、網絡傳輸層、應用服務層、決策層組成，總體架構如下圖所示。

 圖 1 系統(tǒng)總體框架

　　感知層的主要任務：對環(huán)境空氣質量和氣象狀況進行連續(xù)自動監(jiān)測;采集、處理和存儲監(jiān)測數據;按中心計算機指令定時或隨時向中心計算機傳輸監(jiān)測數據和設備工作狀態(tài)信息。由大氣環(huán)境網格化監(jiān)測探頭組成，對環(huán)境參數CO/O3/SO2/NO2/PM2.5/PM10/噪音/溫度/濕度/風速/風向/氣壓等特征污染因子實現在線自動監(jiān)測。

　　網絡傳輸層和應用服務層的主要任務：通過有線或無線通訊設備收集各子站的監(jiān)測數據和設備工作狀態(tài)信息，并對所收取得監(jiān)測數據進行判別、檢查和存儲;對采集的監(jiān)測數據進行統(tǒng)計處理、分析。由中心站計算機、服務器、打印機、繪圖儀、通訊適配器、供電穩(wěn)壓系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)等硬件設施以及運行于計算機、服務器的數據庫系統(tǒng)、監(jiān)控中心軟件系統(tǒng)組成。

　　決策層的主要任務：為改善空氣質量，做出行之有效的對策。

　　一、監(jiān)測站點布設原則及要求

　　(1)站點布設原則

　　在空氣質量監(jiān)測站布設過程中，先要開展一系列的布設工作，需結合整個區(qū)域實際狀況著手實施。通常情況下，還需考慮到結合地域條件、風向進行設置。另外，在設計布點時，應選擇最佳的設置地帶，特別是地域范圍的寬廣性，但也要防止在監(jiān)測點周圍內出現成片、大范圍的草地及森林，以免影響監(jiān)測結果的準確性。具體布設原則如下：

　　★代表性

　　具有較好的代表性，能客觀反映一定空間范圍內的環(huán)境空氣質量水平和變化規(guī)律，客觀評價城市、區(qū)域環(huán)境空氣狀況，污染源對環(huán)境空氣質量影響，滿足為公眾提供環(huán)境空氣狀況健康指引的需求。

　　★可比性

　　同類型監(jiān)測點設置條件盡可能一致，使各個監(jiān)測點獲取的數據具有可比性。

　　★整體性

　　環(huán)境空氣質量評價城市點應考慮城市自然地理、氣象等綜合環(huán)境因素，以及工業(yè)布局、人口分布等社會經濟特點，在布局上應反映城市主要功能區(qū)和主要大氣污染源的空氣質量現狀及變化趨勢，從整體出發(fā)合理布局，監(jiān)測點之間相互協(xié)調。

　　★前瞻性

　　應結合城鄉(xiāng)建設規(guī)劃考慮監(jiān)測點的布設，使確定的監(jiān)測點能兼顧未來城鄉(xiāng)空間格局變化趨勢。

　　★穩(wěn)定性

　　監(jiān)測點位置一經確定，原則上不應變更，以保證監(jiān)測資料的連續(xù)性和可比性。

　　(2)站點布設要求

　　站點布設要在對當地現場情況進行詳細調研的基礎上，按照空氣質量監(jiān)測點位布設原則，進行站點布設。具體布設要注意以下幾點：

　　1、反映本地區(qū)大氣環(huán)境污染水平、污染變化規(guī)律和污染變化趨勢，并體現本地區(qū)特色和突出本地區(qū)大氣污染的特點;

　　2、點位的布設要盡量考慮適當的功能區(qū)分布，盡可能在布局上比較均勻，并符合本地區(qū)規(guī)劃的要求;

　　3、點位應避免公路直接影響。距離公路邊20米以上，距附近房屋、建筑物的距離在其高度的2.5倍以上;

　　4、采樣口水平線與周圍建筑物夾角不大于30度，采樣口周圍(水平面)有270度以上的自由空間，采樣口高度3~15米;

　　5、要求點位能保持相對穩(wěn)定性，有良好的供電條件、管理方便、安全、易于接近。

　　二、空氣質量監(jiān)測指標

　　本次項目中建設的監(jiān)測因子匯總見下表。

　　表1 空氣質量在線監(jiān)測擬監(jiān)測因子

　　三、空氣質量監(jiān)測布點方案

　　本項目以某地區(qū)河流流域為重點區(qū)域，建設空氣質量在線監(jiān)測網絡。依據《環(huán)境空氣質量監(jiān)測點位布設技術規(guī)范(試行)》等相關規(guī)定，同時根據河流所在地現場實際情況以及河流附近污染源情況，結合當地氣象條件，在河流的上風向和下風向處同時布設空氣質量監(jiān)測點位，以更好的評價監(jiān)測區(qū)域的污染源情況以及監(jiān)測區(qū)域對周圍空氣質量的影響情況。以沈陽市渾河部分流域為例，在河流兩側布設空氣質量在線監(jiān)測點位，監(jiān)測點位的間距為2-3km，以河流監(jiān)測區(qū)域為50km，2.5km間距布點為例，預計共布設空氣質量監(jiān)測微型站50個，具體如下圖所示。

　　考慮到監(jiān)測設備的可移動性，可結合現場實際情況選擇現有路桿進行空氣質量監(jiān)測微型站的安裝，如：電線桿、路燈桿、路標桿以及低矮房頂等，如現場不滿足安裝條件，可采取自建監(jiān)控桿的方式進行。

　　圖1 空氣質量在線監(jiān)測點位布設示例

　　四、空氣質量監(jiān)測微型站

　　空氣質量在線監(jiān)測設備采用先進的傳感器檢測陣列，實現包括顆粒物、常規(guī)污染物的監(jiān)測。設備內置神經網絡、物聯(lián)網應用算法，具有智能化程度高、運營維護成本低的優(yōu)勢。系統(tǒng)的主要監(jiān)測污染物包括CO/O3/SO2/NO2/PM2.5/PM10/噪音/溫度/濕度/風速/風向/氣壓等特征污染物等。選用監(jiān)測設備可有效解決當前監(jiān)測系統(tǒng)建設成本高、運營維護成本高的問題。

　　圖2 空氣質量監(jiān)測微型站

　　五、空氣質量監(jiān)測站技術參數

　　表1 技術參數表