大气污染网格化监测预警平台建设解决方案

大气污染网格化监测预警平台
建设解决方案
1概述
（一）面临的问题
目前，秸秆焚烧已经成为我国农业地区大气环境污染的重要污染源之一，秸秆的露天焚烧属于低温焚烧，不完全燃烧，其烟气中含有大量的一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、光化学氧化剂和悬浮颗粒物等造成了严重的大气污染破坏，且会在一定程度上加重雾霾的发生，不仅如此，各地区每到收获的季节因为焚烧秸秆而引发火灾的事情时有发生，给大气质量、生态环境、交通安全和火灾防护都造成了极大的危害。

（二）秸秆焚烧监管难的原因
政府管理部门虽然对秸秆焚烧管理极为重视，每年都会投入大量人力物力监控秸秆焚烧的情况，但秸秆焚烧现象仍然屡禁不止，每年仍有大量秸秆被当作废弃物直接焚烧，究其原因主要是以下几点：
➢点多面广，监管人员匮乏，监管力不从心
农田分布广泛，面对季节性的秸秆焚烧问题，相对少量的监管人员，仅靠人力无法管理如此大的范围。

➢监测手段单一，监测效率低下
部分地区依靠监管人员巡查或视频监控巡查等方式，无法第一时间自动监测到秸秆焚烧事件，使得监管人员无法快速响应，很难在第一时间赶往现场。

➢缺乏自动预警机制，信息获取滞后
过多的依靠人力去完成监管，缺乏自动化的预警机制，监测信息获取滞后。

（三）解决办法
针对上述问题，云创大数据汲取全国两百多个城市大气污染管理的经验，通过结合物联网、云计算及人工智能技术总结出解决我国农业地区秸秆焚烧问题的解决办法如下：
➢网格化的监测模式
利用高性价比的新型前端监测设备，在重点秸秆焚烧区域内实现高密度的网格化采样布点，实现“区域全覆盖，管理无死角”以较小的经济代价解决监管范
围大、监管人力不足的问题。

➢自动化在线监测
采用微型在线监测前端监测空气质量六因子（SO
2、CO、O
3
、NO
2
、PM
2.5
、PM
10
），
同时结合高空瞭望视频监控，从空气指标及视频图像两方面进行秸秆焚烧监测，全面感知区域内大气环境质量，从而提高大气环境监管水平。

➢人工智能自动识别+自动定位
运用人工智能技术，基于高空瞭望视频，自动分析识别出秸秆焚烧事件，并进行定位，然后向相关人员发出预警，监管人员接到预警后迅速出动前往现场解决事件。

综上所示，通过大气污染网格化监测平台的建设，针对秸秆堆积区域、重点焚烧区域、重点污染源区域，采用网格化精准监控，以“全面布点、全面联网”为宗旨，通过大范围、高密度“网格组合布点”，结合高空瞭望图像立体监测、巡查人员移动监测等，形成覆盖整个区域的在线监控网格，最终起到“精准监测”“及时管理”“靶向治理”“预警预报”等作用，为大气污染防治提供有力的科技支撑，促进治理大气污染由凭经验、凭感觉、粗放式管理向网格化、实时化、精准化管理转变，减少工作的盲目性，大幅提升区域内大气环境质量。

2网格化设计架构
可视化监测实时预警污染态势数据分析
大屏监控
数据应用
+
展示
PC客户端移动APP
空气质量六因子（SO2、NO2、CO、O3、PM2.5、PM10）+高空瞭望
网格化体系架构
大气污染网格化监测预警平台由感知及传输层、数据存储与处理层和应用及
展示层三个部分组成，实现全面感知、精准监管和高效治理。

感知及传输层：采用在铁塔上部署空气质量微型监测站结合高空瞭望视频监
控的方式，实现对空气质量六因子（SO
2
、CO、O
3
、NO
2
、PM
2.5
、PM
10
）的监测，以及掌握区域内实时视频，既有空气指标数据，又有现场实时画面，监测数据可通过无线4G/GPRS/有线光纤等方式上传至系统后端平台。

数据存储及处理层：通过多种传输方式接收感知设备监测数据，采用先进的云计算处理技术及基于深度学习的人工智能技术，为系统提供空气质量数据监测服务、视频监控及火焰智能识别等功能应用支撑。

应用及展示层提供平台的业务功能，包括网格化管理、数据监测服务、数据可视化、智能预警等功能。

3 网格化监测站点
（一） 空气微型站
空气质量微型站
环境空气质量微型监测站是南京云创大数据科技股份有限公司自主研发的新型空气质量检测设备，采用NB-IoT 或GPRS 网络通信，具备GPS 定位功能，支持市电和太阳能两种供电方式。

设备通过传感器检测空气中PM2.5、PM10、CO 、SO 2、NO 2、O 3六种空气因子浓度，同时可检测温度和湿度。

其中PM2.5和PM10采
用激光传感器检测方法，CO 、SO 2、NO 2、O 3采用电化学检测方法。

具有高灵敏度、
高分辨率、高稳定性和温度补偿等特点。

（二） 高空瞭望摄像机
针对重点秸秆焚烧污染源区域的远距离、大范围监控。

高空瞭望监控能够实现大范围的实时监控，在应急事件和日常监管中起到重要作用。

高空瞭望由云台摄像机、长焦距镜头、存储设施等构成，通过光纤网络传输至监控与处置中心实施远程监控，覆盖2-10公里监控范围，可对重要监控对象实施高精度监视。

摄像机选择高倍率云台摄像机，也可采用激光云台摄像机。

高空瞭望摄像机
4网格化应用平台
（一）网格化管理
针对包括责任人员、辖区空间、GIS化监测点位等网格化基本信息，以及网格化所涉及的站点信息，包括站点编号、站点名称、站点类型、站点位置、所属区域、污染情况、现场照片、周边点位等信息，进行统一的管理，明确事件所属区域、负责人员、事件溯源。

（二）实时监测
提供对空气质量网格化监测站点PM10、PM2.5、O3、NO2、SO2、CO、AQI的监测数据实时监控以及实时视频监控，以GIS地图、饼图、折线图、热力图、报表等多种形式进行实时监测数据的呈现。

（三）GIS地图呈现
基于GIS地图，对监测点位的分布进行查看，并可通过空间查询快速定位监测点位，选择监测点位信息进行查看，查询监测点位实时监测数据、视频监控、各污染物的小时平均、日平均、24小时连续变化等。

（四）人工智能预警
可分别基于视频监控和空气质量监测指标进行秸秆焚烧预警，当高空瞭望视频检测到烟雾、火焰，即通过基于深度学习的烟火识别分析判断出烟火后报警；同理，当空气质量微型站监测到指标异常时，系统也会自动启动超标报警，并定位到事件发生地点，在第一时间发送短信、邮件、APP消息等方式通知相关监管人员。

（五）移动客户端
提供面向管理人员的移动客户端服务，可通过移动APP提供实时查看所在区域和附近区域的污染气体浓度质量数据、基于GIS的导航及实时定位功能，提供及时举报秸秆焚烧事件的功能等。

5典型应用案例
（一）南京秦淮区空气质量网格化监测项目
该项目是以物联网大数据技术手段，为秦淮区空气质量管理提供支撑服务，以改善环保局实际业务服务出发，为用户带来了以下成效：
1、管理部门能够对秦淮区整体空气质量实时态势随时随地一目了然；
2、实现各街道空气污染分类、态势排名，支撑按季度、按月、按天等多种管控周期内的业务管理成效比对与考核，强化污染管控工作落实到位；
3、能够实现空气污染源追溯，配合现场执法明确污染源责任，提升管理执法效率；
4、能够实现秦淮区空气质量精准预报预警，指导污染治理，改善市民生活质量；
5、积累、挖掘分析污染监测大数据，辅助研究辖区主要空气污染物来源与成因，指导建立长效控制机制。

（二）西安经开区铁腕治霾网格化信息平台项目
西安经开区铁腕治霾网格化信息平台项目建设以环境监测为基础，充分运用移动互联网、物联网、大数据、云计算等智慧化、信息化手段，依托数据交换与共享平台，实现经开区环保业务的智慧应用，为用户带来以下成效：
1、接入前端微型空气质量监测站数据、经开区建设工地已建设的扬尘在线监测设数据、经开区城管局视频监控数据，实现全方位感知经开区环境状态。

2、接入环卫信息平台、物业信息平台、西安市环保局信息中心平台等数据，实现经开区环保局治污减霾网格化管理数字化、智能化、智慧化。

3、拓展环保专职网格化日常巡查、热线投诉、在线监测、视频监控、有奖举报、上级交办等多种问题发现渠道，全面掌握全区环保问题发生情况，及时消除环境问题，实现了环境监管人员与企业和群众的“零距离”对接、良性互动，及时发现问题，及时做好服务和指导工作，把环境纠纷和矛盾消除在萌芽状态。

4、深化“横向到边、纵向到底”的网格化管理体系建设，健全覆盖区、镇街、村社的三级网格化管理体系，落实各部门、街镇的环境监管责任，形成了定责、履责、问责的工作机制，形成“政府组织实施、环保部门统一协调、相关部门各负其责、社会各界广泛参与”的工作格局。

5、强化信息共享和业务协同，为政府及专业部门、企事业和社会公众提供全方位的环保专业化服务。