扬尘在线监测系统解决方案.docx

1、扬尘在线监测系统解决方案环境在线监测系统解决方案一、背景描述1.1 项目背景国家环保部数据显示，目前一些大中城市的雾霾严重，尤以京津冀、长三角、珠三角最为严重。监测表明，这些地区年霾天数在100天以上，个别城市甚至超过200天。空气污染严重的深层原因是我国快速工业化、城镇化过程所积累环境问题，高耗能、高排放、重污染、产能过剩、能源消耗过大和以煤为主的能源结构持续强化，城市机动车保有量的快速增长，污染排放量的大幅增加，建筑工地遍地开花，主要的大气污染排放总量远远超过了环境容量等多种原因。其中，因建筑施工产生的扬尘污染，已经成为影响城市空气质量的主要原因之一。扬尘分为多种，主要有道路扬尘、施工扬尘

2、、堆场扬尘等，而且根据相关介绍扬尘属于无组织污染源，防治系数较大，是国家环保部十三五规划的重点课题，因此扬尘治理很有必要，而精细化监控和管理就成了突破口，为此“扬尘监测系统”应运而生。为环保部门提供监测大气环境的数据。1.2 系统建设山东恩易研发的扬尘在线监测系统，利用物联网感知、数据通讯、数据库和地理信息系统等先进技术，集数据采集、数据传输与视频字符叠加为一体，实时监测数据，把采集到的环境数据实时上报到云平台，并通过大数据对其统计分析与展示。数据以图表形式展示、报警信息提示记录及查询、数据统计排名与分析处理、用户及设备的管理和报警级别的设置等功能，功能齐全、性能稳定、安全可靠、经济实用、技术

3、先进。该系统平台由扬尘在线监测WEB端和手机APP组成。基于Paas开发平台开发出的APP，直接部署在云环境上，具有操作简单、体验感强、极大满足客户不同个性化需求等特点。视频监控系统的配合，完全可以实现政府各级部门对现场环境数据的24小时实时监控和管理，实现有效的责任追溯功能。1.3 建设依据 国家标准GB 5748-85作业场所空气中粉尘测定方法 卫生部行业标准WS/T2062001公共场所空气中可吸入颗粒物（PM10）测定方法光散射法； 符合劳动部行业标准LD981996空气中粉尘浓度的光散射式测定法； 国家职业卫生标准 GBZ2-2002工作场所有害因素职业接触限值及GBZ 159200

4、4工作场所空气中有害物质监测的采样规范二、系统介绍2.1 系统优势 集成度高集数据采集、数据传输和数据视频叠加于一体，解决多种模块兼容性差与稳定性差的问题。 精准度高采用高精度、高性能的传感器，数据测量准确度高、误差小。 设计全面在设计上充分考虑了整机的防水、耐高温、抗严寒、防腐蚀、防雷击等性能。 传输稳定无线传输（GPRS、3G/4G）和有线网络传输可选，解决DTU传输不稳定的问题。 等级设置每项参数的图例等级范围都可在后台制定和修改，方便控制和管理。 超标联动监测环境数据超标时，触发喷淋装置联动降尘。 报警提示首页有报警提示，实时显示报警设备的名称、原因和时间，并实时存储记录，直观地监视所

5、有超标地点情况，方便管理人员及时采取处理措施。 污染可查可选择查看在不同监测参数时的所有设备的环境数据，并能根据等级图例直观观察污染的程度。 信息丰富首页可直观看到设备的地理位置、设备名称、实时数据、通讯时间、负责人、曲线变化、报警提示等详细信息，内容丰富又井井有条，并且布局合理，操作简单便捷。 图表兼备采用曲线图的方式对单台设备的各参数变化趋势进行实时展示和记录，可查询历史曲线图，也可把数据导出到Excel表格中，对管理和统计分析提供依据。 权限分配软件平台具有同时段同账号不可多次登入和停用、不用的账号权限分配等性能。 污染排名可对每台设备的在线离线数量、污染排名、各参数的最大最小值及平均值

6、进行统计排名，并记录其发生时间，为环境分析治理提供支持。 字符叠加特有的视频字符叠加功能，将现场视频与监测数据完美融合，在现场的视频监控画面上就能看到现场的检测数据，并能随视频一起存储，防止数据的篡改。 存储功能主机具备存储功能，可将数据进行本地化存储，待网络恢复，上传至数据监测平台。 可扩展性扬尘监控系统的设计可实现与数据平台的底层数据对接，方便介入省、市、区级监管平台，并且具有更新、扩充和升级的扩展性。2.2 系统组成该系统主要由颗粒物、噪声、气象等监测单元，数据采集处理单元，视频字符叠加单元，数据传输单元，户外LED显示单元，数据展示平台，联动控制单元等组成，实现工地环境监测、数据上传、

7、数据展示、统计分析、视频叠加等功能，完美对接政府监测平台，实现工地环境的24小时监管。1. 颗粒物监测单元对环境数据进行连续自动监测，环境数据每分钟采集一次数据，并实时上传至服务器供后台程序统计和分析。扬尘监测包括 PM10、PM2.5、TSP(总悬浮颗粒)等，并实时上传到数据中心和监控平台；2. 噪声监测单元提供全天候户外噪声采集传感单元，对传感器的户外监测安全和数据准确性提供可靠保障；3. 气象监测单元山东恩易整套设备具备风速、风向、温度、湿度等环境参数的监测，为扬尘和噪声监测数据的后期分析提供气象参数；特别是通过风向对扬尘的运动趋势做科学预测和报警；在不同的气象条件下，对扬尘、噪声监测数

8、据做科学的修正；4. 数据采集处理单元该单元是整套系统的中枢，对所收取的监测数据进行判别、检查和存储；对采集的监测数据按照统计要求进行统计分析处理，将处理后的数据上报至云平台，并控制参数的本地化显示，实现环境参数与视频监控画面的融合；5. 户外LED显示单元实时监测数据现场显示，给施工单位自查、自控提供数据支撑；达到噪声扬尘超标及时控制降低功能；6. 数据展示平台本系统的监测数据不仅可以上报至各级政府的数据云平台，也可上报恩易扬尘在线监测平台，更能与现场的监控视频融合，将现场的环境参数以字符形式显示在视频监控画面上，实现本地环境参数与本地视频的融合，随视频一起存储，防篡改，一经叠加永久存在。7

9、. 联动控制单元通过前端传感器采集各项数据传给主控，当监测数据超标时，主控向继电器发出命令，继电器由常开变常闭，交流接触器瞬间吸合，触发联动喷淋装置。2.3 系统拓扑图三、硬件介绍3.1产品实物普通精度监测版高精度监测版3.2 系统配置及参数名称规格/明细设备多功能箱数据采集处理单元防雨、防尘、防雷、散热保温；供电、信号处理、有线网络、GPRS传输；高碳钢底材喷涂（防锈），户外安装；颗粒物防风防雨采样头；颗粒物传感器检测原理：光散射原理；分辨率：0.3g/m；粒径通道：PM2.5、PM10、TSP；检测范围：020mg/m；环境噪声传感器测量范围：30-130 dB；频率计权：A；频率范围：2

10、0-12.5khz 高速采样；风速、风向传感器风速量程：0-30m/s；分辨率：0.1m/s；准确度：0.3m/s；启动风速：0.5m/s；风向量程：0-360;分辨率：1；准确度：3；启动风速：0.5m/s；大气温湿度传感器量程：-4580；分辨率： 0.1；准确度：0.5；量程：0100%；分辨率：1%；准确度：3%；户外支架户外安装支架 高度可选LED显示屏显示环境参数（可选）3.3颗粒物监测单元设备使用激光散射法测量扬尘浓度。用精密流量控制的真空泵吸入大气中的测试气体送至传感器测量组件。传感器测量组件是以Gustav Mie 粒子光散射理论为基础，结合微光电探测技术而制作的一套完整的空

11、气颗粒分布浓度测量系统。粒径通道PM2.5/PM10/TSP测量范围0500 g/m； 01000 g/m； 测量精度10%15%分辨率0.3g/m最大有效量程40mg/m检测周期默认60s（1999s可调，建议6s）流速1L/min5%恒定流量通讯方式RS485/RS232通讯协议Modbus RTU从站传感器鞘气保护具备供电12V24V使用环境-1050；85%RH；86106kpa防爆等级无（选配隔爆保护箱EXDIIBT4）室外防护等级无（选配户外型IP65）3.4气象监测单元山东恩易整套设备具备风速、风向、温度、湿度等环境参数的监测，为扬尘和噪声监测数据的后期分析提供气象参数保障；特别

12、是通过风向对扬尘的运动趋势做科学预测和报警；在不同的气象条件下，对扬尘、噪声监测数据做科学的修正。气象参数温度：测量范围：-4580；分辨率：0.1；精度：0.5；湿度：测量范围：0100%；精度：3%；分辨率：1%；风速：测量范围：030m/s；精度：0.3m/s；风向：测量范围：16个方向（360）；精度：3；3.5 噪声监测单元噪声传感器是一种能把工业噪声、生活噪声和交通噪声等，按人耳听觉特性近似地测定其噪声级的仪器。噪声级是指用声级计测得的并经过听感修正的声压级（dB）或响度级（phon）。根据噪声监测仪在标准条件下测量1000Hz纯音所表现的精度。本噪声监测仪由传声器、放大器、衰减器

13、、计权网络、AD采集、变送输出、报警控制电路和电源等组成。测量范围：30-130dB；频率范围：20-12.5kHz；最大误差：1dB；自身噪声：小于35dB；线性工作范围：不小于 100dB；频率计权：A（计权）；校准：具备自动校准同时及手动校准功能；传声器安装在设备顶部便于定期声校准和日常维护；工作温度：-2060；3.6 数据采集处理单元数据采集主机是整个系统的核心，完成各项监测数据的采集（大气温度、大气湿度、噪声、PM2.5、PM10、TSP、风速、风向等），控制LED大屏的参数显示，实现各项参数在视频画面上的叠加，完成数据参数的记录分析及上报至政府的云平台，实现各项参数的有效监管。3

14、.7 LED展示设备配备有LED显示屏，便于现场实施掌握和了解环境质量状况，可显示当前时间日期、温湿度、风速、风向、PM2.5、PM10、噪声等参数，数据显示采用动态显示，以切屏的方式实现不同参数类型的展示，可以选择单色、双色、三色、全彩，尺寸可定制。4.8 联动控制单元通过前端传感器采集各项数据传给主控机，当采集的数据超出预设的数值时，此时主控给中间继电器发出命令，中间继电器由常开变常闭，交流接触器瞬间吸合，触发喷雾设备动作。注： 1、现场AC220V喷淋电机 一套喷淋控制设备包含 一只固态继电器+一只AC220V交流接触器 最大负载功率 11KW。 2、现场AC380V喷淋电机 一套喷淋控

15、制设备包含 一只固态继电器+一只AC380V交流接触器 最大负载功率 19KW。四、软件平台4.1 软件平台简介该软件平台由扬尘在线监控WEB系统和扬尘在线监控手机APP系统组成，其中扬尘在线监控WEB系统又主要分为监控前台和后台管理两大部分。监控前台包括了实时数据、报警信息、统计分析三个大的模块。结合电子地图可确切的知道每个设备所在位置，通过地图上的设备图标就可以查看设备所带各项传感器采集的实时监测因子。同时，直观地显示扬尘监测设备的详情、各项参数的实时曲线图、设备报警提醒、报警历史信息、设备统计、各台设备的污染排名、各项参数的统计排名和设备数据对比等信息。而后台管理则包括公司管理、用户管理

16、、设备管理、设备类型、分组管理、报警管理几个模块。主要是对公司账号的登记注册、用户的账号管理、设备的添加配置、设备监测参数的设置、设备的分组管理和设备进行报警的等级划分的制定。扬尘在线监控手机APP系统则包含首页、设备列表、报警和我的几个模块，基本功能同WEB系统一样。整个系统基于可靠的网络通信技术，确保系统的高稳定性和可靠性，满足全年全天候长期安全稳定运行，提高监管效率。4.2 扬尘在线监控WEB系统 扬尘在线监控WEB系统总体框架分前台数据展示统计和后台数据管理两部分。4.2.1扬尘在线监控前台系统1. 实时数据模块可从公司列表下的分组里选择设备，直观显示设备在地图上的位置，并通过颜色的变

17、化展示设备是否在线。对AQI、PM10、PM2.5、TSP(总悬浮颗粒)、噪声、风速、风向、温度、湿度等气象参数数据和设备信息、负责人信息、报警信息等实时上报信息进行展示，可通过选择各气象参数，查看在不同监测参数时的所有设备的气象环境数据，并能根据等级图例（图例等级划分可在后台管理中制定）直观观察污染的程度，也可查看各参数实时曲线变化图。实时数据界面2. 单台设备展示模块单台设备展示模块主要是各气象参数的实时数据、负责人名称、负责人联系方式、报警次数、报警信息、设备名称、设备编号、设备在线状态、设备在线时长、上线天数、最后更新时间以及各参数的实时曲线图展示。各参数曲线图可通过选择时间段，然后滚

18、动鼠标查看某段时间的历史数据和趋势走向，并且曲线图可导出到Excel表格中，自动计算最大值、最小值、平均值，极大方便分析管理。单台设备展示3. 报警信息模块报警信息模块分为首页报警信息提醒、单台设备的报警信息列表和报警信息历史查询三部分。为了及时通知相关管理人员关于工地污染超标情况，特设计首页报警信息提醒列表，列表具有缩放功能，便捷易用。主要展示设备在线数量、离线数量、报警数量，点击可展开实时报警设备详情列表，通过选择全部、严重、一般、预警查看不同程度的报警内容（此处报警内容用户可在后台管理中设置）。单台设备的报警信息列表全面记录了设备的实时报警详情，包括设备名称、设备编号、所属项目、公司名称

19、、报警内容、报警等级、报警时间等等。报警信息历史查询部分是可通过选择公司名称、设备名称、报警等级等多种方式查询设备历史报警信息的功能模块。报警信息界面4. 统计分析模块统计分析模块采用计算机处理技术与数理统计分析相结合的方法，根据用户需求把此模块又细分为4个小模块，分别为设备统计、污染排名、参数统计和对比统计。设备统计主要统计每日的新增设备、在线设备、总设备数、设备平均在线时长等，实时设备统计数量以曲线图的形式展现出来，并可通过选择时间段进行定量查询；污染排名是通过选择时间段和环境监测参数自动计算统计所有设备的污染排名，并以曲线图和表格的形式直观展现出设备排名、设备编号、设备信息及参数平均数值

20、等信息；参数统计主要统计每日监测采集的最小值、最大值、最小值发生时间、最大值发生时间，并自动计算平均值，同样可通过选择时间段、参数类型、公司名称、设备名称等展示统计曲线图和统计列表；对比统计可直接选择时间段、环境参数和公司下的设备名称，设备可任意选择多台，轻松实现多台设备的折线图和数据列表对比。此模块智能分析统计环境现状，为环境治理管理提供支持。统计分析界面4.2.2扬尘在线监控后台管理系统1. 公司管理模块后台管理中的公司管理模块是对公司、监管部门或机构的注册开户信息管理，保存记录公司名称、负责人、联系方式、地址等公司信息，可对公司信息编辑修改和通过省市区或名称查询。公司管理界面2. 用户管

21、理模块用户管理模块是对公司用户下的员工账号的添加管理，一般由公司管理员通过填写账号、用户类型、用户名称、联系方式、性别、省市区、备注、启停状态等员工信息添加用户账号。员工账号信息可由管理员或员工本人编辑修改，在停用列表中，管理员可对已停用员工账号进行重新启用，操作方便实用。用户管理界面3. 设备管理模块设备管理模块主要是对设备的添加、编辑、删除和查询。其中设备的添加功能于用户极其便捷易操作，经纬度填写可直接使用鼠标移动地图，地图上图标定位的经纬度自动填充，极大方便用户操作使用。设备管理界面4. 设备类型模块设备类型模块主要包括类型名称和参数类型（AQI、温度 、湿度、PM10、PM2.5、TS

22、P、噪声、风速）的选择，在设备管理界面中可进行选择，一旦选择添加某一设备类型，单台设备界面只能显示选择的参数类型数据，其它环境参数不可见。这对不同设备监测不同环境气象数据提供便利。设备类型界面5. 分组管理模块分组管理是对设备管理模块的补充，添加分组名称、经纬度、省市区、负责人、联系方式等信息建立分组，对设备进行分组管理。同时，该模块还具有查询功能。分组管理界面6. 报警管理模块报警管理模块是对首页各环境参数污染报警等级划分的制定，管理员可通过添加参数名称、最小值、最大值、颜色、报警等级、报警内容、是否生成报警记录、备注等信息，为报警等级列出标准，控制首页的部分展示内容。根据用户需要，后期可对

23、其添加、编辑和删除操作，除此之外，还配有查询功能。报警管理界面4.3扬尘在线监控手机APP系统4.3.1首页功能模块首页功能模块主要由查找设备、设备状态查看和设备报警信息三部分组成。查找设备可通过设备号或设备位置信息搜索，也可直接扫描扬尘设备上的二维码，实现从线下到线上的无缝连接；设备状态包括在线和离线设备数量，点入可查看离线列表中设备的具体情况；设备报警是由运行故障、严重报警和其它报警信息组成，同样点入可查看具体报警详情。页功能界面4.3.2设备列表模块设备列表模块包括选择分组、筛选设备、搜索设备和查看设备详情，可显示所有设备的状态，可筛选故障设备和离线设备，也可查看组内设备离线、正常运行或

24、报警状态，并配有相关图标，直观显示。点入单台设备，显示单台设备运行状态、基本信息和报警信息等单台设备详情，具体包括设备的运行状态、监测的实时环境数据、数据更新时间、设备名称、设备编号、所属项目、添加时间、添加人、负责人、负责人联系方式、报警状态、报警内容等。单台设备展示界面4.3.3报警信息模块 报警信息模块主要是通讯报警的实时报警信息。先是以总的报警列表展示设备名称、所属分组、报警时间、空气质量污染程度、参数实时数据等，点击单台报警设备后进入具体的报警详情。报警信息界面4.3.4用户功能模块用户功能模块主要包括用户个人信息的修改查看、消息通知、意见反馈、服务电话、退出当前账号等几块功能。用户

25、可上传头像，修改用户名、性别、手机号等个人信息，查看消息通知和售后服务联系方式。对于APP软件的使用缺陷，用户也可提出宝贵的意见和建议，反馈问题，帮助软件更新升级。用户功能界面五、视频监控融合展示本系统的监测数据不仅可以上报至各级政府的数据云平台，更能与现场的监控视频相融合，将现场的环境参数以字符形式显示在视频监控画面上，实现本地环境参数与本地视频的融合，将环境参数以字符形式叠加显示在摄像机的视频画面上，并能随视频一起存储，防篡改，只要能够调取现场的视频，环境参数即可展示在视频监控画面上。六、方案效果 有效地降低公司或政府的监管成本、提高监管效率。有效解决政府监管人手不足，监管手段落后、监管信息化建设短缺等问题； 能够实时掌握工地的扬尘空气质量数据(AQI、PM10、PM2.5、TSP、噪声、风速、风向、温度、湿度)，快速定位扬尘超标工地所在位置，使监管人员迅速采取对应措施； 通过对扬尘大数据的汇总分析，可以对所有设备进行污染排名，直观展示整个地区的扬尘污染状况，为政府部门的宏观决策提供数据支持。 扬尘气象污染报警数据都会保存到扬尘在线监测系统数据库中，可以随时查询，随时调取，使执法人员在执法时做到有理有据，避免工地推诿扯皮，推卸责任； 通过扬尘手机App在线监控系统，监管人员随时随地都能查看工地扬尘污染情况，即提高了工作效率，又节省了时间。七、成功案例