VOC在線監(jiān)測系統(tǒng)

一、背景介紹
1、項(xiàng)目背景
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，污染源的種類日益增多，特別是化工區(qū)、工業(yè)集中區(qū)及周邊環(huán)境，污染方式與生態(tài)破壞類型日趨復(fù)雜，環(huán)境污染負(fù)荷逐漸增加，環(huán)境污染事故時(shí)有發(fā)生。同時(shí)，隨著公眾環(huán)境意識(shí)逐漸增強(qiáng)，各類環(huán)境污染投訴糾紛日益頻繁，因此對(duì)環(huán)境監(jiān)測的種類、要求越來越高。
在“十二五”期間，政府著力打造以空氣環(huán)境監(jiān)測，水質(zhì)監(jiān)測，污染源監(jiān)測為主體的國家環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，形成了我國環(huán)境監(jiān)測的基本框架?！笆濉币?guī)劃建議中已經(jīng)明確“以提高環(huán)境質(zhì)量為核心”，從目前環(huán)保部力推的“氣，水，土三大戰(zhàn)役”的初步效果來看，下一步對(duì)于環(huán)境質(zhì)量的改善則是對(duì)于現(xiàn)有治理設(shè)施和治理手段的檢驗(yàn)。而對(duì)于三個(gè)領(lǐng)域治理效果的檢驗(yàn)，依賴于全面有效的環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。
國務(wù)院印發(fā)的《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案的通知》提出建設(shè)主要目標(biāo)：到2020年，全國生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)基本實(shí)現(xiàn)環(huán)境質(zhì)量、重點(diǎn)污染源、生態(tài)狀況監(jiān)測全覆蓋，各級(jí)各類監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)互聯(lián)共享，監(jiān)測預(yù)報(bào)預(yù)警、信息化能力和保障水平明顯提升，監(jiān)測與監(jiān)管協(xié)同聯(lián)動(dòng)，初步建成陸海統(tǒng)籌、天地一體、上下協(xié)同、信息共享的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。
根據(jù)調(diào)研大部分企業(yè)具備簡單治理技術(shù)，即將生產(chǎn)車間內(nèi)生產(chǎn)工藝所產(chǎn)生的VOCs污染物通過管道集氣罩收集后通過活性炭吸附裝置處理以后進(jìn)行排放，但園區(qū)內(nèi)存在著有組織排放超標(biāo)和無組織排放的問題，為督促企業(yè)改進(jìn)生產(chǎn)工藝和治理裝置，減少無組織排放，建議園區(qū)部署網(wǎng)格化區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)。
系統(tǒng)部署可提高各工業(yè)工園區(qū)污染源準(zhǔn)確定位能力，同時(shí)快速直觀的分析出污染源周邊的相關(guān)信息，通過整合各類地理信息資源和環(huán)境保護(hù)業(yè)務(wù)資源，建立統(tǒng)一的環(huán)境信息資源數(shù)據(jù)庫，將空間數(shù)據(jù)與動(dòng)態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)監(jiān)管數(shù)據(jù)、政策法規(guī)數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行無縫銜接。為管理者提供直觀、高效、便捷的管理手段，提高環(huán)保業(yè)務(wù)管理能力，綜合管理與分析的決策能力。同時(shí)根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用的不同，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向的層次劃分，通過應(yīng)用人員層次的不同，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行縱向的層次劃分，明晰信息的脈絡(luò)，方便數(shù)據(jù)的管理。
2、建設(shè)依據(jù)
2.1相關(guān)政策、規(guī)劃和工作意見
《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)國家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃的通知》（國發(fā)〔2011〕42號(hào)）
《國務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)工作的意見》（國發(fā)〔2011〕35號(hào)）
《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（國發(fā)〔2013〕37號(hào)）
《環(huán)境保護(hù)部 國家發(fā)展改革委 財(cái)政部關(guān)于印發(fā)國家環(huán)境監(jiān)管能力建設(shè)“十二五”規(guī)劃的通知》（環(huán)發(fā)〔2013〕61號(hào)）
《國務(wù)院辦公廳關(guān)于推進(jìn)應(yīng)急體系重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)施意見》（國辦函〔2013〕3號(hào)）
《關(guān)于印發(fā)〈化學(xué)品環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控“十二五”規(guī)劃〉的通知》（環(huán)發(fā)〔2013〕20號(hào)）
《國家環(huán)境監(jiān)測“十二五”規(guī)劃》（環(huán)發(fā)〔2011〕112號(hào)）
《環(huán)境保護(hù)部關(guān)于印發(fā)〈先進(jìn)的環(huán)境監(jiān)測預(yù)警體系建設(shè)綱要（2010-2020）〉的通知》（環(huán)發(fā)〔2009〕156號(hào)）
《環(huán)境保護(hù)部關(guān)于加強(qiáng)化工園區(qū)環(huán)境保護(hù)工作的意見》（環(huán)發(fā)〔2012〕54號(hào)）
《關(guān)于印發(fā)〈全國環(huán)保部門環(huán)境應(yīng)急能力建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)〉的通知》（環(huán)發(fā)〔2010〕146號(hào)）
《環(huán)境保護(hù)部關(guān)于加強(qiáng)環(huán)境應(yīng)急管理工作的意見》（環(huán)發(fā)〔2009〕130號(hào)）
《環(huán)境保護(hù)部關(guān)于印發(fā)〈2013年全國環(huán)境應(yīng)急管理工作要點(diǎn)〉的通知》（環(huán)辦〔2013〕10號(hào)）
《中央財(cái)政主要污染物減排專項(xiàng)資金管理暫行辦法》（財(cái)建〔2007〕67號(hào)）
《中央財(cái)政主要污染物減排專項(xiàng)資金項(xiàng)目管理暫行辦法》（環(huán)發(fā)〔2007〕67號(hào)）
2.2相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范
《工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》(DB12/524-2014)
《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）
《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）
《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測規(guī)范》（試行）（總局公告2007年第4號(hào)）
《污染源自動(dòng)監(jiān)控管理辦法》（總局令第28號(hào)）
《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 75-2007）
《固定污染源監(jiān)測質(zhì)量保證與質(zhì)量控制技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 373-2007）
《固定源廢氣監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 397-2007）
《大氣污染物無組織排放監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則》（HJ/T 55-2000）
《環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 193-2005）
《環(huán)境空氣質(zhì)量手工監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 194-2005）
《環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量管理技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 630-2011）
《突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ 589-2010）
《污染源在線自動(dòng)監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》（HJ/T 212-2005）
《污染源在線自動(dòng)監(jiān)控監(jiān)測數(shù)據(jù)采集傳輸儀技術(shù)要求》（HJ 477-2009）
《固定污染源排放煙氣連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法》（HJ/T 76-2007）
《環(huán)境信息術(shù)語》（HJ/T 416-2007）
《環(huán)境信息分類與代碼》（HJ/T 417-2007）
《環(huán)境數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理規(guī)范》（HJ/T 419-2007）
二、建設(shè)方案
1、系統(tǒng)概況
最方便和最常見的方法是根據(jù)沸點(diǎn)來界定哪些物質(zhì)屬于VOC，而最普遍的共識(shí)認(rèn)為VOC是指那些沸點(diǎn)等于或低于250℃的化學(xué)物質(zhì)。所以沸點(diǎn)超過250℃的那些物質(zhì)不歸入VOC的范疇，往往被稱為增塑劑（塑化劑）。
在室外，VOC主要來自燃料燃燒和交通運(yùn)輸；而在室內(nèi)則主要來自燃煤和天然氣等燃燒產(chǎn)物、吸煙、采暖和烹調(diào)等的煙霧，建筑和裝飾材料，家具，家用電器，清潔劑和人體本身的排放等。
室內(nèi)VOC的來源包括以下方面：
1.有機(jī)溶液，如油漆、含水涂料、粘合劑、化妝品、洗滌劑、捻縫膠等；
2.建筑材料，如人造板、泡沫隔熱材料、塑料板材等；
3.室內(nèi)裝飾材料，如壁紙、其他裝飾品等；
4.纖維材料，如地毯、掛毯和化纖窗簾；
5.辦公用品，如油墨、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)等；
6.設(shè)計(jì)和使用不當(dāng)?shù)耐L(fēng)系統(tǒng)等；
7.家用燃料和煙葉的不完全燃燒；
根據(jù)污染物來源建立工業(yè)園區(qū)的網(wǎng)格化監(jiān)控系統(tǒng)，區(qū)域網(wǎng)格化監(jiān)控系統(tǒng)采用單元網(wǎng)格管理法的方式，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(tái)，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，采用基于高斯算法模型進(jìn)行開發(fā)。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)的排放情況及其氣象條件，來分析與推測區(qū)域內(nèi)整體的排放情況。實(shí)現(xiàn)對(duì)VOCs排放區(qū)域整體監(jiān)控，污染物擴(kuò)散趨勢(shì)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(dòng)態(tài)圖表系統(tǒng)等先進(jìn)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)域在線監(jiān)測平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)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。
2、功能特點(diǎn)
2.1實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)入庫系統(tǒng)
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)入庫系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)園區(qū)企業(yè)內(nèi)所有VOCs監(jiān)測點(diǎn)產(chǎn)生的測量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存到監(jiān)測平臺(tái)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心。
2.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)
原始監(jiān)測數(shù)據(jù)，將全部存儲(chǔ)在監(jiān)測平臺(tái)分布式文件系統(tǒng)，用于存儲(chǔ)海量的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。為了滿足和適應(yīng)數(shù)據(jù)量、數(shù)據(jù)特征和查詢處理的不同需求，部分存儲(chǔ)于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中。
2.3實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)
對(duì)監(jiān)測指標(biāo)設(shè)置對(duì)應(yīng)的閥值，超過該值超過一分鐘在第一時(shí)間通過郵件，App推送，或者短信等形式通知行政執(zhí)法人員，給管理部門迅速出動(dòng)，及時(shí)阻止破壞環(huán)境保護(hù)的行為。
2.4數(shù)據(jù)查詢分析應(yīng)用系統(tǒng)
VOCs數(shù)據(jù)查詢分析應(yīng)用提供包括實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析、總量核算、源解析及源強(qiáng)計(jì)算、區(qū)域排放監(jiān)測與預(yù)警、污染源擴(kuò)散預(yù)測及分析等，同時(shí)可查看歷史記錄和分析數(shù)據(jù)等功能。VOCs歷史數(shù)據(jù)查詢處理時(shí)，由于數(shù)據(jù)量巨大，需要調(diào)度使用云計(jì)算技術(shù)管理多臺(tái)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行并行處理。
2.5數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)
在實(shí)際使用中，可能用戶會(huì)對(duì)某一時(shí)間段或者類型的數(shù)據(jù)特別關(guān)心，就可以通過數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)查詢并導(dǎo)出這部分?jǐn)?shù)據(jù)以供使用。
2.6數(shù)據(jù)接口
系統(tǒng)提供Web Service和Json格式數(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(tái)對(duì)接。
2.7監(jiān)測設(shè)備自動(dòng)校準(zhǔn)
采用物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)，建立監(jiān)測數(shù)據(jù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測設(shè)備的自動(dòng)校準(zhǔn)，降低設(shè)備運(yùn)維費(fèi)用，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
3、布點(diǎn)方案
根據(jù)區(qū)域內(nèi)有毒有害氣體分布及特性、環(huán)境敏感區(qū)分布、主導(dǎo)風(fēng)向等因素，結(jié)合園區(qū)原有監(jiān)測站的建設(shè)情況，識(shí)別出大氣突發(fā)環(huán)境事件重點(diǎn)擴(kuò)散途徑，統(tǒng)籌園區(qū)VOCs及惡臭自動(dòng)監(jiān)測站建設(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(duì)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，能夠繪制該區(qū)域不同時(shí)段污染物的擴(kuò)散趨勢(shì)，有利于對(duì)污染物控制進(jìn)行科學(xué)決策。
4、系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
1)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)路線：根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求提供完整的配置系統(tǒng)；
2)靈活的方案配置：可根據(jù)需求擴(kuò)展出多種解決方案；
3)優(yōu)質(zhì)的軟件平臺(tái)：通過中心端軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)多站點(diǎn)數(shù)據(jù)集成、分析、上報(bào)和發(fā)布。
4)科學(xué)的算法技術(shù)：采用高斯煙羽模型，分布式冗余節(jié)點(diǎn)判斷算法實(shí)現(xiàn)對(duì)VOCs排放區(qū)域布點(diǎn)、整體監(jiān)控，污染物擴(kuò)散趨勢(shì)推算，VOCs排放源解析等功能。
5)精確的監(jiān)測數(shù)據(jù)：可同時(shí)監(jiān)測多種污染氣體，具有很高的時(shí)間、空間分辨能力和探測靈敏度；
6)低廉的運(yùn)行成本：可實(shí)時(shí)、連續(xù)、長期運(yùn)行，操作簡單，維護(hù)方便，運(yùn)行成本低；
7)先進(jìn)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。
8)多方位的監(jiān)控方式：由“點(diǎn)源污染防治”向“點(diǎn)面區(qū)三位一體污染聯(lián)防”轉(zhuǎn)變，掌握各企業(yè)污染物的排放情況、園區(qū)整體空氣質(zhì)量及其它變化趨勢(shì)
5、項(xiàng)目效益
5.1社會(huì)效益
園區(qū)大氣污染環(huán)境預(yù)警綜合管理系統(tǒng)試點(diǎn)項(xiàng)目的建設(shè)，將極大地提高化工園區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控、快速預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)能力，有效保障區(qū)域生態(tài)環(huán)境安全和人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)園區(qū)實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定、集約、高效的發(fā)展目標(biāo)，同時(shí)，也將產(chǎn)生良好的應(yīng)用示范作用，為我國其它化工園區(qū)的大氣污染綜合管理預(yù)警體系建設(shè)提供經(jīng)驗(yàn)。因此，項(xiàng)目的建設(shè)實(shí)施將產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益。
5.2環(huán)境效益
化工園區(qū)作為化工產(chǎn)品的生產(chǎn)、研發(fā)基地，生態(tài)環(huán)境、安全生產(chǎn)一直備受關(guān)注。園區(qū)將以本次典型大氣污染環(huán)境監(jiān)測綜合管理系統(tǒng)項(xiàng)目為契機(jī)，進(jìn)一步加強(qiáng)日常污染源監(jiān)控和突發(fā)事件快速預(yù)警響應(yīng)工作，做好“平戰(zhàn)結(jié)合”，努力保障區(qū)域生態(tài)環(huán)境安全，改善區(qū)域環(huán)境質(zhì)量，因此，本項(xiàng)目的環(huán)境效益明顯。
5.3經(jīng)濟(jì)效益
項(xiàng)目完成后園區(qū)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)得到規(guī)避，區(qū)域生態(tài)環(huán)境安全得到充分保障，污染事故的有效控制將大幅減少園區(qū)可能的事故性損失，潛在的經(jīng)濟(jì)效益巨大。此外，園區(qū)將進(jìn)一步以其專業(yè)性、高規(guī)格、生態(tài)、安全、高效的定位獲得更好的發(fā)展平臺(tái)，與國內(nèi)外同類型工業(yè)園區(qū)相比，將具備更強(qiáng)有力的競爭力，將進(jìn)一步促進(jìn)產(chǎn)業(yè)集聚，提升經(jīng)濟(jì)增長質(zhì)量，擴(kuò)大招商引資，吸引資金持續(xù)注入。