VOC在線監(jiān)測系統(tǒng)

一、背景介紹
1、項目背景
隨著經(jīng)濟的快速發(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)境污染事故時有發(fā)生。同時，隨著公眾環(huán)境意識逐漸增強，各類環(huán)境污染投訴糾紛日益頻繁，因此對環(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。“十三五”規(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，下一步對于環(huán)境質(zhì)量的改善則是對于現(xiàn)有治理設(shè)施和治理手段的檢驗。而對于三個領(lǐng)域治理效果的檢驗，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)基本實現(xiàn)環(huán)境質(zhì)量、重點污染源、生態(tài)狀況監(jiān)測全覆蓋，各級各類監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)互聯(lián)共享，監(jiān)測預(yù)報預(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，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)與動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、動態(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。同時根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用的不同，對數(shù)據(jù)進行橫向的層次劃分，通過應(yīng)用人員層次的不同，對數(shù)據(jù)進行縱向的層次劃分，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“十二五”規(guī)劃的通知》（國發(fā)〔2011〕42號）
《國務(wù)院關(guān)于加強環(huán)境保護重點工作的意見》（國發(fā)〔2011〕35號）
《大氣污染防治行動計劃》（國發(fā)〔2013〕37號）
《環(huán)境保護部 國家發(fā)展改革委 財政部關(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）
《國務(wù)院辦公廳關(guān)于推進應(yīng)急體系重點項目建設(shè)的實施意見》（國辦函〔2013〕3號）
《關(guān)于印發(fā)〈化學(xué)品環(huán)境風(fēng)險防控“十二五”規(guī)劃〉的通知》（環(huán)發(fā)〔2013〕20號）
《國家環(huán)境監(jiān)測“十二五”規(guī)劃》（環(huán)發(fā)〔2011〕112號）
《環(huán)境保護部關(guān)于印發(fā)〈先進的環(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）
《環(huán)境保護部關(guān)于加強化工園區(qū)環(huán)境保護工作的意見》（環(huán)發(fā)〔2012〕54號）
《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）
《環(huán)境保護部關(guān)于加強環(huán)境應(yīng)急管理工作的意見》（環(huán)發(fā)〔2009〕130號）
《環(huán)境保護部關(guān)于印發(fā)〈2013年全國環(huán)境應(yīng)急管理工作要點〉的通知》（環(huán)辦〔2013〕10號）
《中央財政主要污染物減排專項資金管理暫行辦法》（財建〔2007〕67號）
《中央財政主要污染物減排專項資金項目管理暫行辦法》（環(huán)發(fā)〔2007〕67號）
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）
《污染源自動監(jiān)控管理辦法》（總局令第28號）
《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)計與運行管理規(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)沸點來界定哪些物質(zhì)屬于VOC，而最普遍的共識認(rèn)為VOC是指那些沸點等于或低于250℃的化學(xué)物質(zhì)。所以沸點超過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、打印機等；
6.設(shè)計和使用不當(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，應(yīng)用、整合多項智慧環(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行開發(fā)。實時統(tǒng)計各廠區(qū)、監(jiān)測點的監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)，并根據(jù)各監(jiān)測點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。實現(xiàn)對VOCs排放區(qū)域整體監(jiān)控，污染物擴散趨勢推算，排放源解析等功能，同時結(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)等先進技術(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，實現(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。
2、功能特點
2.1實時數(shù)據(jù)入庫系統(tǒng)
實時數(shù)據(jù)入庫系統(tǒng)主要實現(xiàn)園區(qū)企業(yè)內(nèi)所有VOCs監(jiān)測點產(chǎn)生的測量數(shù)據(jù)實時存到監(jiān)測平臺數(shù)據(jù)存儲中心。
2.2數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)
原始監(jiān)測數(shù)據(jù)，將全部存儲在監(jiān)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)。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，部分存儲于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中。
2.3實時預(yù)警系統(tǒng)
對監(jiān)測指標(biāo)設(shè)置對應(yīng)的閥值，超過該值超過一分鐘在第一時間通過郵件，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，及時阻止破壞環(huán)境保護的行為。
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)用提供包括實時監(jiān)控數(shù)據(jù)分析、總量核算、源解析及源強計算、區(qū)域排放監(jiān)測與預(yù)警、污染源擴散預(yù)測及分析等，同時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，由于數(shù)據(jù)量巨大，需要調(diào)度使用云計算技術(shù)管理多臺服務(wù)器節(jié)點進行并行處理。
2.5數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)
在實際使用中，可能用戶會對某一時間段或者類型的數(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)，方便和第三方平臺對接。
2.7監(jiān)測設(shè)備自動校準(zhǔn)
采用物聯(lián)網(wǎng)和云計算技術(shù)，建立監(jiān)測數(shù)據(jù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實現(xiàn)監(jiān)測設(shè)備的自動校準(zhǔn)，降低設(shè)備運維費用，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
3、布點方案
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，識別出大氣突發(fā)環(huán)境事件重點擴散途徑，統(tǒng)籌園區(qū)VOCs及惡臭自動監(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，對所在區(qū)域進行網(wǎng)格劃分，在網(wǎng)格的交點處或中心點設(shè)立監(jiān)測點位，利用分布式冗余節(jié)點判斷算法，去除傳感器冗余節(jié)點，從而降低計算復(fù)雜度，通信開銷及設(shè)備成本。同時能夠準(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)域不同時段污染物的擴散趨勢，有利于對污染物控制進行科學(xué)決策。
4、系統(tǒng)優(yōu)勢
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)需求擴展出多種解決方案；
3)優(yōu)質(zhì)的軟件平臺：通過中心端軟件平臺，實現(xiàn)多站點數(shù)據(jù)集成、分析、上報和發(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)點判斷算法實現(xiàn)對VOCs排放區(qū)域布點、整體監(jiān)控，污染物擴散趨勢推算，VOCs排放源解析等功能。
5)精確的監(jiān)測數(shù)據(jù)：可同時監(jiān)測多種污染氣體，具有很高的時間、空間分辨能力和探測靈敏度；
6)低廉的運行成本：可實時、連續(xù)、長期運行，操作簡單，維護方便，運行成本低；
7)先進的配套軟件：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“點源污染防治”向“點面區(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
5、項目效益
5.1社會效益
園區(qū)大氣污染環(huán)境預(yù)警綜合管理系統(tǒng)試點項目的建設(shè)，將極大地提高化工園區(qū)的風(fēng)險監(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產(chǎn)安全，促進園區(qū)實現(xiàn)安全、穩(wěn)定、集約、高效的發(fā)展目標(biāo)，同時，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。因此，項目的建設(shè)實施將產(chǎn)生巨大的社會效益。
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)項目為契機，進一步加強日常污染源監(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，本項目的環(huán)境效益明顯。
5.3經(jīng)濟效益
項目完成后園區(qū)環(huán)境風(fēng)險得到規(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)濟效益巨大。此外，園區(qū)將進一步以其專業(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，與國內(nèi)外同類型工業(yè)園區(qū)相比，將具備更強有力的競爭力，將進一步促進產(chǎn)業(yè)集聚，提升經(jīng)濟增長質(zhì)量，擴大招商引資，吸引資金持續(xù)注入。