扬尘中粒径分布检测方案(扬尘监测仪)

道路扬尘在线监控解决方案 方 案 计 划 书 天津智易时代科技发展有限公司 2021.01 目录 第一章 项目背景 1 1.1道路扬尘形成的原因 1 1.2政策解读 1 1.3项目依据 2 第二章 项目需求 4 2.1项目形势 4 2.2需求分析 4 第三章 项目设计 6 3.1项目概述 6 3.2设计依据 6 3.3设计原则 7 第四章 系统介绍 9 4.1系统概述 9 4.2系统架构 9 4.3系统优势 11 第五章 云平台介绍 12 5.1实时监测 12 5.2点位管理 12 5.3历史数据查询 12 5.4趋势分析 12 5.5报警记录设置 13 5.6用户管理 13 第六章 硬件设备 14 6.1 ZWIN-YC06系列扬尘在线监测仪 14 6.1.1适用场所 14 6.1.2工作原理 15 6.1.3技术指标 15 6.1.4功能特点 16 6.2 ZWIN-YCB06型β射线法颗粒物监测仪 16 6.2.1适用场所 16 6.2.2工作原理 17 6.2.3技术指标 17 6.2.4功能特点 18 6.3对比分析 19 第七章 成功案例 21 项目背景 1.1道路扬尘形成的原因 道路扬尘，是指公路上的积沉在一定的动力条件（如:风力、机动车碾压或人群活动）的作用下，一次或多次扬起并混合，进入到空气中形成一定粒径分布的颗粒物。 目前公路两侧缺乏统一规划，特有的马路经济现象是造成道路扬尘的主要原因，可以大致分为以下5点： 在公路红线控制区内随意建房、办厂，甚至私填边沟。 车流量大，重载车辆多，车辆遮盖不严，尾气排放剧增。 道路破损严重，修复不及时。 养护资金短缺，养护方式较为落后。 公路沿线在建工地，文明施工意识不强。一些工地未按照标准遮挡，渣土车进出不清洗，无扬尘监测设施、无降尘设施。 1.2政策解读 为积极响应习近平总书记的生态文明思想，严格按照《中共中央国务院关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的意见》、《国务院关于印发打赢蓝天保卫战三年行动计划的通知》（国发〔2018〕22号）、《大气污染防治行动计划》要求，进一步加强城市范围内道路扬尘管控工作。首先，要充分认识道路扬尘管控的工作重要性。其次，要严格落实道路施工的扬尘管控责任，可细分为：建设单位的责任、施工单位的任以及监管部门的责任。然后，积极采取道路施工的防尘、降尘措施。最后，积极推进道路防尘管控，切实强化保障措施。 1.3项目依据 《国务院办公厅关于加强环境监管执法的通知》(国办发〔2014〕56号) 《环境噪声自动监测系统技术要求(暂行)》GB/T20441.4测量传感器第四部分 《中华人民共和国环境保护法》 《中华人民共和国大气污染防治法》 《环境空气质量标准》（GB3095-2012） 《环境空气质量指数（AQI）技术规定（试行）》（HJ633-2012） 项目需求 2.1项目形势 随着国发〔2013〕37号《大气污染防治行动计划》的印发实施，“扬尘污染”也逐步走入我们的视野。在我们生活当中，扬尘随处可见，扬尘可分为：道路扬尘、施工扬尘等。道路扬尘的出现有很大一部分原因是因为我国目前工业化、城镇化的快速发展。随着人们生活品质的提高，私家车、出租车等系列交通工具不断增多，导致污染排放量的大幅增加，有关部门对于道路扬尘的监控力度、治理及管控力度不够，促使污染愈发严重。 2.2需求分析 国家相继出台有关“扬尘污染”方面的政策措施，力求对生态环境做到严格监管，有效治理。且人们也越来越重视环境的优良度，已不再满足于生活舒适，而是对生活的品质有了更高的要求，即“重生态、重环保”。 道路扬尘是城市的主要污染源之一。道路积沉在一定的力的作用下，扬起、沉降，多次反复，形成重复的大气污染。从而影响市民的起居健康及城市的生态环境。因此积极控制扬尘污染成为了我们必须进行的一项工作，依照《中华人民共和国大气污染防治法》要求，加强对道路环境管控，保持道路环境清洁，在重要路段增加搭建扬尘在线监测设备，实时关注各区域路段空气质量，加强道路扬尘管理，抓好扬尘面源污染，做到提前预测及时追踪，在根本上治理扬尘污染。 项目设计 3.1项目概述 长期以来，由于对道路环境的监管无法做到实时有效，导致扬尘污染严重。我们提供了一种可以24小时实时监测、具有视频抓拍且存储功能的解决方案，即由天津智易时代科技发展有限公司自主研发生产的ZWIN-YC06系列扬尘视频在线监测仪和ZWIN-YCB06型β射线法颗粒物监测仪。这两种仪器可将各道路路段区域进行监管，并通过远程数据检测系统将数据搜集、汇总、分析。且仪器是多维一体化设备，我们不仅对扬尘做监管，同时还可以对风速风向、PM2.5、PM10、TSP、光照强度、噪声、温度、湿度等多个参数进行测量，真正实现有效监测管理和标准化执法。 3.2设计依据 扬尘在线监测系统的建设将严格按照国家及地方规范展开，产品也将严格按相关规范要求进行生产、检测出厂，以保证产品符合国家、地方及相关行业的应用要求。本设计依照的相关规范如下： 《公共场所空气中可吸入颗粒物（PM10）测定法-光散射法》WS/T206-2001 《空气中粉尘浓度的光散射式测定法》LD98-1996 《计算机软件开发规范》（GB8566） 《工业计算机监控系统抗干扰技术规范》 《信息技术互连国际标准》（ISO/IEC11801-95） 《电磁兼容性标准》IEC 801 《浪涌（冲击）抗扰度试验》 《电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》 《电气装置安装工程施工及验收规范》 《工业企业通信接地设计规范》 《安全防范工程技术规范》 《环境空气总悬浮颗粒物的测定重量法》（GB/T15432） 《污染源在线自动监控(监测)系统数据传输标准》（HJ/T212-2005） 《环境空气颗粒物（PM10和PM2.5）连续自动监测系统技术要求及检测方法》（HJ653） 《环境空气质量检测点位布设技术规范（试行）》（HJ664） 《电机、低压电器外壳防护等级》（GB1498-78） 《工作场所空气中有害物质监测的采样规范》（GBZ159-2004）  《工作场所空气中粉尘测定》（GBZ/T192-2007） 《防治城市扬尘污染技术规范》（HJ/T393-2007） 3.3设计原则 在扬尘在线监测系统的方案设计中，我们主要遵从以下几个原则： （1）系统可靠性。 在系统设计、设备生产、调试等环节都严格执行国家、行业的有关标准和环保部门相关要求，在设计初期从技术角度保证设备的可靠运行。 （2）系统稳定性。 所有产品均为成熟稳定的产品，在配置成功的情况下能够实现无人值守，且能长时间稳定的工作。以可靠成熟的软件产品为基础，结合具体需求进行配置、定制和二次开发的方式进行实施，系统各环节具备故障分析与恢复和容错的能力，降低风险，以保证项目稳定实施。系统支持多个客户端（包括移动端和PC端）同时浏览、编辑、推送、上传等与数据库的交互式操作；当意外事件发生时，能通过快速的应急处理，实现故障修复，保证数据的完整，避免了重要数据的丢失。 （3）系统扩展开放性。 在初步设计时，就考虑未来良好的扩展性，以降低未来扩展的成本，使系统具有良好的可持续发展性。支持各子系统互连机制，系统可提供二次开发接口，与其它系统、产品进行集成。 （4）系统安全高效性。 系统的程序或文件有能力阻止未授权的使用、访问、篡改，或者毁坏的安全防卫级别，同时系统能轻松完成海量存储的艰巨任务，让数据存储更高效、更安全。 （5）系统易操作性及实用性。 系统的操作简单快捷、环节少，以保证不同文化层次的操作者能够熟练操作。系统有非常强的容错操作能力，使得在各种可能发生的误操作下，不引起系统的混乱。 系统介绍 4.1系统概述 扬尘在线监测系统是一个物联网系统，主要由：感知层、传输层、应用层三部分组成。 感知层：污染源在线监测仪，主要指现场端在线监测设备，包括：颗粒物浓度监测仪、气象五参数监测仪、噪声监测仪和视频监控摄像机，对颗粒物浓度、气象参数、噪声和现场视频进行连续自动在线监测。 传输层：主要指专用传输网络，通常采用有线、无线、3G 等方式传输各种监测数据。 应用层：主要指监控中心，面向不同的客户端系统，在线监测信息监控管理平台可支持各种终端平台通过公网访问，实现基于 Web 端的污染源实时数据在线监测、现场图像和视频的监控、污染源超标报警、以及面向不同管理层的各种管理与统计分析。 4.2系统架构 天津智易时代科技发展有限公司的ZWIN-YC06扬尘视频在线监测系统可以将两个及以上的道路段区域进行连接，多方位监控，并通过无线路由器将数据上传到一个服务器，方便运营商的操作与管理。 下图为扬尘视频在线监测系统的网络拓扑架构图。 HUB：集线器。“HUB”是“中心”的意思，集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。 NVR：网络硬盘录像机（Network Video Recorder）。NVR 最主要的功能是通过网络接收IPC(网络摄像机)设备传输的数字视频码流，并进行存储、管理，从而实现网络化带来的分布式架构优势。简单来说，通过 NVR可以同时观看、浏览、回放、管理、存储多个网络摄像机。摆脱了电脑硬件的牵绊，再也不用面临安装软件的繁琐。 DTU ：数据传输单元 (Data Transfer unit)。是专门用于将串口数据转换为IP 数据或将 IP 数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。 Router：路由器，又称网关设备（Gateway）。是用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器的路由功能来完成。因此，路由器具有判断网络地址和选择 IP 路径的功能，它能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网，路由器只接受源站或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备。 4.3系统优势 扬尘视频在线监测系统基于对城市扬尘污染监控管理的需求而设计，系统优势主要体现在以下7点： 监测终端系统集成了总悬浮颗粒物、PM10、PM2.5、温度、湿度、噪声、光照强度、风向和风速等多个环境参数。 24 小时在线连续监测，全天候提供各路段的空气质量数据、图像、视频记录。 超过报警值时能自动启动监控设备，进行视频抓拍记录，具有多参数、实时性、智能化等特性。 通过传感网、无线网、因特网这三大网络传输数据，快速便捷地更新实时监测数据。 基于云计算的数据中心平台汇集了不同区域、不同时段的监测数据、视频记录，具有海量存储空间。 系统可进行多维度、多时空的数据统计分析，便于管理部门有序开展工作，同时也为建立道路扬尘环境污染控制标准积累数据，以推动对空气污染的长效管理。 视频具有实时自动、智能的抓拍、存储功能，而且还具有视频扬尘叠加功能。 云平台介绍 扬尘视频在线监测系统支持远程视频监控和扬尘在线监测。首先打开网址，进入天津智易时代在线监测系统的平台，输入用户名、密码进行登录。 登录进入扬尘视频在线监测系统界面后，可以清楚的看到界面显示分为两部分：一是左侧实时视频画面；二是右侧平台主页面，其中主页面包含 6 个功能模块，分别是实时监测、点位管理、数据查询、趋势分析、报警记录、用户管理。 5.1实时监测 通过系统首页左侧主菜单可以查看到系统实时监测的数据信息，利用 GIS地图位置呈现功能，可结合电子地图确切的知道每个设备所在位置，通过点击地图上的设备图标可查看设备所配备各项传感器采集的实时监测因子，包括颗粒物、气象参数、视频等。双击视频播放界面可以实现放大或缩小，方便用户直观查看区域内所有监测点的部署情况和环境质量状况，实现了实时、远程、自动监控颗粒物浓度以及现场视频、图像的采集功能，而且还具有视频扬尘叠加功能。 5.2点位管理 在主菜单栏的第二项功能模块是点位管理，点开点位管理栏，我们可以看到在表格的上方是添加点位的选择，可根据需要添加点位，按要求填入序号、点位编号、点位名称、详细地址，并在启用设备一栏打上对勾启动设备，还可以在地理位置一栏选择查看与变更选项， 导出数据打印时支持选用 JPG 图片、PDF、EXCEL、WORD 文档多种格式，下一栏是添加时间，以及相关操作包括：编辑、删除、预警设置。 5.3历史数据查询 系统提供历史数据查询功能，用户通过设置时间类型、点位名称、查询时间选项后，即可查看到所选择点位的历史数据信息，包括各项监测因子、数据更新时间等，查询结果支持选用EXCEL文档形式导出。 5.4趋势分析 数据展示支持折线图、柱状图、表格等多种形式，展示的内容为各项监测因子浓度的实时与历史分钟值、小时值，方便用户查看时间段内各项监测因子变化趋势，同时可以进行监测点位之间的各项参数的对比分析，用户可以自主设定展示的时间区间，导出打印时支持选用 JPG 图片、PDF、EXCEL、WORD文档多种格式。 5.5报警记录设置 污染物浓度预警设置，是针对污染物一旦超过某一数值系统会自动给使用者发送预警提示信息的一种设置。一旦各项监测因子浓度出现异常波动时，系统启动超标报警，当达到预警设置后会发出报警信号。 通过报警记录，可以清楚的知道发出报警的点位名称、报警时间以及各个监测数据的比较。监测数据包括：实时数值、限值以及倍数。数据显示清楚直观，而且对于搜集到的用户数据，报警记录还可以存储一段时间，在一定时间内随时查询分析，也可以和之前、之后的数据、或者其他点位做对比。 5.6用户管理 对于不同的角色设置相应权限管理，一个角色关联了一套操作权限。目前系统共提供了三种操作权限： 系统用户：拥有系统的所有功能操作权限。 管理用户：拥有部分业务相关的功能操作权限。 普通用户：只能进行系统中相关内容的查询操作。 系统实现不同级别操作人员对数据访问范围和数据读写性的严格控制，建立统一用户管理平台，实现所有用户的身份管理，包括：用户个人身份信息、角色信息、电子邮箱、个人账号和密码。 面对不同的用户我们提供不同的数据服务，在遇到环境污染超标时，我们第一时间通过数据、图像以及视频抓拍等取证，并通知相关部门对该区域进行督查，第一时间发现该问题并加以改善，实现了道路扬尘污染在线监测、管理一体化，提升了科学管理的效率和能力。 第六章 硬件设备 目前我们扬尘监测终端设备主要有ZWIN-YC06系列扬尘在线监测仪和ZWIN-YCB06型β射线法颗粒物监测仪两种。 6.1 ZWIN-YC06系列扬尘在线监测仪 ZWIN-YC06系列扬尘在线监测仪可监测PM2.5、PM10、噪声、风速、温湿度等多个环境监测因素，是集成颗粒物在线监测仪、数据采集板及信息平台等技术为一体的开放式污染源在线监测终端。目前该系列有以下几种设备型号：ZWIN-YC06、ZWIN-YC06-W、ZWIN-YC06-L、ZWIN-YC06-N。 6.1.1适用场所 该仪器长期广泛适用于环境空气颗粒物的浓度监测，如 PM10，PM2.5，TSP（选配不同的采样切割头）等。 建筑扬尘、沙石场、堆煤场、秸秆焚烧等无组织烟尘污染源排放。 居民区、商业区、道路交通、施工区域等的环境空气质量的在线实时的自动监控。 6.1.2工作原理 ZWIN-YC06系列扬尘在线监测仪采用的是激光散射法测量测量扬尘浓度。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气颗粒分布浓度测量系统。 系统巧妙设计光敏感区作为粒子散射发生的场所，当粒子经过聚焦激光所形成的光敏感区后，粒子散射的光被探测窗口上的微光电探测器收集，微光电探测器把接收的光强度信号快速、准确的转化为等量电压信号，信号的密集度对应于粒子的单位浓度值，无组织颗粒物浓度值进行系数转换后通过数据接口实时输出。如下图所示。 6.1.3技术指标 名称 指标 供电方式 市政供电（220V） 工作环境温度要求 -20～55℃ 工作环境湿度要求 15%RH～95%RH PM10测量范围 0-10000㎍/㎥（可选配） 检出限 20㎍/㎥；分辨率：1㎍/㎥ 温度测量范围 -20～55℃；检出限：1℃；最小分辨率：±1℃ 湿度测量范围 5～95%RH；检出限：1%RH；最小分辨率：±1%RH 风向测量范围 0~359°；测量精度：±5° 6.1.4功能特点 采用激光散射法测量扬尘颗粒物，响应速度快，量程范围宽。 具有整点、连续、实时三种采样模式，且具有视频抓拍及存储功能。 具有标准方法校准及自修正校准组合式校准功能。 具有设备信息管理、数据管理及数据质控功能，方便大批量设备运行管理。 监测设备因故障不能正常使用，在软件平台中具有自动报警功能，便于管理和维护。 具有 GPS 定位，无线数据传输功能。 利用扩散式测量技术，避免采样过程中吸附及材料干扰。 具有量程漂移及交叉干扰自修正功能。 实时在线监测，具有自动监控和报警功能。 系统由智能控制器自动控制，节省人工成本。 具有视频叠加效果，可实时调出监控画面，既显示点位名称，又可在视频中叠加各项实时监测数据，实现可视化数据管理。 6.2 ZWIN-YCB06型β射线法颗粒物监测仪 ZWIN-YCB06 型β射线分析仪/颗粒物浓度监测仪采用了β射线衰减的原理对粒子进行监测，可以实时监测环境大气中 PM2.5、PM10、TSP 颗粒物等的浓度水平。该仪器是目前国内各地使用最成功的一套监测平台系统。 6.2.1适用场所 该仪器长期广泛适用于环境空气颗粒物的浓度监测，如 PM10，PM2.5，TSP（选配不同的采样切割头）等。 建筑扬尘、沙石场、堆煤场、秸秆焚烧等无组织烟尘污染源排放。 居民区、商业区、道路交通、施工区域等的环境空气质量的在线实时的自动监控。 6.2.2工作原理 颗粒物（PM10/PM2.5）监测仪是根据β射线吸收原理设计的。β射线是一种高速电子流，当它穿透物质后，部分被吸收，导致强度衰减。在一定条件下，其衰减量的大小仅与吸收物质的质量有关，而与吸收物质的其它物化特性（如颗粒物分散度、颜色、光泽、形状等）无关，所以能直接测量大气颗粒物的质量浓度。 将强度恒定的β射线源在颗粒物采集前后分别两次穿过清洁滤纸和采集有颗粒物的滤纸，根据两次β射线被吸收的变化量来求得收集在滤纸上的颗粒物的质量。用闪烁计数器作为检测器对β射线通量进行计数，其计数频率的变化可表征β射线强度的变化，测量结果只取决于两次计数的比值和质量吸收系数，与β源的原始强度无关。 6.2.3技术指标 名称 指标 供电方式 市政供电（220V） 工作环境温度要求 -20～55℃ 工作环境湿度要求 15%RH～95%RH 最低检出限 5㎍/㎥ 平行性 ≤5㎍/㎥（监测日均值小于70㎍/㎥），≤7%（监测日均值大于70㎍/㎥） 标准膜重复性 ±2%校准膜标称值 测量范围 0~10000㎍/㎥（可选配） 采样流量稳定性（24h） ±2% 采样流量准确度（1h） ±2% 空白滤纸重复性 ≤1% 6.2.4功能特点 采用β射线吸收原理进行测量，测量结果准确可靠。 仪器体积小、内置采样泵，在户外运行，无需建设站房。 整点、连续、实时三种采样模式。 小时值采样时间不少于 45 分钟，日均值采样时间不少于 20 个小时。 触摸液晶显示分析仪采用 5.7 寸大屏幕液晶显示，全中文菜单、Windows 图形界面，操作方便。 过程记录可存储近期有效的校准或维护过程的历史信息，含 USB 接口，方便数据导出。 RS232 数字输出，可通过数据采集仪进行计算机远程通讯，实现遥控监测。 具有自动除湿和温度补偿功能。 具有自主知识产权的嵌入式计算机和实时操作系统控制运行。 独特的 ODH 外部动态露点控制系统，提高了气溶胶传输效率。 监测仪独特的结构设计，采样与分析在同一通道，避免了走纸造成误差。 监测仪能提供各种在线的运行参数，可输出至上位机，也可接受指令运行。 采用质量流量计测量流量，恒定流量采样，保证了测量精度。 内部故障自动诊断和报警提示，也可以通过远程诊断并修复错误。 系统断电后来电自动重新启动，恢复正常工作。 6.3对比分析 下图是天津智易时代科技发展有限公司两种终端设备的测量方式与市面其它设备测量方式的对比。 对比项 激光散射法 β射线法 称重法 振荡天平法 实时在线监测 支持 支持 不支持 支持 数据形成时间 1分钟 大于1小时 大于1小时 大于48小时 取样方式 光谱照射 滤膜照射 滤膜称重 称重 取样周期 实时 1小时 48小时 1小时 测点移机方便性 方便 不方便 不方便 不方便 维护频率 3-6个月 一周 24小时 一周 市面价格 中低（3万～8万） 中高（8万～20万） 低（1万~3万） 高（50万~100万） 首先我们可以清楚的看出，目前我们自主研发的两种设备均支持在线实时监测，数据形成时间低于测量其他方式。其次我们设备的取样周期小于其他测量方式，在移动方便性上，我们的设备方便移动，具体可根据测试环境做出选择。然后我们设备的维护频率低于其他测量方式的维护频率，稳定性更好，维护频率周期更长。最后在价格上，我们的设备价格相对低于其他产品，且实用性更高。 通过以上分析可以看出，无论是从实用角度出发还是从经济角度出发，以激光散射法和β射线法为基础的设备是为监测环境中的首选。且我们的设备在数据监测标准上也是严格按照国家及地方政府的监测标准，经过长时间和大量道路段现场的数据对比，天津智易时代科技发展有限公司监测设备与国控点发布的PM10数据对比误差已控制在20%以内。 第七章 成功案例 道路扬尘在线监控解决方案第一章  项目背景1.1道路扬尘形成的原因道路扬尘，是指公路上的积沉在一定的动力条件（如:风力、机动车碾压或人群活动）的作用下，一次或多次扬起并混合，进入到空气中形成一定粒径分布的颗粒物。目前公路两侧缺乏统一规划，特有的马路经济现象是造成道路扬尘的主要原因，可以大致分为以下5点：（1）在公路红线控制区内随意建房、办厂，甚至私填边沟。（2）车流量大，重载车辆多，车辆遮盖不严，尾气排放剧增。（3）道路破损严重，修复不及时。（4）养护资金短缺，养护方式较为落后。（5）公路沿线在建工地，文明施工意识不强。一些工地未按照标准遮挡，渣土车进出不清洗，无扬尘监测设施、无降尘设施。1.2政策解读 为积极响应习近平总书记的生态文明思想，严格按照《中共中央国务院关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的意见》、《国务院关于印发打赢蓝天保卫战三年行动计划的通知》（国发〔2018〕22号）、《大气污染防治行动计划》要求，进一步加强城市范围内道路扬尘管控工作。首先，要充分认识道路扬尘管控的工作重要性。其次，要严格落实道路施工的扬尘管控责任，可细分为：建设单位的责任、施工单位的任以及监管部门的责任。然后，积极采取道路施工的防尘、降尘措施。最后，积极推进道路防尘管控，切实强化保障措施。1.3项目依据（1）《国务院办公厅关于加强环境监管执法的通知》(国办发〔2014〕56号)（2）《环境噪声自动监测系统技术要求(暂行)》GB/T20441.4测量传感器第四部分（3）《中华人民共和国环境保护法》（4）《中华人民共和国大气污染防治法》（5）《环境空气质量标准》（GB3095-2012）（6）《环境空气质量指数（AQI）技术规定（试行）》（HJ633-2012） 第二章  项目需求2.1项目形势随着国发〔2013〕37号《大气污染防治行动计划》的印发实施，“扬尘污染”也逐步走入我们的视野。在我们生活当中，扬尘随处可见，扬尘可分为：道路扬尘、施工扬尘等。道路扬尘的出现有很大一部分原因是因为我国目前工业化、城镇化的快速发展。随着人们生活品质的提高，私家车、出租车等系列交通工具不断增多，导致污染排放量的大幅增加，有关部门对于道路扬尘的监控力度、治理及管控力度不够，促使污染愈发严重。 2.2需求分析国家相继出台有关“扬尘污染”方面的政策措施，力求对生态环境做到严格监管，有效治理。且人们也越来越重视环境的优良度，已不再满足于生活舒适，而是对生活的品质有了更高的要求，即“重生态、重环保”。道路扬尘是城市的主要污染源之一。道路积沉在一定的力的作用下，扬起、沉降，多次反复，形成重复的大气污染。从而影响市民的起居健康及城市的生态环境。因此积极控制扬尘污染成为了我们必须进行的一项工作，依照《中华人民共和国大气污染防治法》要求，加强对道路环境管控，保持道路环境清洁，在重要路段增加搭建扬尘在线监测设备，实时关注各区域路段空气质量，加强道路扬尘管理，抓好扬尘面源污染，做到提前预测及时追踪，在根本上治理扬尘污染。第三章  项目设计3.1项目概述长期以来，由于对道路环境的监管无法做到实时有效，导致扬尘污染严重。我们提供了一种可以24小时实时监测、具有视频抓拍且存储功能的解决方案，即由天津智易时代科技发展有限公司自主研发生产的ZWIN-YC06系列扬尘视频在线监测仪和ZWIN-YCB06型β射线法颗粒物监测仪。这两种仪器可将各道路路段区域进行监管，并通过远程数据检测系统将数据搜集、汇总、分析。且仪器是多维一体化设备，我们不仅对扬尘做监管，同时还可以对风速风向、PM2.5、PM10、TSP、光照强度、噪声、温度、湿度等多个参数进行测量，真正实现有效监测管理和标准化执法。3.2设计依据扬尘在线监测系统的建设将严格按照国家及地方规范展开，产品也将严格按相关规范要求进行生产、检测出厂，以保证产品符合国家、地方及相关行业的应用要求。本设计依照的相关规范如下：（1）《公共场所空气中可吸入颗粒物（PM10）测定法-光散射法》WS/T206-2001（2）《空气中粉尘浓度的光散射式测定法》LD98-1996（3）《计算机软件开发规范》（GB8566）（4）《工业计算机监控系统抗干扰技术规范》（5）《信息技术互连国际标准》（ISO/IEC11801-95）（6）《电磁兼容性标准》IEC 801（7）《浪涌（冲击）抗扰度试验》（8）《电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》（9）《电气装置安装工程施工及验收规范》（10）《工业企业通信接地设计规范》（11）《安全防范工程技术规范》（12）《环境空气总悬浮颗粒物的测定重量法》（GB/T15432）（13）《污染源在线自动监控(监测)系统数据传输标准》（HJ/T212-2005）（14）《环境空气颗粒物（PM10和PM2.5）连续自动监测系统技术要求及检测方法》（HJ653）（15）《环境空气质量检测点位布设技术规范（试行）》（HJ664）（16）《电机、低压电器外壳防护等级》（GB1498-78）（17）《工作场所空气中有害物质监测的采样规范》（GBZ159-2004） （18）《工作场所空气中粉尘测定》（GBZ/T192-2007）（19）《防治城市扬尘污染技术规范》（HJ/T393-2007）3.3设计原则在扬尘在线监测系统的方案设计中，我们主要遵从以下几个原则：（1）系统可靠性。在系统设计、设备生产、调试等环节都严格执行国家、行业的有关标准和环保部门相关要求，在设计初期从技术角度保证设备的可靠运行。（2）系统稳定性。所有产品均为成熟稳定的产品，在配置成功的情况下能够实现无人值守，且能长时间稳定的工作。以可靠成熟的软件产品为基础，结合具体需求进行配置、定制和二次开发的方式进行实施，系统各环节具备故障分析与恢复和容错的能力，降低风险，以保证项目稳定实施。系统支持多个客户端（包括移动端和PC端）同时浏览、编辑、推送、上传等与数据库的交互式操作；当意外事件发生时，能通过快速的应急处理，实现故障修复，保证数据的完整，避免了重要数据的丢失。（3）系统扩展开放性。在初步设计时，就考虑未来良好的扩展性，以降低未来扩展的成本，使系统具有良好的可持续发展性。支持各子系统互连机制，系统可提供二次开发接口，与其它系统、产品进行集成。（4）系统安全高效性。系统的程序或文件有能力阻止未授权的使用、访问、篡改，或者毁坏的安全防卫级别，同时系统能轻松完成海量存储的艰巨任务，让数据存储更高效、更安全。（5）系统易操作性及实用性。系统的操作简单快捷、环节少，以保证不同文化层次的操作者能够熟练操作。系统有非常强的容错操作能力，使得在各种可能发生的误操作下，不引起系统的混乱。第四章  系统介绍4.1系统概述扬尘在线监测系统是一个物联网系统，主要由：感知层、传输层、应用层三部分组成。（1）感知层：污染源在线监测仪，主要指现场端在线监测设备，包括：颗粒物浓度监测仪、气象五参数监测仪、噪声监测仪和视频监控摄像机，对颗粒物浓度、气象参数、噪声和现场视频进行连续自动在线监测。（2）传输层：主要指专用传输网络，通常采用有线、无线、3G 等方式传输各种监测数据。（3）应用层：主要指监控中心，面向不同的客户端系统，在线监测信息监控管理平台可支持各种终端平台通过公网访问，实现基于 Web 端的污染源实时数据在线监测、现场图像和视频的监控、污染源超标报警、以及面向不同管理层的各种管理与统计分析。4.2系统架构天津智易时代科技发展有限公司的ZWIN-YC06扬尘视频在线监测系统可以将两个及以上的道路段区域进行连接，多方位监控，并通过无线路由器将数据上传到一个服务器，方便运营商的操作与管理。HUB：集线器。“HUB”是“中心”的意思，集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。 NVR：网络硬盘录像机（Network Video Recorder）。NVR 最主要的功能是通过网络接收IPC(网络摄像机)设备传输的数字视频码流，并进行存储、管理，从而实现网络化带来的分布式架构优势。简单来说，通过 NVR可以同时观看、浏览、回放、管理、存储多个网络摄像机。摆脱了电脑硬件的牵绊，再也不用面临安装软件的繁琐。DTU ：数据传输单元 (Data Transfer unit)。是专门用于将串口数据转换为IP 数据或将 IP 数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。 Router：路由器，又称网关设备（Gateway）。是用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器的路由功能来完成。因此，路由器具有判断网络地址和选择 IP 路径的功能，它能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网，路由器只接受源站或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备。 4.3系统优势扬尘视频在线监测系统基于对城市扬尘污染监控管理的需求而设计，系统优势主要体现在以下7点： （1）监测终端系统集成了总悬浮颗粒物、PM10、PM2.5、温度、湿度、噪声、光照强度、风向和风速等多个环境参数。（2）24 小时在线连续监测，全天候提供各路段的空气质量数据、图像、视频记录。（3）超过报警值时能自动启动监控设备，进行视频抓拍记录，具有多参数、实时性、智能化等特性。（4）通过传感网、无线网、因特网这三大网络传输数据，快速便捷地更新实时监测数据。（5）基于云计算的数据中心平台汇集了不同区域、不同时段的监测数据、视频记录，具有海量存储空间。（6）系统可进行多维度、多时空的数据统计分析，便于管理部门有序开展工作，同时也为建立道路扬尘环境污染控制标准积累数据，以推动对空气污染的长效管理。（7）视频具有实时自动、智能的抓拍、存储功能，而且还具有视频扬尘叠加功能。 第五章  云平台介绍扬尘视频在线监测系统支持远程视频监控和扬尘在线监测。首先打开网址，进入天津智易时代在线监测系统的平台，输入用户名、密码进行登录。登录进入扬尘视频在线监测系统界面后，可以清楚的看到界面显示分为两部分：一是左侧实时视频画面；二是右侧平台主页面，其中主页面包含 6 个功能模块，分别是实时监测、点位管理、数据查询、趋势分析、报警记录、用户管理。5.1实时监测通过系统首页左侧主菜单可以查看到系统实时监测的数据信息，利用 GIS地图位置呈现功能，可结合电子地图确切的知道每个设备所在位置，通过点击地图上的设备图标可查看设备所配备各项传感器采集的实时监测因子，包括颗粒物、气象参数、视频等。双击视频播放界面可以实现放大或缩小，方便用户直观查看区域内所有监测点的部署情况和环境质量状况，实现了实时、远程、自动监控颗粒物浓度以及现场视频、图像的采集功能，而且还具有视频扬尘叠加功能。5.2点位管理在主菜单栏的第二项功能模块是点位管理，点开点位管理栏，我们可以看到在表格的上方是添加点位的选择，可根据需要添加点位，按要求填入序号、点位编号、点位名称、详细地址，并在启用设备一栏打上对勾启动设备，还可以在地理位置一栏选择查看与变更选项， 导出数据打印时支持选用 JPG 图片、PDF、EXCEL、WORD 文档多种格式，下一栏是添加时间，以及相关操作包括：编辑、删除、预警设置。5.3历史数据查询系统提供历史数据查询功能，用户通过设置时间类型、点位名称、查询时间选项后，即可查看到所选择点位的历史数据信息，包括各项监测因子、数据更新时间等，查询结果支持选用EXCEL文档形式导出。5.4趋势分析数据展示支持折线图、柱状图、表格等多种形式，展示的内容为各项监测因子浓度的实时与历史分钟值、小时值，方便用户查看时间段内各项监测因子变化趋势，同时可以进行监测点位之间的各项参数的对比分析，用户可以自主设定展示的时间区间，导出打印时支持选用 JPG 图片、PDF、EXCEL、WORD文档多种格式。5.5报警记录设置污染物浓度预警设置，是针对污染物一旦超过某一数值系统会自动给使用者发送预警提示信息的一种设置。一旦各项监测因子浓度出现异常波动时，系统启动超标报警，当达到预警设置后会发出报警信号。通过报警记录，可以清楚的知道发出报警的点位名称、报警时间以及各个监测数据的比较。监测数据包括：实时数值、限值以及倍数。数据显示清楚直观，而且对于搜集到的用户数据，报警记录还可以存储一段时间，在一定时间内随时查询分析，也可以和之前、之后的数据、或者其他点位做对比。5.6用户管理对于不同的角色设置相应权限管理，一个角色关联了一套操作权限。目前系统共提供了三种操作权限：（1）系统用户：拥有系统的所有功能操作权限。 （2）管理用户：拥有部分业务相关的功能操作权限。 （3）普通用户：只能进行系统中相关内容的查询操作。 系统实现不同级别操作人员对数据访问范围和数据读写性的严格控制，建立统一用户管理平台，实现所有用户的身份管理，包括：用户个人身份信息、角色信息、电子邮箱、个人账号和密码。面对不同的用户我们提供不同的数据服务，在遇到环境污染超标时，我们第一时间通过数据、图像以及视频抓拍等取证，并通知相关部门对该区域进行督查，第一时间发现该问题并加以改善，实现了道路扬尘污染在线监测、管理一体化，提升了科学管理的效率和能力。第六章  硬件设备目前我们扬尘监测终端设备主要有ZWIN-YC06系列扬尘在线监测仪和ZWIN-YCB06型β射线法颗粒物监测仪两种。6.1 ZWIN-YC06系列扬尘在线监测仪ZWIN-YC06系列扬尘在线监测仪可监测PM2.5、PM10、噪声、风速、温湿度等多个环境监测因素，是集成颗粒物在线监测仪、数据采集板及信息平台等技术为一体的开放式污染源在线监测终端。6.1.1适用场所该仪器长期广泛适用于环境空气颗粒物的浓度监测，如 PM10，PM2.5，TSP（选配不同的采样切割头）等。（1）建筑扬尘、沙石场、堆煤场、秸秆焚烧等无组织烟尘污染源排放。（2）居民区、商业区、道路交通、施工区域等的环境空气质量的在线实时的自动监控。6.1.2工作原理ZWIN-YC06系列扬尘在线监测仪采用的是激光散射法测量测量扬尘浓度。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气颗粒分布浓度测量系统。系统巧妙设计光敏感区作为粒子散射发生的场所，当粒子经过聚焦激光所形成的光敏感区后，粒子散射的光被探测窗口上的微光电探测器收集，微光电探测器把接收的光强度信号快速、准确的转化为等量电压信号，信号的密集度对应于粒子的单位浓度值，无组织颗粒物浓度值进行系数转换后通过数据接口实时输出。6.1.3技术指标名称指标供电方式市政供电（220V）工作环境温度要求-20～55℃工作环境湿度要求15%RH～95%RHPM10测量范围0-10000㎍/㎥（可选配）检出限20㎍/㎥；分辨率：1㎍/㎥温度测量范围-20～55℃；检出限：1℃；最小分辨率：±1℃湿度测量范围5～95%RH；检出限：1%RH；最小分辨率：±1%RH风向测量范围0~359°；测量精度：±5°6.1.4功能特点（1）采用激光散射法测量扬尘颗粒物，响应速度快，量程范围宽。（2）具有整点、连续、实时三种采样模式，且具有视频抓拍及存储功能。（3）具有标准方法校准及自修正校准组合式校准功能。（4）具有设备信息管理、数据管理及数据质控功能，方便大批量设备运行管理。（5）监测设备因故障不能正常使用，在软件平台中具有自动报警功能，便于管理和维护。（6）具有 GPS 定位，无线数据传输功能。 （7）利用扩散式测量技术，避免采样过程中吸附及材料干扰。（8）具有量程漂移及交叉干扰自修正功能。（9）实时在线监测，具有自动监控和报警功能。（10）系统由智能控制器自动控制，节省人工成本。（11）具有视频叠加效果，可实时调出监控画面，既显示点位名称，又可在视频中叠加各项实时监测数据，实现可视化数据管理。6.2 ZWIN-YCB06型β射线法颗粒物监测仪ZWIN-YCB06 型β射线分析仪/颗粒物浓度监测仪采用了β射线衰减的原理对粒子进行监测，可以实时监测环境大气中 PM2.5、PM10、TSP 颗粒物等的浓度水平。该仪器是目前国内各地使用最成功的一套监测平台系统。6.2.1适用场所该仪器长期广泛适用于环境空气颗粒物的浓度监测，如 PM10，PM2.5，TSP（选配不同的采样切割头）等。（1）建筑扬尘、沙石场、堆煤场、秸秆焚烧等无组织烟尘污染源排放。（2）居民区、商业区、道路交通、施工区域等的环境空气质量的在线实时的自动监控。6.2.2工作原理颗粒物（PM10/PM2.5）监测仪是根据β射线吸收原理设计的。β射线是一种高速电子流，当它穿透物质后，部分被吸收，导致强度衰减。在一定条件下，其衰减量的大小仅与吸收物质的质量有关，而与吸收物质的其它物化特性（如颗粒物分散度、颜色、光泽、形状等）无关，所以能直接测量大气颗粒物的质量浓度。将强度恒定的β射线源在颗粒物采集前后分别两次穿过清洁滤纸和采集有颗粒物的滤纸，根据两次β射线被吸收的变化量来求得收集在滤纸上的颗粒物的质量。用闪烁计数器作为检测器对β射线通量进行计数，其计数频率的变化可表征β射线强度的变化，测量结果只取决于两次计数的比值和质量吸收系数，与β源的原始强度无关。 6.2.3技术指标名称指标供电方式市政供电（220V）工作环境温度要求-20～55℃工作环境湿度要求15%RH～95%RH最低检出限5㎍/㎥平行性≤5㎍/㎥（监测日均值小于70㎍/㎥），≤7%（监测日均值大于70㎍/㎥）标准膜重复性±2%校准膜标称值测量范围0~10000㎍/㎥（可选配）采样流量稳定性（24h）±2%采样流量准确度（1h）±2%空白滤纸重复性≤1%6.2.4功能特点（1）采用β射线吸收原理进行测量，测量结果准确可靠。（2）仪器体积小、内置采样泵，在户外运行，无需建设站房。（3）整点、连续、实时三种采样模式。（4）小时值采样时间不少于 45 分钟，日均值采样时间不少于 20 个小时。（5）触摸液晶显示分析仪采用 5.7 寸大屏幕液晶显示，全中文菜单、Windows 图形界面，操作方便。（6）过程记录可存储近期有效的校准或维护过程的历史信息，含 USB 接口，方便数据导出。（7）RS232 数字输出，可通过数据采集仪进行计算机远程通讯，实现遥控监测。（8）具有自动除湿和温度补偿功能。（9）具有自主知识产权的嵌入式计算机和实时操作系统控制运行。（10）独特的 ODH 外部动态露点控制系统，提高了气溶胶传输效率。（11）监测仪独特的结构设计，采样与分析在同一通道，避免了走纸造成误差。（12）监测仪能提供各种在线的运行参数，可输出至上位机，也可接受指令运行。（13）采用质量流量计测量流量，恒定流量采样，保证了测量精度。（14）内部故障自动诊断和报警提示，也可以通过远程诊断并修复错误。（15）系统断电后来电自动重新启动，恢复正常工作。 6.3对比分析下图是天津智易时代科技发展有限公司两种终端设备的测量方式与市面其它设备测量方式的对比。对比项激光散射法β射线法称重法振荡天平法实时在线监测支持支持不支持支持数据形成时间1分钟大于1小时大于1小时大于48小时取样方式光谱照射滤膜照射滤膜称重称重取样周期实时1小时48小时1小时测点移机方便性方便不方便不方便不方便维护频率3-6个月一周24小时一周市面价格中低（3万～8万）中高（8万～20万）低（1万~3万）高（50万~100万） 首先我们可以清楚的看出，目前我们自主研发的两种设备均支持在线实时监测，数据形成时间低于测量其他方式。其次我们设备的取样周期小于其他测量方式，在移动方便性上，我们的设备方便移动，具体可根据测试环境做出选择。然后我们设备的维护频率低于其他测量方式的维护频率，稳定性更好，维护频率周期更长。最后在价格上，我们的设备价格相对低于其他产品，且实用性更高。通过以上分析可以看出，无论是从实用角度出发还是从经济角度出发，以激光散射法和β射线法为基础的设备是为监测环境中的首选。且我们的设备在数据监测标准上也是严格按照国家及地方政府的监测标准，经过长时间和大量道路段现场的数据对比，天津智易时代科技发展有限公司监测设备与国控点发布的PM10数据对比误差已控制在20%以内。