什么是霾?

雾霾是雾和霾的总称，其中的霾是造成空气污染的罪魁祸首。霾的核心物质是空气中悬浮的灰尘颗粒，气象学上称为气溶胶颗粒。PM2.5就是直径小于等于2.5微米的污染物颗粒。

不同浓度PM2.5时，人体的吸入量

随着PM2.5浓度的不断增加，每天吸入的颗粒物会大量增加，从而给身体造成严重伤害。

效应：--哮喘、支气管炎、肺癌、心血管疾病……

--WH0《空气质量准则》：PM2.5从10增加到35μg/m3，死亡风险增加15%

研发背景

2013年9月，国务院出台了《大气污染防治行动计划》，各地相继出台地方的清洁空气行动计划，雾霾的监测和防治成为各级环保部门工作的重中之重。

环境空气监测除了应满足环境管理和决策的需求外，还应能够更好地维护和满足公众对空气质量状况的知情权和监督权。

目前针对PM2.5的主要监测手段，是建设专业高精度测量设备站点，但不适合广泛布点，原因如下：

●设备价格昂贵、运维成本高，无法进行高密度布点;

●监测数据只能提供一定参考，无法进行时空动态趋势分析和污染溯源;

●无法帮助环保局实现监管责任的下移;

●难以体现对区县环保部门监管和治理工作的指导作用。

面对上述问题，国家环境保护工业污染源监控工程技术中心结合自己在系统集成、环保物联网、污染源自动监控等领域的成功经验，设计和开发了基于多元监测方法的城市生态环境监控管理系统，并借助北京市通州区环保局大气颗粒物自动监控系统项目的实施，成功将该成果转化，目前该系统已正式为通州环保局应用。作为集技术创新和管理创新于一体的新一代智慧环保模式，该模式在全国尚属首例。

解决方案

本方案采用“网格化布点+多元数据融合+时空数据分析”的模式，设计城市生态环境监控管理系统。

方案优势

●低成本、高效率的大气监测

方案结合了微震荡天平法、β射线法的优点，并应用了基于粒子计数的检测方法——激光散射法，各类监测前端设备实时采集的数据通过无线网络远程传输到系统平台，后台的云数据处理平台，进行有效性验证和模型计算、综合分析，得到最准确和覆盖最全面的大气环境质量数据及其时空动态图，最终实现了低成本、高效率的大气监测。

●污染溯源，指导环保监管和环境执法工作

运用基于GIS的后台数据分析系统，对站点监测到的大气环境质量监测数据进行筛查、校准、统计分析和动态图绘制，实现全区大气颗粒物浓度的时空动态变化趋势分析，进而判断污染来源，追溯污染物扩散趋势，对污染源起到最大程度的监管作用，为环境执法和决策提供直接依据。

●数据挖掘和决策支撑

基于高频度、高密度的监测数据，实现不同区域、不同用地类型、不同时间段的环境空气质量状况的统计分析和对比分析，找出变化规律，找到污染最严重的区域和时间段。结合气象、国土等部门的相关数据，可进行更深入的数据挖掘，为环保乃至区域发展规划提供决策依据。

●环境预警和应急

基于监测数据的突然变化，可识别一些大气环境事故、火灾等突发事件，并在第一时间作出预警和应急响应，从而降低灾害影响。结合气象数据，预测并实时监控污染扩散的范围和方向，为环境应急工作的开展提供技术支撑。

微观站

对于空间面积较大，内部空间异质性较高的城市和地区而言，其环境空气PM2.5浓度的高低是有较大空间差异的。而且，PM2.5有快速形成、快速扩散的特点，小时值的时效性难以满足需求，实时监测十分必要，因此，需要提高监测站布点的空间密度和监测数据采集的时间频度，微观站作为标准站点数据的有效补充，通过网格式布局以及重点位置个性化监控，形成大气监测网络，用于整体把控环境空气参数的时空变化。

技术特点：

●选用罗克佳华自主研发的空气监测设备——“环保眼”系列产品中的室外机，此设备采集模块可插拔灵活组合，实现PM2.5+N的多参数采集，可感知空气中的温度、湿度、PM2.5、PM10、CO(一氧化碳)、O3(臭氧)等空气含量;

●使用成本更低的激光散射法设备，数据量大且空间覆盖面广;

●数据精度90%;

●后台系统的数据有效性验证和后期云平台的数据校准、处理，进一步补充数据精度;

●生成全区的大气环境质量时空动态变化图。

大气环境全参数站

建设标准的无人值守大气全参数监测站，全参数监测子站的建设主要由空气污染自动监测仪、气象参数仪、数据采集仪、条件保证、校准设备、其他办公设备等组成。对空气质量监测参数、气象状况进行连续自动监测，采集、处理和存储监测数据，并按中心计算机指令定时或随时向中心计算机传输监测数据和设备工作状态信息。

可监测数值：

●空气质量六参数：SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5

●气象五参数：温度、湿度、风力、风速、气压

PM2.5标准监测站

根据环保部对PM2.5监测方法的相关标准《环境空气质量标准(GB3095-1996)》、《环境空气质量自动监测技术规范(HJ/T193-2005)》及《PM2.5自动监测仪器技术指标与要求(试行)(2013年版)》建设PM2.5标准监测站，通过对比测试，PM2.5标准监测站监测方法和监测数据精度均符合国家环保部的相关规定。

城市生态环境监控管理系统

本系统对大气监测站数据采集数据进行筛查、校准、统计;应用后台数据分析系统进行采集数据及空间数据融合;应用趋势分析模型对大气颗粒物进行动态趋势分析及展示。实现区域大气颗粒物浓度的时空动态变化趋势分析，进而判断污染来源，追溯污染物扩散趋势，对污染源起到最大程度的监管作用，为环境执法和决策提供直接依据。

技术特点:

●监测数据、空间数据、模型数据融合;

●多端系统支持：Web端、手机端、平板端;

●系统功能高度模块化和组件化;

●提供统一的通信接口;

●统一认证体系，HTTPS权限认证、多层次安全模型;

●支持多种接口和协议，保证各种仪表接入支持;

●系统支持远程自动升级和维护。

WEB端系统介绍：

WEB端系统图：

WEB端功能：

环境分析

通过对全区污染物云图分析，环保部门可以随时掌握不同情况下污染物的成因与变化趋势。例如：污染物传输、污染物扩散、污染物聚集

溯源监管

不同情景下，通过云图的动态展现，追踪不同的污染来源和变化趋势：

云图1显示某区域在不同时期相同时间段内PM2.5浓度明显偏高，说明该区域有规律性的PM2.5持续排放。环保部门对该区域进行排查，通过追溯源头，有针对性的进行执法和治理，实现监测管理联合行动。

污染物变化云图2显示，本次污染是由于污染物从本区的西南部逐步向本区传输，后期本区域内自发性产生的污染物，再次叠加，使污染程度加剧。

污染物变化云图3显示，本次污染是17时左右农村地区的一次污染物聚集的过程。傍晚时，农村地区采暖煤炉集中排放，导致污染物累积。同时，还能看出，由于近年来城中心区燃煤锅炉改造力度加大，城中心区污染物排放强度降低，环境质量好于农村地区。

考核机制

基于众多考核点位数据，环保局制定《清洁空气计划实施情况考核办法》，通过每月进行PM2.5浓度下降横向对比，对各乡镇街道进行PM2.5浓度同比下降考核、排名。同时，还可以分别对每个乡镇的监测点位PM2.5浓度变化进行分析，形成一段时间内，该区域PM2.5浓度变化趋势。

指导实践

基于密布全区的监测数据，为乡镇街道大气污染防治工作提供指导。通过对一段时间的数据分析，可以看出辖区内某个时段，某个区域大气污染物排放变化情况，乡镇就可筛查出各个时段大气污染防治工作的重点，有针对性地安排人员力量，为工作提供科学数据支持。

移动端系统介绍

系统布局完成后，人们走在任何一条街巷，可以随时通过移动端设备APP了解到其所在位置的大气状况，是否有雾霾、PM2.5浓度是多少、对人体有哪些影响、污染源头从哪里过来的;对于环保执法来说，可以通过移动端设备APP在污染物出现的几分钟内就实时定位污染源，从而可以有的放矢。

手机端系统图：

平板端系统图：

来源：罗克佳华