1、适用范围或应用领域
化工园区环境监测及环境管理
2、技术简介
1）本系统通过建设自动化、网络化、智能化和信息化的预警体系，实现突发环境事件的及时发现、及时响应和准确预警，将显著降低化工园区对周边居民的健康风险和环境风险，避免或减少因突发环境事件直接或间接导致的人身和财产损失。
2） 以化工园区为整体，集中财力、物力建设重点区域风险预警、防控和应急管理体系，减少各个企业在大气污染防控、有毒有害气体风险预警方面的重复、低效的环保投入，可以充分发挥资金的使用效率，产生规模效益。
3）本系统的实施将对国家重点化工园区大气污染防控、有毒有害气体风险预警监测网络建设产生有力的示范效应。通过试点项目建设，探讨适合不同类型园区的气体污染在线立体防控系统建设模式。
3、工艺路线及参数或技术原理
工业园区气体污染在线立体防控系统主要由厂界监测微型站、挥发性有机物（VOCs）在线监测系统、排放源管理信息系统、网格化区域气体污染监测预警系统、动态溯源分析建模和有毒有害气体环境风险预警系统组成。
通过建设布点科学、配置完备的区域（厂界）在线监测网络，实现对企业大气特征污染因子、有毒有害气体的实时在线监测与预警监管，全面掌握监测企业重点污染源的排放数据，快速捕捉污染物的异常排放行为，达到实时预警；同时结合大数据、神经网络等方法，建立气体污染快速决策与评估体系，定量分析工业园区对邻近区域的污染贡献、工厂间的污染排放贡献比和工厂内排放源的贡献值；并通过现代化的综合信息技术手段，将园区风险源、危险源等数据整合在三维GIS平台上，以实现有毒有害气体相关的实时数据、历史数据和对突发环境事件的应急处置等。
4、主要技术指标
工业园区气体污染在线立体防控系统主要由厂界监测微型站、挥发性有机物（VOCs）在线监测系统、排放源管理信息系统、网格化区域气体污染监测预警系统、动态溯源分析建模和有毒有害气体环境风险预警系统组成。
1. 排放源管理信息系统
排放源管理信息系统依据国家规范要求，采用B/S架构，可进行六大行业排放企业基础数据的录入及污染物排放统计分析，对工业园区的污染源形成统一的管理，为企业实现“一企一档”提供技术保障。本系统为环保、安全等监管部门联合执法提供数字化监管手段，下图给出了排放源管理信息系统的框架。
2. 网格化区域气体污染监测预警系统
网格化区域气体污染监测预警系统采用单元网格管理法的方式，按照“网定格、格定则、责定人”的理念，建立“横向到边、纵向到底”的区域网格化监控平台，应用、整合多项智慧环保技术，在全面掌握、分析污染源排放、气象因素的基础上，采用基于克里金算法模型、国际通用的大气扩散模型（SLAB、CALPUFF和GAUSS）进行开发。实时统计各区域、监测点的排放情况及其气象条件，来分析与推测区域内整体的排放情况。 同时，高时空分辨率的网格化气体污染监测预警系统可实时监测区域污染物的排放情况，实现污染物扩散趋势推算，超标排放快速预警预报等功能，并结合物联网技术、智能采集技术、地理信息系统、动态图表系统等先进技术，整合、共享、开发，建立全面化、精细化、信息化、智能化的区域污染源在线监测平台，实现对控制污染源无组织排放，减少大气污染等综合管理，提升园区环保、安全风险管理水平，保障园区周边人民群众的健康安全。
3. 动态分析建模
动态溯源分析建模以厂界监测微型站、挥发性有机物（VOCs）在线监测系统的实时监测数据和气象数据为数据源，结合区域等大尺度气象数据，通过国际通用的大气扩散模型（SLAB、CALPUFF和GAUSS）分析污染源排放的污染物在大气中的扩散规律，通过环境大数据分析技术和神经网络算法实现污染物实时多尺度溯源。神经网络的输入层为环境大数据层，包括微型站监测数据，挥发性有机物（VOCs）在线监测数据，气象数据，污染源和监测点的位置信息等，网络输出层为应用层，通过建立污染溯源解析模型，输出结果为污染源的浓度，不同污染源的位置信息，以及污染源的排放贡献比。
4. 有毒有害气体环境风险预警系统
本系统使用先进成熟的物联网技术、三维地理信息（GIS）技术、现代信息通讯技术以及大数据分析技术等综合信息技术手段，将园区风险源、危险源与特征污染源数据整合在三维GIS平台上，使用户能在该平台上完成对有毒有害气体相关的实时数据、历史数据查看和对突发环境事件的应急处置等，以建成“平战结合、统筹兼顾”于一体的环境风险防控预警应急体系。
5. 厂界监测微型站
本系统设计了先进的传感器.html'>传感器检测阵列技术，可实现污染源企业无组织排放监测。设备主要由气象监测站、太阳能电池板、厂界气体污染监测主机和监控杆四部分组成。 厂界监测微型站可实现包括常规污染物（PM2.5、PM10、NOx、CO、O3、SO2等）、特征污染物（TVOC、H2S、NH3、HCl等）以及气象因子（温度、湿度、风速、风向、大气压）的监测，监控因子可根据客户需求进行扩展和组合，可选装恶臭监测设备。 设备内置神经网络、物联网应用算法，具有智能化程度高、建设成本低、运营维护成本低的优势。还可自由添加仪器台数形成网格化，无数量限制。
挥发性有机物（VOCs）在线监测系统根据GC-FID分析原理，采用抽取法采样，配置先进的气相色谱分离技术和火焰离子检测方法，可对园区环境空气中的总烃（THC）、甲烷、非甲烷总烃（NMHC）、苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯等多种挥发性有机污染物进行在线监测。本系统可根据不同客户的检测需求定制，也可根据政策和法规的改变随时增加新的内容，具有优越的扩展性。 通过样品采集、分析获得的监测数据可实时上传至环保部门的监控平台，实现污染物排放浓度的实时数据显示，降低了环境保护监控行业气体监测的技术要求，体现了现代气体监测设备的安全性、可靠性和高科技性。 本系统可实现模拟图、实时数据、折算数据、累计数据、曲线、历史、报表等多种显示、处理、统计及存储、打印功能，满足客户的多种需求。 系统可无人值守全自动运行，可自动校正，保证长期测定的准确性。
6、技术优势
1、“一企一档”污染源数据管理及应用技术
本系统根据企业填报数据可实现基于系数法的排放量核算，并且对环保设施去除率进行审核，同时为了方便检查人员现场，创新设计了关键检查点可视化导引功能。
2、多气体网格化区域监测预警技术
通过建设布点科学的网格化厂界监测微型站和挥发性有机物（VOCs）在线监测系统，实现园区各企业不同污染物（多种气体）的实时在线监测，以无线传输的方式，把监测数据上传至系统平台，结合周边大气自动站等监测数据，建立“横向到边、纵向到底”的区域网格化远程监控，并根据设定限值进行预警报警。本技术处于国内领先水平。
3、工业园区大气污染物浓度空间分布分析技术
本系统根据厂界监测微型站和挥发性有机物（VOCs）在线监测系统获取的空气中各种污染物浓度的监测数据及站点的位置信息，利用克里金算法对分析网格中的点进行插值计算，并结合GIS技术可以直观的展示污染物的浓度空间分布，建立整个工业园区的浓度分布模型。通过实时污染物的浓度分布图，进行大气污染物等级划分，并以不同的颜色展示在地图页面上。 本技术结合了物联网技术、神经网络的实时多尺度动态分析技术、地理信息系统及动态图表等技术，实现了高时空分辨率（分钟、50米）的网格化监测与分析，处于国内领先水平。
4、实时动态溯源技术
污染物动态溯源分析技术指以环境受体为对象，实时分析计算各排放源对环境受体的贡献比。本系统依据风向风速，动态获取污染物的来源方向及重点区域，进而计算出所选受体点时间范围内对其有影响的污染源位置、关联企业和企业排放对受体点的浓度贡献比，以及污染物的扩散路径。本系统实现了实时动态溯源分析，属于国内首创应用。
传感器.html'>传感器的响应系数与经纬度、温湿度、不同气体相关，直接应用会导致测量值出现偏差。本系统引入了经纬度、温湿度补偿算法，同时设计交叉干扰矩阵实现交叉干扰补偿。本系统支持平台校准和传递校准，有效提高了系统测量精度。 作为项目第一完成单位，负责项目总体技术方案设计，包括系统应用设计、算法设计、可行性研究、技术路线确定和产品定型等，并研发了传感器.html'>传感器温度补偿及交叉干扰解算方法、工业园区大气污染物浓度空间分析模型建立，开发了气体污染物动态溯源算法。解决了本项目遇到的电化学分析方法准确度不够、无成熟的小尺度气体扩散模型等关键问题。
6、厂界监测微型站功能创新设计
针对本系统要求，主要在以下方面进行创新设计：
1) 全自动控制空气样品进样、零气过滤、数据解析、结果显示、数据远程传输、后端实时监控的全过程；
2) 多种传感器.html'>传感器混合传感器.html'>传感器阵列组合，包括温湿度传感器.html'>传感器、PID光离子检测器和多种电化学传感器.html'>传感器；
3) 现场或远程监控中心，通过网络便可观看实时及历史监测数据；
4) 具有/GSM/GPRS/3G等远程传输模式；
5) 可配套选择装配气象参数仪器、自动留样采样系统、自动报警装置等；
6) 开放式通讯接口，可与其他设备、软件自由通讯集成联动使用；
7) 自由设定安全结果值、报警值范围。
1) 一体化设计：该系统可以自动完成从样品抽取、样品传输、样品预处理、数据采集及处理、数据上传等在线分析系统的全部工作，测量精度高、稳定性好、响应时间快、适用范围广；
2) 全程伴热：系统从探头采样到分析机柜全程高温，保证检测数据准确可靠；
3) 优越的扩展性：系统可监测总烃、甲烷、非甲烷总烃、苯系物、恶臭等上百种挥发性有机污染物，可根据不同客户的检测需求定制，也可根据政策和法规的改变随时增加新的内容，具有优越的扩展性；
4) 强大的软件功能：全中文界面，便于使用与操作。包括模拟图、实时数据、折算数据、累计数据、曲线、历史、报表等多种显示、处理、统计及存储、打印功能，满足客户的多种需求；
5) 自动化及智能化：系统可实现无人值守全自动运行，仪器可自动校正，保证长期测定的准确性。
6) 远程数据传输：系统可以通过设备自带GSM无线传输模块与当地监管平台进行联网； 远程故障诊断：可以进行远程故障诊断与维护，及时的对系统进行维护及维修，保证系统的高效运行 。
7、设备组成
工业园区气体污染在线立体防控系统主要由厂界监测微型站、挥发性有机物（VOCs）在线监测系统、排放源管理信息系统、网格化区域气体污染监测预警系统、动态溯源分析建模和有毒有害气体环境风险预警系统组成。
8、工程案例
目前工业园区气体污染在线立体防控系统已获得北京市科委科技型中小企业促进专项基金支持，并已先后应用于上海市金山第二工业区、山东庐山化工园区、安徽安庆高新区、陕西礼泉再生资源产业园、河北定州环保局、河北安平环保局等项目，并已在全国大部分省市进行了推广。
上海市金山第二工业区的应用取得了非常好的效果。
为了解决园区异味气体扰民问题，改善园区环境空气质量，保障周边居民生活、健康质量的提高，促进企业转型发展，本项目对园区内重点污染企业（如强盛化工、群力化工等共37家）共布设172个厂界监测微型站点进行污染源企业无组织排放监测，同时建立排放源管理信息系统、网格化区域气体污染监测预警系统及动态溯源及决策支持系统对园区空气环境质量进行监管和分析决策。本项目建成后，园区投诉事件减少了70%，半年内淘汰了四家落后的企业，并引入了世界500强企业。目前已经累计接待国内各省工业园区管委会、环保局等单位超过60个，获得了用户和领导的一致认可。
陕西再生资源产业园内企业
这些企业主要从事危险废物处置、废旧家电回收拆解再利用、再生资源加工利用等生产经营，这些企业生产过程中会产生氮氧化物、有机废气（芳香族类、酮类、酯 类、醇类）、SO2等废气，带有严重的异味。尽管大部分企业在排放前已经采取了相应的治理手段，但由于技术水平、治理能力，设施投资力度等多方面的差异，园区内废气对周边村庄居民（园区附近有五个村）的生活质量依然造成了影响，引起周边村民的投诉。项目建成后，本系统及时协助园区督查企业、帮助企业及时调整生产节奏，提高生产技术能力，减少污染排放，提高园区空气质量，减少周边居民投诉，实现区域经济的可持续发展。
目前本系统已累计运行300余套，创造产值5000余万元，获得了用户的一致认可。
