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PM2.5监测防治要分三步走 ——NEC空气质量监测方案落地中国

2016-01-20

        1月4日,北京市环保局通报了2015年的空气质量情况:PM2.5年均浓度80.6微克/立方米,同比降6.2%,是国家标准35微克/立方米的2.3倍。全年PM2.5年均浓度为80.6微克/立方米,同比下降6.2%,其中,空气达标天数累计186天,占全年天数的51%,比2014年多了14天。自2013年本市监测PM2.5以来,PM2.5年均浓度逐年下降,三年来下降了10%。

要想实现蓝天数量的增加,从近期到远期的环保规划必不可少,空气质量监测数据则能够为有关部门在制定规划的过程中提供依据。目前,空气质量数据的检测工作依靠部署在各地的空气质量监测站点进行,这些站点的核心就是专业级的检测设备。为了保障监测数据的准确性、实时性,一是需要建设更多的空气质量监测站点,二是需要空气质量监测解决方案提供商提供出效率更高、性能更优的方案和产品。


  监测能力只是基础


  PM2.5、PM10、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、气态汞和臭氧等空气质量监测指标是当下社会公众关心的环保热点,所以一款监测产品监测和分析空气中PM2.5、PM10等指标的能力至关重要。

据了解,目前市场上的PM2.5监测产品采用的检测方法包括三种。

第一种是β射线法,该方法利用β射线衰减的原理,环境空气由采样泵吸入采样管,经过滤膜后排出,颗粒物沉淀在滤膜上,当β射线通过沉积着颗粒物的滤膜时,β射线的能量衰减,通过对衰减量的测定便可计算出颗粒物的浓度。

第二种方法是重量法,其原理是分别通过一定切割特征的采样器,以恒速抽取定量体积空气,使环境空气中的PM2.5和PM10被截留在已知质量的滤膜上,根据采样前后滤膜的质量差和采样体积,计算出PM2.5和PM10的浓度。

第三种方法是微量振荡天平法,是在质量传感器内使用一个振荡空心锥形管,在其振荡端安装可更换的滤膜,振荡频率取决于锥形管特征和其质量。当采样气流通过滤膜,其中的颗粒物沉积在滤膜上,滤膜的质量变化导致振荡频率的变化,通过振荡频率变化计算出沉积在滤膜上颗粒物的质量,再根据流量、现场环境温度和气压计算出该时段颗粒物标志的质量浓度。

但利用监测产品采集监测数据只是基础工作,另外还需要构建一套完整的监测系统来对数据进行管理和分析。


  依托大数据构建解决方案更重要


  NEC构建的解决方案,能够整合精密的一体化检测设备,并结合了自主研发的检测算法,保障测量精准度和一致性。这就需要通过大数据处理提高数据质量,以达到高精度的发布效果。另外,还要满足可固定和可移动的灵活部署需求,最终实现城市级栅格化覆盖,以及对城市整体空气质量进行实时的监测与精准数据发布。


  NEC构建的解决方案组成部分包括:前端部分由检测设备和NEC空气质量监测管理平台组成,检测设备分为固定式和移动式两种形态,互为补充,实现城市栅格化覆盖。检测设备通过无线GPRS方式,实时回传数据。监测管理平台支持云部署方式,实现数据的汇集和处理分析,以满足数据发布需求。通过标准化数据接口,支持多渠道数据查询。


  需要重点介绍的是,NEC将基于自主技术构建的大数据平台也应用到了解决方案之中。这个大数据平台支持自动化数据采集和预处理,可对监测设备进行统一管理,支持商用SQL数据库或NoSQL数据仓库,能通过时空数据关联算法进行测量结果补偿,能提供多租户模式支持,可提供统一数据发布接口,采用了结构化数据定期更新,对超出预设限定的数据触发告警,并持续监测告警数据源的动态变化。


  这一大数据平台适用于对大气污染成因的分析和污染形成预测,支持多数据源融合、大数据平台处理和深度学习、时空模式发现(历史信息、动态信息、污染事件关联信息等)。


  NEC构建的空气质量监测方案可应用于以下场景。


  第一种场景是城市环境监管。 在这一场景中,管理部门需要实时、 精准、 全面地掌握城市空气质量状况,识别主要污染源,作为城市重大环境决策依据,并能提出快速响应的解决方案。


  第二种场景是定向信息发布,即需要支持定向多渠道信息发布,支持WEB查询、消息订阅、移动App定制,结合地理位置信息的可视化报表(需要定制)。


  第三种场景是室内环境测量,即利用固定式检测设备也可用于室内,感知室内微环境的空气质量情况,并给出建议,典型的场所是会议中心、 酒店、 医院、影院、学校等。


  消除痛点就能让方案落地


  目前在环保监测领域,客户通常存在以下痛点。一是环保监测站点稀少,环保数据发布间隔长;二是专业级设备成本过高,难以广泛覆盖;三是污染源难以准确判别,且结果存在争议;四是空气质量监控时间不足,并且地理尺度局限性高。

要消除上述痛点,也同样需要提供具有针对性的解决方案,包括扩充监测点、降低监测产品成本、优化监控手段、增加空气质量监控时间周期。


  在找到消除痛点的方法后,NEC希望能分三步将自己的解决方案进行落地,第一步是做好监测工作,第二步是做数据分析,第三步是与有关部门相配合,而其中空气质量数据监测、预警系统都需要整合在一个统一的解决方案里。


  比如针对工地扬尘、运输扬尘等方面为环保执法部门提供支持。


  在现实场景中,一些空气质量状况从直观上是可见的、可预防的,比如当下很多施工工地很多都采用钢架结构,这时就需要焊接作业。


  传统的环保执法方式比较原始,只有在有人举报的情况下,环保部门才被动地到达现场进行执法,但借助监测设备、传感器、视频监控等,使用国内运营商建好的基础网络实现数据的实时回传,再依托大数据平台对数据进行建模分析,为预警提供技术支持,,这样能够实现实时的现场取证,为环保部门执法提供依据。在此之后,当采集到的数据积累到一定规,就可以对雾霾产生成因进行深度的数据挖掘并提供给环保部门作为制定环保规划时的具体参考资料。


  如今这个系统经过了一定的推广和测试,也做到了规模化的实施,在明年NEC希望能在国内部署接近5000个监测点。

 

                                信息来源:中国计算机报

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 <媒体联系>
NEC(中国)有限公司

企划部  黄华

电话:010-5934 2011

E-mail: huang.hua@nec.cn

 


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