智慧环境监测平台解决方案.docx
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智慧环境监测平台解决方案
智慧环境监测平台解决方案
一、需求分析
环境监测业务解决方案的总册从环境监测所涉及的监测对象出发，分别对其目标客户及需求进行分析。
1.1大气监测
1.1.1目标客户
大气监测的目标客户为各级环保局、环境监测中心站、各地工业和化工园区管委会等。
1.1.2需求分析
通过建立大气自动监测站，获取区域性大气监测数据，包括：
PM2.5、PM10、NOx、SO2、O3、CO等,掌握某区域内大气质量情况，对大气污染进行趋势分析、溯源及预警，并依据监测数据制定大气管理手段。
1.2水质监测
1.2.1目标客户
水质监测的目标客户为各级水利局、各级环保局、环境监测中心、水务集团、河长办、高新管委会等。
1.2.2需求分析
通过建立水质自动监测站，获取重点流域的水质参数数据，包括：
温度、PH值、溶氧量、浊度、电导率、高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮等，掌握水质情况，对水质污染进行预警及溯源，并依据水质监测参数数据趋势，制定水质监测管理手段。
1.3气象监测
1.3.1目标客户
气象监测的目标客户是各级气象局、各级电力局、各级环保局、各级农业局等。
1.3.2需求分析
通过建立气象自动监测站，获得某区域内气象参数数据，包括：
温度、相对湿度、风向、风速、气压、太阳辐射等，了解并掌握区域内气象状况。
气象数据信息，对于灾害天气的预警、农作物产量和质量的提高、电力设备的维护和保障等都具有重要的意义。
1.4土壤监测
1.4.1目标客户
土壤监测的目标客户是各级农业局、各级林业局等。
1.4.2需求分析
通过对土壤墒情进行自动监测，了解某一区域土壤的温湿度、污染情况，可以为当地的农业种植提供土壤质量数据，并制定有效的土壤监测管理手段。
1.5噪声监测
1.5.1目标客户
噪声监测的目标客户是各级环保局、社会单位（如：
养老院、科研场所、医院、学校等）、住宅小区、施工场所等。
1.5.2需求分析
通过对噪声进行自动监测，可以掌握某个区域的噪声污染情况，有效的监控相应区域的噪声环境，使其符合相关的噪声要求。
1.6固定废气污染源监测
1.6.1目标客户
固定废气污染源监测的目标客户是各级环保局、企业工厂等。
1.6.2需求分析
通过建立固定废气污染源监测系统，实时掌握固定废气污染源的排废气情况，掌握废气的排放量，建立废气排放量预警、预警派单及处理结果上报机制，制定废气污染源管理整治措施，有效的保护周边大气环境。
二、系统设计
2.1总体架构
不同的环境监测对象，其监测参数、监测频次等都有不同，但解决方案的技术架构具有一定的相似性，即：
由前端监测设备、传输网络、监控中心组成，如图1所示。
图1环境监测系统总体结构图
2.2功能设计
不同的监测对象所需要的监测设备不一样，有些监测设备立杆或壁挂安装，如土壤监测传感器、噪声监测传感器、气象监测传感器等；有些监测设备需放置在站房中，如水质监测站、固定废气污染源监测站、大气监测站等。
传输网络可以采用有线传输和无线传输两种方式。
为保证数据传输的安全性，也可以建立VPN专网传输。
监控中心包括数据管理、用户鉴权、仪器控制、安全管理、预警功能、数据报表、GIS地图管理等功能。
可根据监测对象需求的不同，增加相应的功能。
2.3方案特点
环境监测业务解决方案具有以下特点：
（1）弥补现有方案之不足
环境监测业务解决方案适合对监测对象进行大范围布点，可以弥补现有监测站点分布散、布点少的不足，使监测数据更全面和合理。
（2）提供智能化管理手段
环境监测业务解决方案所设计的监测系统都可为客户提供智能化的管理，包括对监测设备的远程控制和管理，对监测数据的实时查看、存储和分析，监测点与GIS地图的有效联动等，为科学的制定环境管理方法提供了数据支持。
（3）建立综合治理体系
环境监测业务解决方案提供污染预警、自动派单、处理结果上报等功能，对污染及时响应，将处理结果及时反馈，建立良性的污染应对及治理体系。
（4）建立透明监督有效监测的管理系统
环境监测业务解决方案提供了线上线下共同治理环境的平台，民众可对环境进行监督上报，客户可对治理成果公布展示，形成透明监督、有效监测的管理系统。
（5）解决方案采用模块化设计
环境监测对象之间并不是完全独立的，有时需要同时进行监测以满足数据分析需求，如：
对噪声进行监测时，需要考虑气象因子（如：
风速、风向、降雨降雪等）的影响，因此模块化设计可以做到与其他监测对象共享平台、共用数据。
三、解决方案
3.1前端监测设备
3.1.1基本描述
（1）大气监测设备
大气自动监测站的前端监测设备主要由各类传感器设备和微型环境监测站组成。
传感器包括颗粒物监测传感器、气态污染物传感器。
被检测空气通过设备进气口，在反应仓与各类传感器反应，得出相应的监测数据。
传感器设备可模块化组合，灵活适用于业务的需求。
（2）水质监测设备
水质自动监测站的前端监测设备主要由采样单元、采样管路、分析单元（即各类传感器设备）、样品预处理单元和各类站房组成。
监测流域的水质参数时，需要对流域进行采样，常规五参（温度、PH值、溶解氧、浊度、电导率）需要对原样进行检测；氨氮、总磷、总氮、高锰酸盐等需要对原样进行预处理之后进行检测。
采样管路需定期用纯净水进行反冲洗。
水质自动监测的站房类型包括：
固定站房、一体化站房、微型站房、浮标站，可根据地理环境、项目要求等选择合适的站房。
除浮标站外，其他站房需要考虑站房环境监控系统。
（3）气象监测设备
气象监测的前端监测设备主要是相关的气象参数监测传感器，这些传感器可以挂杆安装，或壁挂安装。
由于气象参数监测传感器通常暴露在环境中，因此传感器需要具备防水、防电、防雷等功能。
杆体由铝钛
合金材料制成，抗腐蚀能力强、抗风强度高、自身比重轻，具备防电、防雷等功能。
供电可以采用市电供电、太阳能供电和电池供电，可根据监测的位置、项目要求等选择适合的供电方式。
（4）土壤监测设备
土壤墒情监测的前端监测设备主要是土壤湿度监测传感器和土壤温度监测传感器，传感器埋入地下进行监测，埋入的深度根据项目的要求进行选择，如：
地下10cm-15cm、地下20cm-30cm等。
土壤温湿度传感器埋在地下，需要具备防腐蚀、防水等功能，传感器立杆安装。
由于土壤监测点较为分散且不易布线，因此，供电一般采用太阳能供电。
（5）噪声监测设备
噪声监测的前端监测设备主要是噪声采样仪和安装杆体，由于噪声监测工作在室外环境，因此，采样仪和杆体因具备抗风、抗腐蚀、防电、防雷等能力。
（6）固定废气污染源监测
固定废气污染排放监测的前端设备主要包括采样探头、采样管线、分析仪、样品预处理单元和站房等。
固定废气污染源监测的方法包括：
冷干抽取式、稀释抽取式和高温抽取式。
3.1.2选择原则
所有的监测设备，在选择时，应：
（1）选用的监测设备，是经行业主管部门列装或批准的产品。
（2）设备的技术指标满足行业的技术指标要求。
3.2传输网络
环境监测系统的传输方式可以选择有线传输（光纤传输）和无线传输两种方式实现。
不同监测对象可选择的传输方式如表1所示。
表1不同监测对象可选传输方式
监测对象
传输方式
1
大气自动监测站
有线传输/无线传输
2
水质自动监测站
固定站房
有线传输/无线传输
一体式站房
有线传输/无线传输
微型站房
无线传输
浮标站
无线传输
3
气象监测
无线传输
4
噪声监测
无线传输
5
土壤监测
无线传输
6
固定废气污染源监测
有线传输/无线传输
为了保障数据传输的实时性和安全性，在选择站点时，因尽量避免网络信号覆盖较差的地方，避免监测数据在传输的时候出现丢包的情况；且可以通过建设VPN专网，保障数据传输的安全性。
3.3监控中心
监控中心实现对监测数据的管理（包括：
数据存储、数据分析、数据报表、数据预警）、对监测设备的控制、与GIS地图的有效结合、用户权限认证和管理。
监控中心的功能模块可根据项目的具体需求进行设计开发。
考虑到监测系统的拓展性要求，监控中心平台可采用模块化、松耦合设计，减小因项目升级对平台带来的改造影响。
3.4与铁塔的结合
（1）站址资源的充分结合
铁塔具有丰富的站址资源，针对挂杆的监测设备，若铁塔的站址符合监测点位的要求，可以通过将设备挂载在铁塔上来实现监测业务的开展。
铁塔在满足杆体功能的同时，还可以提供并满足电力供电的需求。
（2）动环监控的有效利用
针对需要站房的监测对象，铁塔可提供动环监控系统，在实现电力状态管理（配电、开关电源、电池）、环境管理（机房温湿度、空调、新风系统、漏水状态、消防状态、门禁系统、室内外视频）、计费管理（交
流电费、直流电费）的监控基础上，FSU预留了一定数量的接口，如：
RJ45、RS32/485、AI/D等，以满足后期业务拓展的需求。
（3）专业的维护能力
铁塔公司有专业的维护团队，可实现对塔杆、电力、站房等的快速、有效的维护，以保障客户的权益。
3.5可拓展应用
噪音监测系统、气象监测系统、大气监测系统可参与到智慧城市的建设中，挂载在智慧路灯杆体上，在实现路灯节能照明的同时，增加环境信息发布的功能。
固定废气污染源监测系统可与气象监测系统、大气监测系统相结合，进行组合监测，以满足环境全面监测的要求。
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