XXX市道路交通空氣質量監(jiān)測項目方案

XXX市道路交通空氣質量監(jiān)測項目方案

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一、項目背景

1.1道路交通空氣質量污染原因

道路交通污染是大氣污染的主要原因之一。汽車、電車、摩托車等機動車輛在道路上運行時排放廢氣、產生噪聲和振動所造成的環(huán)境污染。大、中城市中的主要干道的交通污染最為嚴重。各種機動車排出的廢氣污染大氣環(huán)境，造成了環(huán)境質量的嚴重下降，可以說霧霾的經久不散最主要原因之一就是各種溫室氣體的排放，道路交通污染加劇了我國大氣污染現(xiàn)象的發(fā)生。

產生原因

汽車、電車、摩托車等機動車輛在道路上運行時排放廢氣、產生噪聲和振動所造成的環(huán)境污染。大、中城市中的主要干道的交通污染最為嚴重。

污染種類

（1）廢氣污染

汽車、火車、飛機、輪船是當代的主要運輸工具，它們燒煤或石油產生的廢氣也是重要的污染物。特別是城市中的汽車，量大而集中，排放的污染物能直接侵襲人的呼吸器官，對城市的空氣污染很嚴重，成為大城市空氣的主要污染源之一。汽車排放的廢氣主要有一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和碳氫化合物等，前三種物質危害性很大，且車輛剎車蹄片和輪胎摩損產生石棉塵、橡膠塵等，都會造成大氣污染。

（2）光化學煙霧

在靜風的條件下，機動車輛排放的碳氫化合物和氮氧化物在陽光照射下會發(fā)生光化學反應，產生二次污染物，即形成光化學煙霧。1940年的洛杉磯煙霧，就是由于汽車排放的廢氣在洛杉磯盆地上空積聚不散，經過日光中紫外光的作用，生成臭氧和過氧乙酰硝酸酯等而形成的。光化學煙霧刺激人的眼睛和上呼吸道，可引起眼睛紅腫和喉炎，嚴重時可導致視力下降、哮喘以及其他疾病。機動車輛排放的污染物不僅危害人體健康，而且還會破壞生態(tài)平衡,在一些機動車輛擁有量多的國家，已經成為一種公害。

（3）噪聲污染

車輛運行產生的噪聲干擾人們的正常生活。機動車輛的發(fā)動機、嗽叭和排氣裝置，以及車輪與路面間的摩擦都會產生噪聲。道路交通噪聲具有聲源流動性大、影響面廣和聲量起伏懸殊的特點。在高速公路上，汽車晝夜高速行駛，交通量又大，產生的噪聲干擾特別嚴重。

噪聲的強度用聲級表示，單位為分貝(dB)。聲級為30～40分貝是比較安靜的正常環(huán)境；超過50分貝就會影響睡眠和休息；70分貝以上就會造成心煩意亂，精神緊張，影響工作；在90分貝以上，人們就難以忍受，長期處在這種環(huán)境會嚴重影響聽力，導致其他疾病。距離主要干道5米處的交通噪聲，通常高于70分貝，屬于吵鬧范圍。交通噪聲防治主要是控制噪聲源（如給車輛安裝消聲設備）和采取各種隔聲設備。

（4）振動污染

機動車輛由于發(fā)動機的運轉，路面造成的顛簸，以及外力作用(如制動)，不斷產生振動。道路交通產生的振動往往同路基、路面結構，道路的平整度，車輛的行駛速度和載重量等直接有關。

1.2政策解讀

根據(jù)國家環(huán)保部監(jiān)測數(shù)據(jù)，目前部分大中城市的霧霾天氣較為嚴重，尤其是在京津冀、長三角、珠三角最為嚴重。監(jiān)測表明，這些地區(qū)每年出現(xiàn)霾的天數(shù)在100天以上，個別城市甚至超過200天?？諝馕廴緡乐氐纳顚哟卧蚴俏覈焖俟I(yè)化、城鎮(zhèn)化過程中所積累環(huán)境問題的顯現(xiàn)，高耗能、高排放、重污染、產能過剩、布局不合理、能源消耗過大和以煤為主的能源結構持續(xù)強化，城市機動車保有量的快速增長，污染排放量的大幅增加，建筑工地遍地開花，污染控制力度不夠，主要的大氣污染排放總量遠遠超過了環(huán)境容量等多種原因。其中，隨著我國汽車保有量的不斷增加，道路交通空氣質量污染，已經成為影響城市空氣質量幾大重要原因之一。XX市常年首要污染物為SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5、TVOC、噪聲等因子，為積極響應相關政策文件，鐵腕治霾，打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)，要加大道路交通空氣質量治理的精細化、專業(yè)化、常態(tài)化管理力度，因此對XX是城市道路交通空氣質量監(jiān)測不可忽視。

2018年6月27日，國務院印發(fā)《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》的通知（國發(fā)〔2018〕22號），打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)，以京津冀及周邊地區(qū)、長三角地區(qū)、汾渭平原等區(qū)域（以下稱重點區(qū)域）為重點，持續(xù)開展大氣污染防治行動，要求經過3年努力，大幅減少主要大氣污染物排放總量，協(xié)同減少溫室氣體排放，進一步明顯降低細顆粒物濃度，明顯減少重污染天數(shù)，明顯改善環(huán)境空氣質量。為積極響應習近平總書記的生態(tài)文明思想，嚴格按照《中共中央國務院關于全面加強生態(tài)環(huán)境保護堅決打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》、《國務院關于印發(fā)打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃的通知》（國發(fā)〔2018〕22號）、《大氣污染防治行動計劃》要求，進一步加強城市道路交通空氣質量監(jiān)測管控工作。首先，要充分認識城市道路交通空氣質量監(jiān)測管控的工作重要性。其次，要嚴格落實城市道路交通空氣質量監(jiān)測管控責任。然后，積極采取城市道路交通空氣質量防污、降污措施。最后，積極推進城市道路交通空氣質量監(jiān)測管控，切實強化保障措施。

 

二、項目需求

2.1項目形勢

道路交通空氣質量污染是城市空氣質量污染的主要污染源之一，嚴重影響城市居民的健康和城市生態(tài)環(huán)境。城市做為人們經濟生活的重要載體，直接影響著社會經濟的發(fā)展，而其環(huán)境的好壞也直接關系到每個城市居人的生存環(huán)境的好壞。在發(fā)展的過程中，我國快速的城市化進程造成了許多不良后果，對環(huán)境的影響就是其中最為嚴重的一項。由于人口的高度密集，人們在生活中對環(huán)境的影響自然也就越大，同時由于工業(yè)化的迅猛發(fā)展，污染物的肆意排放，導致我國城市空氣質量污染特別嚴重，威脅著人們的身體健康和生活舒適度，每天的空氣質量指示已經成為人們每天必看的一項，人要生存就需要呼吸和空氣，我們要重視城市環(huán)境空氣質量，不僅是為自己，也為子孫后代創(chuàng)造一個宜人的居住環(huán)境。

本案提供了一種對道路交通空氣質量實時監(jiān)測的解決方法，即建設道路空氣質量監(jiān)測產品（β射線法揚塵在線監(jiān)測儀、微型環(huán)境空氣質量監(jiān)測系統(tǒng)、車載式微型空氣質量在線監(jiān)測儀）和道路空氣質量監(jiān)測平臺。

2.2需求分析

國家相繼出臺有關城市環(huán)境空氣質量方面的政策措施，力求對生態(tài)環(huán)境做到嚴格監(jiān)管，有效治理。且人們也越來越重視環(huán)境的優(yōu)良度，已不再滿足于生活舒適，而是對生活的品質有了更高的要求，即“重生態(tài)、重環(huán)保”。因此積極控制城市道路交通污染成為了我們必須進行的一項工作，依照《中華人民共和國大氣污染防治法》要求，加強對道路環(huán)境空氣質量管控，保持道路環(huán)境良好，在重要路段增加搭建道路空氣質量監(jiān)測產品，實時關注城市道路空氣質量，加強道路污染管理，抓好污染源污染，做到提前預測及時追蹤，在根本上治理道路空氣質量污染問題。

通過“平臺+終端產品（固定式與移動式相結合）”的聯(lián)合使用，實現(xiàn)城市道路空氣質量數(shù)據(jù)實時、連續(xù)在線監(jiān)控，項目的全面實施，可將XX市范圍內重點區(qū)域納入監(jiān)管范圍，真正實現(xiàn)有效管理和標準化防治。因此根據(jù)項目需求可知，本項目在建設過程中需包含以下內容：

• 在XXX市部分交通干道建設固定式在線監(jiān)測產品。
• 在重點區(qū)域應用移動式在線監(jiān)測車進行走航監(jiān)測，實現(xiàn)盲區(qū)死角的覆蓋以及應急監(jiān)測。

（3）構建道路空氣質量監(jiān)測平臺。實時接收、存儲、處理各道路監(jiān)測點位上傳的數(shù)據(jù)信息，并通過算法模型進行分析展示，包括但不限于圖表形式的實時數(shù)據(jù)顯示、預警提示等。綜合展示顆粒物、氣體、氣象等參數(shù)的數(shù)據(jù)信息，并以圖表方式展示指定時間段內顆粒物的源解析平均結果、污染源類貢獻值以及分擔率時序變化，滿足數(shù)據(jù)積累條件后的溯源服務。

 

三、項目設計

3.1項目概述

長期以來，由于對道路空氣質量環(huán)境的監(jiān)管無法做到實時有效，導致道路交通空氣質量污染嚴重。我們提供了一種可以24小時實時監(jiān)測、具有視頻抓拍且存儲功能的解決方案，即自主研發(fā)生產的道路空氣質量監(jiān)測平臺搭配終端監(jiān)測儀器：β射線法顆粒物監(jiān)測儀、微型環(huán)境空氣質量監(jiān)測儀和車載式微型空氣質量在線監(jiān)測儀。固定式監(jiān)測產品可將XX市道路交通部分干道污染區(qū)域進行監(jiān)管，同時搭配移動式監(jiān)測產品實現(xiàn)盲區(qū)死角的覆蓋以及應急監(jiān)測，并通過遠程數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)將數(shù)據(jù)搜集、匯總、分析上傳至系統(tǒng)平臺，對管理者進行數(shù)據(jù)可視化展示。且儀器是多維一體化設備，我們不僅對道路交通空氣質量主要污染物做監(jiān)管，同時還可以對大氣壓、風速、風向、溫度、濕度等多個參數(shù)進行測量，真正實現(xiàn)有效監(jiān)測管理和標準化執(zhí)法。

3.2設計依據(jù)

• 道路環(huán)境監(jiān)測產品的建設將嚴格按照國家及地方規(guī)范展開，產品也將嚴格按相關規(guī)范要求進行生產、檢測出廠，以保證產品符合國家、地方及相關行業(yè)的應用要求。

3.3設計原則

在本次道路交通空氣質量污染監(jiān)測方案設計中，我們主要遵從以下幾個原則：

（1）系統(tǒng)可靠性。

在系統(tǒng)設計、設備生產、調試等環(huán)節(jié)都嚴格執(zhí)行國家、行業(yè)的有關標準和環(huán)保部門相關要求，在設計初期從技術角度保證設備的可靠運行。

（2）系統(tǒng)穩(wěn)定性。

所有產品均為成熟穩(wěn)定的產品，在配置成功的情況下能夠實現(xiàn)無人值守，且能長時間穩(wěn)定的工作。以可靠成熟的軟件產品為基礎，結合具體需求進行配置、定制和二次開發(fā)的方式進行實施，系統(tǒng)各環(huán)節(jié)具備故障分析與恢復和容錯的能力，降低風險，以保證項目穩(wěn)定實施。系統(tǒng)支持多個客戶端（包括移動端和PC端）同時瀏覽、編輯、推送、上傳等與數(shù)據(jù)庫的交互式操作；當意外事件發(fā)生時，能通過快速的應急處理，實現(xiàn)故障修復，保證數(shù)據(jù)的完整，避免了重要數(shù)據(jù)的丟失。

（3）系統(tǒng)擴展開放性。

在初步設計時，就考慮未來良好的擴展性，以降低未來擴展的成本，使系統(tǒng)具有良好的可持續(xù)發(fā)展性。支持各子系統(tǒng)互連機制，系統(tǒng)可提供二次開發(fā)接口，與其它系統(tǒng)、產品進行集成。

（4）系統(tǒng)安全高效性。

系統(tǒng)的程序或文件有能力阻止未授權的使用、訪問、篡改，或者毀壞的安全防衛(wèi)級別，同時系統(tǒng)能輕松完成海量存儲的艱巨任務，讓數(shù)據(jù)存儲更高效、更安全。

（5）系統(tǒng)易操作性及實用性。

系統(tǒng)的操作簡單快捷、環(huán)節(jié)少，以保證不同文化層次的操作者能夠熟練操作。系統(tǒng)有非常強的容錯操作能力，使得在各種可能發(fā)生的誤操作下，不引起系統(tǒng)的混亂。

 

四、系統(tǒng)介紹

4.1系統(tǒng)概述

道路交通空氣質量監(jiān)測系統(tǒng)是一個物聯(lián)網系統(tǒng)，主要由：感知層、傳輸層、應用層三部分組成。

• 感知層：β射線法揚塵在線監(jiān)測儀、微型環(huán)境空氣質量在線監(jiān)測系統(tǒng)和車載式微型空氣質量在線監(jiān)測儀，可以對顆粒物濃度（5、PM10）、SO2、NO2、O3、CO、噪聲和氣象參數(shù)等進行連續(xù)自動在線監(jiān)測。
• 傳輸層：主要指專用傳輸網絡，通常采用有線、無線、5/4/3/2G 等方式傳輸各種監(jiān)測數(shù)據(jù)。
• 應用層：主要指監(jiān)控中心，面向不同的客戶端系統(tǒng)，在線監(jiān)測信息監(jiān)控管理平臺可支持各種終端平臺通過公網訪問，實現(xiàn)基于 Web 端的污染源實時數(shù)據(jù)在線監(jiān)測、現(xiàn)場圖像和視頻的監(jiān)控、污染數(shù)據(jù)超標報警，以及面向不同管理層的各種管理與統(tǒng)計分析。

4.2系統(tǒng)架構

道路交通空氣質量監(jiān)測系統(tǒng)可以將兩個及以上的道路段區(qū)域進行連接，多方位監(jiān)控，并通過無線路由器將數(shù)據(jù)上傳到一個服務器，方便運營商的操作與管理。下圖為系統(tǒng)的網絡拓撲架構圖。

HUB：集線器。“HUB”是“中心”的意思，集線器的主要功能是對接收到的信號進行再生整形放大，以擴大網絡的傳輸距離，同時把所有節(jié)點集中在以它為中心的節(jié)點上。

NVR：網絡硬盤錄像機（Network Video Recorder）。NVR 最主要的功能是通過網絡接收IPC(網絡攝像機)設備傳輸?shù)臄?shù)字視頻碼流，并進行存儲、管理，從而實現(xiàn)網絡化帶來的分布式架構優(yōu)勢。簡單來說，通過 NVR可以同時觀看、瀏覽、回放、管理、存儲多個網絡攝像機。擺脫了電腦硬件的牽絆，再也不用面臨安裝軟件的繁瑣。

DTU ：數(shù)據(jù)傳輸單元 (Data Transfer unit)。是專門用于將串口數(shù)據(jù)轉換為IP 數(shù)據(jù)或將 IP 數(shù)據(jù)轉換為串口數(shù)據(jù)通過無線通信網絡進行傳送的無線終端設備。

Router：路由器，又稱網關設備（Gateway）。是用于連接多個邏輯上分開的網絡，所謂邏輯網絡是代表一個單獨的網絡或者一個子網。當數(shù)據(jù)從一個子網傳輸?shù)搅硪粋€子網時，可通過路由器的路由功能來完成。因此，路由器具有判斷網絡地址和選擇 IP 路徑的功能，它能在多網絡互聯(lián)環(huán)境中，建立靈活的連接，可用完全不同的數(shù)據(jù)分組和介質訪問方法連接各種子網，路由器只接受源站或其他路由器的信息，屬網絡層的一種互聯(lián)設備。

4.3系統(tǒng)優(yōu)勢

系統(tǒng)基于對城市道路交通空氣質量污染監(jiān)控管理的需求而設計，系統(tǒng)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾點：

（1）監(jiān)測終端系統(tǒng)可以監(jiān)測顆粒物濃度（PM2.5、PM10）、SO2、NO2、O3、CO、噪聲和氣象參數(shù)等多個環(huán)境參數(shù)。

（2）24 小時在線連續(xù)監(jiān)測，全天候提供各路段的空氣質量數(shù)據(jù)、圖像、視頻記錄。

（3）超過報警值時能自動啟動監(jiān)控設備，進行視頻抓拍記錄，具有多參數(shù)、實時性、智能化等特性。

（4）通過傳感網、無線網、因特網這三大網絡傳輸數(shù)據(jù)，快速便捷地更新實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。

（5）基于云計算的數(shù)據(jù)中心平臺匯集了不同區(qū)域、不同時段的監(jiān)測數(shù)據(jù)、視頻記錄，具有海量存儲空間。

（6）系統(tǒng)可進行多維度、多時空的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，便于管理部門有序開展工作，同時也為建立道路交通空氣質量污染控制標準積累數(shù)據(jù)，以推動對空氣污染的長效管理。

 

五、云平臺介紹

道路空氣質量監(jiān)測系統(tǒng)是結合市道路交通、經濟人口等現(xiàn)狀，通過科學合理地規(guī)劃環(huán)境質量監(jiān)測產品，配合地理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)算法專題等技術，將傳統(tǒng)的靜態(tài)記錄以多樣化的地圖形式展現(xiàn)給用戶，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)可視化，展示多樣化。最終實現(xiàn)精確測量、精準預測、精密溯源、精妙控制，使得環(huán)境主管部門對道路交通環(huán)境要素的管理變得直觀、簡單和輕松。

軟件平臺具有良好的總體架構設計，系統(tǒng)功能模塊齊全完整，整個軟件平臺采用B/S架構，基于Web-GIS數(shù)據(jù)可視化平臺將監(jiān)測數(shù)據(jù)匯入可視化平臺，結合GIS的應用，以業(yè)務信息和環(huán)境信息的空間化、可視化為目的，對監(jiān)控因子、監(jiān)控數(shù)據(jù)進行立體、可視化展示，真正實現(xiàn)環(huán)境管理的全方位監(jiān)管，界面友好，易操作。

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六、硬件設備

6.1 β射線法揚塵在線監(jiān)測儀

天津智易時代提供的ZWIN-YCB06β射線法揚塵在線監(jiān)測儀是采用β射線吸收原理通過測量大氣顆粒物吸附放射量來測定顆粒物的濃度，可以實時監(jiān)測環(huán)境大氣中PM2.5/PM10/TSP顆粒物的濃度水平及噪聲強度，并執(zhí)行中華人民共和國環(huán)境保護標準(HJ653/655)。顆粒物濃度監(jiān)測儀是專門為環(huán)境空氣中顆粒物的監(jiān)測而設計，由微電腦系統(tǒng)進行監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理，可自動連續(xù)監(jiān)測，數(shù)據(jù)準確，產品質量高，對環(huán)境監(jiān)測實現(xiàn)數(shù)字化信息管理。主要應用于大氣質量監(jiān)測網絡、移動監(jiān)測站、長期背景環(huán)境研究、工礦企業(yè)、科研院所等領域。

β射線法揚塵在線監(jiān)測儀由三個基本的部件組成:儀器主機，切割頭，以及采樣系統(tǒng)。每一部件都單獨安裝,便于拆卸和更換。

各部分功能介紹：

（1）儀器主機

儀器主機面板有顯示和按鍵，實現(xiàn)人機交換功能。內部集成有采樣系統(tǒng)，機械傳動控制，信號檢測與數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)等。

（2）切割器

切割器是根據(jù)空氣動力學原理設計的，用于分離不同直徑的顆粒物（PM10和PM2.5），切割器切割效率的有效流量16.7L/min。

（3）采樣系統(tǒng)

采樣系統(tǒng)主要有采樣管路、動態(tài)加熱系統(tǒng)（DHS）和氣泵組成。氣泵使用的是刮板式大氣流量采樣真空泵，它具有自潤滑、無油污染、負載能力強等優(yōu)點。

 

6.2 微型空氣質量監(jiān)測儀

ZWIN-AQMS06微型空氣質量監(jiān)測儀是一款用于提供室外空氣污染物實時、準確檢測經濟型產品，以“測-控”為核心，采用泵吸式采樣方式，分別利用電化學法原理的氣體傳感器與激光散射法原理的顆粒物傳感器對 SO2、NO2、CO、O3、PM2.5、PM10 等被監(jiān)測物質進行實時監(jiān)測，同時系統(tǒng)集成氣象模塊對監(jiān)測環(huán)境中的溫度、濕度、風速、風向等氣象參數(shù)進行同步監(jiān)控現(xiàn)場實時環(huán)境，還可拓展PID檢測原理的TVOC傳感器，設備可以給網格化平臺提供強大的數(shù)據(jù)基礎，而且能根據(jù)現(xiàn)場進行校，確保其具有最佳的可追溯性。

本產品是一套產品結構緊湊，集成氣體（SO2、NO2、CO、O3、TVOC）、氣象（風速、風向、溫度、濕度）及顆粒物（PM2.5、PM10）等多種分析監(jiān)測模塊，同時顯示多項數(shù)值的濃度值。內置大容量的數(shù)據(jù)存儲單元可實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的存儲；監(jiān)測數(shù)據(jù)可通過有線或無線傳輸方式，可實現(xiàn)系統(tǒng)遠程控制，自動發(fā)送到中心系統(tǒng)平臺，還可實現(xiàn)云端自校準。

 

6.3?車載式微型空氣質量在線監(jiān)測儀

車載式微型空氣質量在線監(jiān)測儀是一款用于搭載汽車監(jiān)測污染物實時準確數(shù)據(jù)的產品，集成“四氣兩塵”(S02、NO2、CO、03、PM2.5、PM10)及氣象(溫度、濕度、風速、風向)噪聲傳感器，搭載視頻監(jiān)控設備，結合無線通訊技術，通過車載地圖及GPS 實時定位系統(tǒng)把監(jiān)測數(shù)值及視頻監(jiān)控匯集到“云平臺”,視頻監(jiān)控疊加現(xiàn)場實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，為環(huán)境監(jiān)測提供大數(shù)據(jù)和決策。

 

六、項目案例