扬尘监测专项方案.doc

扬尘智能监控与解决大数据系统建设方案

7月

目录
一 项目概述 3
1.1 背景 3
1.2 建设必要性 3
1.3 建设原则 4
二 总体规划 7
2.1 项目目标 7
2.2 项目内容 7
2.3 项目预期效果 8
三 技术方案 9
3.1 系统概述 9
3.2 系统架构 10
3.2.1 系统组成 10
3.2.2 设计思想 11
3.2.3 系统部署 11
3.3 系统功能 13
3.3.1 LED显示实时数据 13
3.3.2 大数据分析 14
3.3.3 自动抓拍 16
3.3.4 雾炮喷水降尘 16
3.3.5 数据远程调看、业务办理 16
3.4 技术性能 17
3.5 产品特点 19
3.6 工作原理 20
四 建设模式 21
4.1 企业自建 21
4.2 购买服务 21

一 项目概述
1.1 背景
随着经济建设和社会建设等迅速发展，都市工地也越来越多，环境部门表白，施工现场扬尘是引起空气污染重要因素之一，为切实改进环境空气质量，推动都市大气污染防治工作，贯彻贯彻《国务院大气污染防治行动筹划》、《建设工程文明施工管理规定》、《大气污染防治行动筹划实行方案》、《各地大气污染防治行动筹划实行细则告知》文献，根据《各市大气质量提高专项整治考核办法》和《各市大气质量提高专项整治巡逻办法》规定，运用物联网技术、视频分析技术、网络传播技术和自动控制技术，建设扬尘智能监控与管理系统，着力解决监管过程中存在力量局限性、手段不多、信息化滞后等问题，实现对大气颗粒物监测全方位、全天候、自动化，提高对违法超标排放迅速应对能力。
1.2 建设必要性
普通把粒径在10微米如下颗粒物称为PM10，又称为可吸入颗粒物或飘尘。 可吸入颗粒物（PM10）在环境空气中持续时间很长，对人体健康和大气能见度影响都很大。某些颗粒物来自污染源直接排放，例如烟囱与车辆。另某些则是由环境空气中硫氧化物、氮氧化物、挥发性有机化合物及其他化合物互相作用形成细小颗粒物，它们化学和物理构成依地点、气候、一年中季节不同而变化很大。可吸入颗粒物普通来自在未铺沥青、水泥路面上行使机动车、材料破碎碾磨解决过程以及被风扬起尘土，建设工程施工扬尘管理也是都市扬尘管控重点。合智科技结合近年在颗粒物领域及环境监测行业所积累经验，为顾客提供了扬尘智能监控系统建设整体解决方案，对PM2.5/PM10进行在线式监控，系统自动监督排放单位及时处置，有力地推动了都市环境质量持续改进，成为政府环境管理有效工具。 
当前国内采用主流大气颗粒物监测设备以振荡微天平以及β衰减法设备为主，这两类设备均有一种共性：传感器响应时间极长，基本上都需要依托长时间积分数据来拟定颗粒物浓度，对于动态变化范畴大、持续时间短由周边污染源导致监测数据偏高问题无能为力。在对自动空气监测子站颗粒物（PM2.5及PM10）异常偏高数据进行分析时，需要采用相应时间更快粒子集合（云）散射类监测设备，可以精确获得时间辨别率达到秒级大气颗粒物微分数据。运用多点高时间辨别率同步监测数据相位分析，可觉得既有自动空气检测子站提供周边污染源活动状况提供准拟定量数据，同步也是为新建站点进行实测评估最佳途径。 
当前无论是进口还是国产大气颗粒物在线监测设备，普通属于实验室设备，需要在规定苛刻环境下工作，其通信模块、数据解决模块也比较复杂，从订货到安装完毕普通需要数月甚至一年时间，加之设备极其昂贵，无法胜任自动监测子站周边污染源排查以及新站选址实测任务。合智科技提供全套实测服务，可以在订立合同后数天即完毕各种颗粒物监测点架设与开通工作，在不超过一种星期时间内即可全面展开PM2.5/PM10监测工作，依照周边环境污染源复杂限度，普通需要1至数月即可完全摸清周边污染源规律。
1.3 建设原则
平台需要达到不间断运营、大容量、高稳定性、可靠性。平台在既有信息化支撑体系基本上进行建设，建设遵循和坚持高起点、高规定，充分考虑系统稳定性、可靠性、扩展性、易使用性等，保证平台在国内相应领域内达到技术领先水平。
• 统一规划、分步建设原则
系统开发采用”总体规划、分步实行”建设方略，先进行总体规划，然后在总体规划指引与框架下分步开发建设。开发人员是站在整体高度，充分考虑与其他系统以及后继系统之间信息关联，设计好与互相之间信息接口，采用原则数据接口与交互接口，减少各个系统之间耦合关系，达到系统之间能以便解耦功能。系统软件建设一方面是符合原则，符合技术发展方向，开放并易于集成。各子系统之间有着相称密切关系，因而平台在进行各子系统开发过程中遵循“总体分析与设计”，以保证系统整体性。
• 高效实用性和合用性
实用性是衡量软件质量体系中最重要指标，与否与业务结合紧密，与否具备严格业务针对性，是系统成败核心因素，因而，咱们提交给顾客手上系统都是实用，解决问题，是咱们对监管工作流进行大量调研和精简后完善。适应性是软件质量体系中重要指标之一，平台从最开始就以适应于各种运营环境、具备应变能力，以适应将来变化环境作为开发原则。
• 先进性与发展性
平台采用领域模型、流程管理等先进计算机软件技术，结合全面量化等先进管理理念，实现全国领先信息系统，极高保证系统先进性和发展性。
• 原则化与开放性
在计算机系统总体构造设计中，所有软件产品选取必要坚持原则化原则，选取符合开放性和国际原则化产品和技术；平台数据规范、指标代码体系、接口原则都遵循国家和行业规范规定。平台在外部边界合同采用国际上开放原则或技术，例如：XML、WebService等，充分考虑与其他系统接口需求，提供开放数据接口、功能接口。
• 安全与保密
平台具备高可靠性，并对使用信息进行严格权限管理。在技术上，采用严格安全与保密办法，保证系统可靠性、保密性和数据一致性。为此，在设计与软件开发中采用安全保密办法。在软件使用过程中，本软件可以通过统一顾客权限管理系统，采用单点登录等方式，以统一规划保证系统安全压力和强度。
• 易用性
系统通过统一界面操作风格、和谐顾客体验、完善录入控制、人性化操作设计，使得其中大某些操作可以通过顾客直接操作即可掌握；最后，结合完整、详细顾客手册、在线协助和完备培训工作，让信息系统更易使用，更贴近顾客，更以便推广实行。
• 易维护性
平台具备操作界面和谐、以便易掌握、寻常维护简朴、容易管理，以及支持顾客二次开发等功能特点。平台布置应集中以便于集中维护，系统自身应提供分权分级权限管理机制，不同系统模块可以设立不同级别数据操作、记录和监控分析权限。
• 稳定性
平台采用技术处在国内先进水平，使系统功能稳定，数据解决更迅速，满足平台高并发、大访问量环境下平台健壮。通过减少平台子系统之间耦合度，使得整个平台虽然在产品不断创新和新功能添加状况下，并对原有功能修改带来很小影响。

二 总体规划
2.1 项目目的
1、实时监控。实现各建筑施工工地、道路施工、厂矿施工、码头施工等施工现场扬尘实时数据在线监测，监测频率可达1秒钟1次，监测数据涉及扬尘（PM2.5、PM10）浓度以及现场视频、车辆冲洗等；实现进入各施工现场车辆监控，对未通过冲洗就离开施工现场车辆进行智能抓拍，抓拍图片实时上传到监管平台提供应管理部门远程查看作为执法根据。数据通过网络传播，可以在电脑、手机终端上网状况下随时访问，提高工作效率。
2、超标可告警。现场监控设备一旦监测到浓度超标，可迅速通过信息系统向扬尘污染公司负责人、政府有关职能管理部门发送告警信息。
3、超标可解决。现场监测设备一旦监测到浓度超标，可迅速通过联动雾炮对现场进行喷雾解决，达到降尘防污效果。
3、违规可取证。现场高清智能抓拍设备抓拍现场违规状况，如车辆离开没有清洗、作业没有洒水降尘、车辆冒装洒漏、裸地不覆盖等，并通过平台、短信等迅速反馈给扬尘违规公司和政府有关职能管理部门。
4、监管可跟踪。平台提供了督办流程系统，一旦发起了扬尘管控超标告警、控尘办法违规告警，平台自动启动在线督办流程，实现流程可追踪、证据图像化、数据化精准闭环管控机制。
2.2 项目内容
1、前端扬尘监测点建设。在施工现场等扬尘产生源头安装扬尘监测设备和雾炮，实现对现场PM2.5、PM10等数据监测，雾炮和扬尘监测设备实现联动功能，一旦监测数据超标，雾炮可以及时自动进行喷水降尘办法。
2、系统平台硬件建设。扬尘监测系统所需要硬件服务器安装调试；服务器所需要运营环境如互联网光纤专线、机房。
3、系统平台软件开发。对前端监测点采集到数据进行记录分析解决，涉及实时数据、历史数据、平均值、报警数据等。按照客户需求，定制开发业务督办流程。一旦发起了扬尘管控超标告警、控尘办法违规告警、车辆未冲洗离开施工现场、车辆没有完全冲洗干净等，平台自动启动在线督办流程，实现流程可追踪、证据图像化、数据化精准闭环管控机制
2.3 项目预期效果
通过扬尘智能监控与解决大数据系统建设，预测会达到如下运营效果：
1、控尘办法明显改进
参照我公司有关实行经验，系统建设完毕后，预测控尘办法违规比同期总体下降50%，地面冲洗/施工洒水/车辆冲洗等三大顽症得到有效遏制。都市施工现场降尘洒水达标率达到90%。
2、扬尘浓度持续减少
项目建成后，与往年同期相比，预测总悬浮颗粒物下降20%，扬尘对空气质量影响限度大幅减少。
3、工地车辆不冲洗现象得到有效解决
在工地大门安装车辆未冲洗抓拍装置，冲洗槽安装水流量传感器、信号检测装置、未冲洗报警装置等，实现对工地进出车辆冲洗得到实时有效管控。
4、政府监管部门提高工作效率，监管精细化
政府监管部门可以在线实时对各工地现场扬尘数据、车辆冲洗、施工违规等进行检查，工地浮现违规及时收到报警信息，在线对违规现场进行报备解决。
3、真正实现联防联控
由政府大气办牵头建设，环保/城乡建委/市政等部门共用平台、共享信息、联合行动、应急联动，大大提高管理效率，现场处置回答率100%。
4、技防能力明显提高
与同期相比，从受理任务来源分析，预测投诉下降60%，巡逻下降8%，技防提高50%，公司自报持平，大数据技术在环境管理中初显威力。

三 技术方案
3.1 系统概述
扬尘传感器采用当前最广泛应用激光散射法检测技术，数据采集频率为1秒钟1次，实时监测周边环境中颗粒物（ P M 2 . 5 和PM10）浓度变化。视频监控摄像机采用130万像素网络高清摄像机，采用H.264编码,最高辨别率可达140万像素（1280×1024）,最大可输出30fps实时图像，符合IP67级防尘防水设计,可靠性高。
顾客不但可以通过设备来理解现场环境扬尘值，还可以通过账号登陆平台通过浏览器来查阅工地扬尘实时状况、历史数据曲线以及现场视频图像。
3.2 系统架构
3.2.1 系统构成
合智扬尘监测系统由前端监测及解决装置，通信传播网络，监管云平台及应用平台等构成。
（1）前端监测及解决装置
负责完毕前端数据采集、分析、解决与上传。涉及PM2.5、PM10等数值监测，监测设备接入报警装置，一旦数值超标触发报警，现场雾炮动作进行降尘解决；智能抓拍设备是对未经冲洗就对离开工地车辆进行报警抓拍，抓拍图片及时上传到扬尘监测管理云平台作为执法或整治根据，同步在冲水槽安装水流量传感器、信号检测装置等对车辆冲洗全程进行监测记录。
（2）通信传播网络
负责整个系统信号传播和平台支撑，包括GPRS、3G、4G、专用网基站、光纤、业务网络等某些。
（3）监管云平台
是整个系统核心某些，承担着整个系统运营、存储、大数据分析与解决，业务办理等职责，是由合智公司研发支撑，多方单位运用软件平台。
（4）应用平台
包括客户端、APP等，通过该平台，扬尘监管部门可以实现对各工地现场各项排放量监测数据查看，业务解决，信息管控等。
3.2.2 设计思想
运用传感技术、辨认技术、控制技术、通信技术、编程技术、云计算技术等，实现对建筑工地扬尘管控、数据分析，有效控制扬尘污染源，实现智慧工地，增进建筑工程施工文明化、监管信息化，切实有效减轻监管部门工作承担，为国家建筑行业文明发展做贡献。
3.2.3 系统布置
l 扬尘监测

l LED显示屏检测值

l 车辆冲洗抓拍

l 雾炮降尘

3.3 系统功能
3.3.1 LED显示实时数据
采用监测装备对施工现场PM2.5、PM10等数值浓度进行监测，一方面显示到LED屏上，另一方面上传到扬尘监管云平台作为数据分析根据。数据图默以为折线图，可点击切换为柱状图。点击图片保存，整张数据会以jpg 图片格式保存到电脑上。
3.3.2 大数据分析
扬尘监测系统云平台可以对排放量监测数据进行存储测算，并对历史数值进行智能分析，可以对各个工地违规状况、违规内容、违规次数、惩罚办法等做系统记录显示，作为对文明工地和文明施工单位评估根据。分为折线图和柱状数据显示图，用可视化效果呈现数据，各数据之间不存在联系，点击每个数据可单独显示，从而以便顾客查看。
历史数据
可以查看不同监测点点，不同步间段内历史数据。可将数据导出成excel 表格形式。
记录报表
显示各个监测点点不同步间段3 种PM 数据平均值。以柱状图和折线图显示。数据图片依然可以保存下来。
3.3.3 自动抓拍
采用高清智能抓拍设备和信号检测装置，智能抓拍现场违规状况，如对离开现场未冲洗或冲洗不干净车辆进行抓拍、作业有无洒水降尘等实时反馈给有关政府有关监管部门和施工现场违规公司，监管部门可对责任方进行惩罚，施工现场管理方可依照报警信息及时规定车辆返回冲洗或对违规车辆进行解决。
3.3.4 雾炮喷水降尘
工地扬尘监测浓度超标时，安装于施工现场喷炮可自动进行喷水降尘，形成喷水降尘记录上传至扬尘监管平台，监管部门可以以此来判断工地扬尘与否超标、有无进行喷水降尘解决等。
3.3.5 数据远程调看、业务办理
扬尘监管部门可以远程运用客户端、APP等进入平台对各项扬尘监测数据、车辆冲洗状况进行查看，发现违规排放施工单位可以在线对有关责任方进行惩罚或告知整治。

3.4 工作原理
l 扬尘监测
当设备通电时，扬尘传感器模块和GPRS DTU开始工作，扬尘传感器就会通过白色软管把空气中0.3-10微米悬浮颗粒物吸进设备激光腔体，激光散射原理是当激光照射到通过检测位置颗粒物时会产生薄弱光散射， 在特定方向上光散射波形与颗粒直径关于，通过不同粒径波形分类记录及换算公式可以得到不同粒径实时颗粒物数量浓度， 按照标定办法得到跟官方单位统一质量浓度，从而可以测得工地周边扬尘数值，并且能实时把数据通过GPRS DTU传到后台服务器，显示出实时数据和历史曲线，到达监测工地扬尘效果。
l 雾炮喷水
当现场扬尘监测设备监测到施工现场扬尘排放超标时，数据采集设备会发送一种开关量信号传达给雾炮，雾炮依照传送信息及时响应，对施工现场进行喷水降尘，减少施工现场扬尘浓度。扬尘超标和雾炮启动都会形成相应数值上传到扬尘监管云平台。
l 车辆冲洗
当车辆离开施工现场时，智能抓拍设备会对车辆有无进入冲水槽冲洗作出辨认，当车辆直接驶离现场时，智能抓拍设备会对车辆进行抓拍，图片实时上传到扬尘监管平台并形成报警信息和过程记录，扬尘监管部门和施工单位依照报警信息进行相应惩罚或整治操作；当车辆进入冲水槽时，水流量传感器和信号检测设备会对车辆冲洗时间进行监测，当车辆冲洗时间过短而导致冲洗不干净时也会形成一种报警信息上传到扬尘监管平台，作为监管部门扬尘控制监管根据。
3.5 技术性能
扬尘传感器性能：
尺寸
(L*W*H) 192* 120*80cm
工作环境
T:-20℃-65℃ H：0-85%
电源
220AC 1.5A
设备精度：
3 ug/m³
输出信号：
TTL电平输出
量程：
0-999 ug/m³
配备方式
上位机设立软件，串口指令，短信指令
功率
100W
原则
GSM / GPRS
速率
14.4 Kbps-57.6 Kbps
最大发射功率
GSM900 class4（2W），DCS1800class1（1W）
网络接受缓存
30K字节
网络合同
ARP\IP\UDP\TCP\ETHERNET
SIM卡：
1.8V / 3V
缓存收发
1K字节
安规认证
CE，FCC
天线接口：
50欧姆/SMA-K（阴头）

智能抓拍设备性能：
名称 130万 1/3" CMOS ICR日夜型筒型网络摄像机
摄像机
传感器类型 1/3" Progressive Scan CMOS
最小照度 彩色:0.01 Lux @(F1.2,AGC ON)；0 Lux with IR
快门 1秒至1/100,000秒
镜头 8-32mm @ F1.4,水平视场角 27.8°-9.1°；2.8-12mm@F1.4，水平视场角98.4°-30.2°
自动光圈 DC 驱动
日夜转换模式 ICR红外滤片式
宽动态范畴 数字宽动态
背光补偿 支持，可选取区域
数字降噪 3D 数字降噪
慢快门 支持
压缩原则
视频压缩原则 H.264/MJPEG
H.264 编码类型 BaseLine Profile / Main Profile
压缩输出码率 32 Kbps~8Mbps
音频压缩原则 G.711/G.722.1/G.726/MP2L2
音频压缩码率 64Kbps(G.711) / 16Kbps(G.722.1) / 16Kbps(G.726) / 32-128Kbps(MP2L2)
图像
最大图像尺寸 1280 × 1024
帧率 50Hz：25fps (1280 × 1024,1280 × 960,1280 × 720)；
60Hz：30fps (1280 × 1024,1280 × 960,1280 ×720)
第三码流辨别率与帧率 独立于主码流设立，最高支持：
50Hz：1fps(1280 × 960)
60Hz：1fps(1280 × 960)
图像设立 走廊模式,饱和度,亮度,对比度,锐度通过客户端或者浏览器可调
走廊模式 支持
背光补偿 支持,可选取区域
透雾 支持
图片叠加 支持BMP 24位图像叠加,可选取区域
日夜转换方式 自动,定期,报警触发
感兴趣区域 ROI支持双码流分别设立4个固定区域或动态跟踪
网络功能
存储功能 支持Micro SD/SDHC/SDXC卡(128G)断网本地存储,NAS(NFS,SMB/CIFS均支持)
接口合同 ONVIF,PSIA,CGI,ISAPI,GB28181
智能报警 场景变更侦测,区域入侵侦测,音频异常侦测,虚焦侦测,移动侦测,人脸侦测,动态分析,遮挡报警,网线断,IP地址冲突,存储器满,存储器错
支持合同 TCP/IP,ICMP,HTTP,HTTPS,FTP,DHCP,DNS,DDNS,RTP,RTSP,RTCP,
PPPoE,NTP,UPnP,SMTP,SNMP,IGMP,802.1X,QoS,IPv6,Bonjour
通用功能 一键恢复,防闪烁,三码流,心跳,镜像,密码保护,视频遮盖,水印技术,
匿名访问,IP地址过滤
接口
通讯接口 1个 RJ45 10M / 100M 自适应以太网口
音频
环境噪声过滤 支持
普通规范
工作温度和湿度 -30℃~60℃,湿度不大于95%(无凝结)；
电源供应 DC12V / PoE(802.3at)
功耗 15W MAX
防护级别 IP67
尺寸（mm） 206.5×103.9×100
3.6 产品特点
扬尘采集装置外壳为工业级防雨塑料外壳，并且有通风口，可以保证箱体内部热量及时散出来，保证里面各个模块长期稳定工作。
数据精确：激光检测，稳定、一致性好；u
响应迅速：场景变换响应时间不大于10秒；
便于集成：串口输出（或IO口输出可定制），自带电扇；
辨别率高：辨别颗粒最小直径达0.3微米

四 建设模式
4.1 公司自建
前端监测点：
前端扬尘监测设备，费用套餐自选1+2+3
1
车辆冲洗设备
1.1智能抓拍设备
包括智能抓拍摄像机、传感器、信号检测装置等
套
1

2
扬尘监控及解决设备
1.1扬尘监测一体机
包括扬尘传感器（PM2.5 PM10）、摄像机(720P高清枪机)、立杆、蓄电池、传播模块、互换机、电源配件等
台
1

1.2带LED屏显示扬尘监测设备
扬尘传感器、LED屏、传播模块等
台
1

1.3小型扬尘监测设备
扬尘传感器、传播模块等
台
1

1.4扬尘-雾炮联动器
雾炮、数据采集器、传播模块等
套

3
网络传播
2.1数据卡
流量需求：300M/月
年
1

2.2监测点光纤
8M带宽,1年使用费
年
1

4
安装调试费

项
1

后台系统：
1.公司直接免费使用合智云平台
2.公司自备服务器免费使用合智管理系统软件
4.2 购买服务
系统建设由合智科技投资，涉及平台软件开发、维护；平台服务器等硬件采购、安装、调试、维护；前端扬尘监测设备硬件采购、安装、运维。3年内平台软件硬件、监测点硬件所有权属于合智公司，政府在服务期内享有使用权。3年后，前端监测设备所有权归公司，平台软硬件所有权归政府。
前端监测设备租用费：
序号
设备
单位
押金（元）
月服务费（元）
数量
服务期限（月）
小计（元）
1
扬尘监测一体机
台

2
带LED屏显示扬尘监测设备
台

3
小型扬尘监测设备
台

4
扬尘-联动雾炮
套

5
智能抓拍设备
套

共计（元）
大写：
小写：
初装费： 元/套/次（服务期限<6个月，全额收取初装费；6个月≤服务期限<12个月，收取初装费50%；服务期限≥12个月，免收初装费）
后台系统：
政府管理后台租用
元/月
公司后台费用
合智免费提供