圣凱安惡臭氣體在線監(jiān)測

設計方案

劉工18123

757115

*章背景概述

1.1建設背景

惡臭是引起人體厭惡或不愉快的氣味的揮發(fā)性物質，作用于人的嗅覺器官而被感知的一種污染問題，具有多組分、低濃度、瞬時性、陣發(fā)性的特點。

近幾年，我國人民群眾對于惡臭這一環(huán)境問題的反映也越來越強烈，同時由惡臭引發(fā)的污染糾紛也越來越多。惡臭污染漸漸成為了環(huán)保投訴熱點問題，越來越受到各級環(huán)保部門的重視，惡臭污染物監(jiān)測治理技術也成為了民眾關注的焦點之一。

1.2惡臭污染現(xiàn)狀

根據(jù)國家《惡臭污染物排放標準（GB14554-1993）》，，目前控制惡臭的物質只包含氨、硫化氫、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳、苯乙烯、惡臭OU值在內的九個指標。但研究表明，惡臭包含的種類多達4000余種。

惡臭氣體等級劃分：

0 無臭

1 檢知闕值（勉強能聞到氣味）

2 認知闕值（氣味弱但能分辨其性質）

3 明顯檢知（氣味很明顯）

4 強臭

5 劇臭

常見惡臭物質：

分類 主要物質

無機物 硫化合物 硫化氫、二氧化硫、二硫化碳

氮化合物 二氧化氮、氨、碳酸氫銨、硫化銨

鹵素及其化合物 氯、溴、*

其他 臭氧，*

有機物 烴類 丁烯，乙炔，丁二烯，苯乙烯、苯、甲苯、二甲苯、萘

含硫化合物 硫醇類 甲硫醇、乙硫醇、丙硫醇、丁硫醇、二異硫醇等

硫醚類 二甲二硫，甲硫醚，二乙硫、二丙硫、二丁硫、二苯硫

含氮化合物 胺類 二乙胺、乙二胺

酰胺類 二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、酪酸酰胺

吲哚類 吲哚，β-甲基吲哚

其他 吡啶，丙烯腈，硝基苯

含氧化合物 醇和酚 甲醇、乙醇、丁醇、*、甲酚

醛 甲醛，乙醛

酮和醚 丙酮，丁酮，己酮，二苯醚

酸 甲酸、乙酸、酪酸

酯 丙烯酸乙酯，異丁烯酸甲酯

鹵素衍生物 鹵代烴 甲基氯、二氯甲烷，*、氯乙烯

氯醛 三氯乙醛

1.3現(xiàn)狀分析及解決策略

前幾年，惡臭的感觀測試主要依賴人工嗅辨，需要人員多（至少7名）、耗時長，對測試環(huán)境條件要求高。惡臭氣體成分分析主要使用GC、GC/MS、HPLC、DOAS等檢測設備，但存在樣品前處理復雜、檢測時間長、不具備連續(xù)性等問題，在污染事故評價和環(huán)境監(jiān)管中具有較大的應用局限性。

人工嗅辨惡臭監(jiān)測流程

而無線傳感網(wǎng)絡具有集成性高，智能化程度高，覆蓋的區(qū)域廣，信息實時采集并對環(huán)境的變化隨時做出響應等特征，將之用來檢測惡臭氣體及相關工作范疇必有極為廣闊潛力。

因此，圣凱安根據(jù)無線傳感網(wǎng)絡的基本理論和惡臭氣體在線監(jiān)測的實際需求，提出了基于物聯(lián)網(wǎng)技術的在線惡臭監(jiān)測方法。設計了一個能夠在線測量惡臭氣體濃度、環(huán)境溫度、濕度等參數(shù)的綜合系統(tǒng)。

第二章項目概述

2.1建設思路

圣凱安惡臭氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)包含了一整套完善的解決方案，該解決方案囊括了從底層數(shù)據(jù)采集一直到上層應用軟件全部“物聯(lián)網(wǎng)”工作鏈，整套方案采用B/S模塊化架構設計，靈活易用。

2.2建設意義

部署惡臭氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)，配合城市現(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測站點，可以準確、及時、全面地放映環(huán)境質量現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，為環(huán)境管理、污染源控制、環(huán)境規(guī)劃等提供科學依據(jù)。并結合天氣狀況、城市交通、人口密度、工業(yè)產值等元素，進行系統(tǒng)的研究，為保護環(huán)境、改善大氣環(huán)境質量、提高人們幸福感起到技術支撐作用。

具體可歸納為：

• 根據(jù)環(huán)境標準，評價環(huán)境質量。

• 根據(jù)污染分布情況，追蹤尋找污染源，為實現(xiàn)監(jiān)督管理、控制污染源提高依據(jù)。

• 構建云計算海量數(shù)據(jù)處理平臺，儲存本區(qū)域海量數(shù)據(jù)，積累*監(jiān)測資料，為研究環(huán)境容量、實施總量控制、目標管理、預測環(huán)境質量提供數(shù)據(jù)。

• 為保護人類健康、保護環(huán)境、合理使用自然資源，制定環(huán)境法規(guī)、標準、規(guī)劃等服務。

2.3建設目標

• 建立自動化環(huán)境監(jiān)測站，提升惡臭氣體監(jiān)測水平，實現(xiàn)監(jiān)測無人化智能化操作；

• 建立環(huán)境大數(shù)據(jù)平臺：以物聯(lián)網(wǎng)技術、云計算技術為基礎，結合環(huán)保相關部門數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對惡臭氣體數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測、實時傳輸、數(shù)據(jù)分析、智能化大數(shù)據(jù)挖掘等功能。

• 建立健全的污染防治方案，通過大數(shù)據(jù)為政府對污染治理提供意見和建議；

• 依托大數(shù)據(jù)平臺，與行業(yè)企業(yè)深度合作，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，完善管理體系，提高企業(yè)競爭力；

• 通過建立水大數(shù)據(jù)平臺，對接政府環(huán)測部門，提高環(huán)境監(jiān)測準確度，提高政策決策科學系，提升基地社會服務能力。

2.4 設計規(guī)范

《惡臭污染排放標準》   GB 14554-1993

《空氣質量惡臭的測定三點比較式臭袋法》GB/T 14675-1993

《空氣質量三的測定氣相色譜法》 GB/T 14676-1993

《空氣質量甲苯、二甲苯、苯乙烯的測定氣相色譜法》 GB/T 14677-1993

《空氣質量硫化氫、甲硫醇、甲硫醚和二甲二硫的測定氣相色譜法》   GB/T 14678-1993

《空氣質量氨的測定次氯酸鈉-水楊酸分光光度法》  GB/T 14679-1993

GB50493-2009《石油化工企業(yè)可燃氣體和有毒體檢測報警設計規(guī)范》

GB 12358-2006《作業(yè)場所環(huán)境氣體檢測報警儀通用技術要求》

第三章方案建設

3.1 方案概述

圣凱安根植環(huán)境領域多年，在承擔國家重大儀器專項的基礎上研發(fā)出來的“惡臭在線監(jiān)測系統(tǒng)”。采用傳感器陣列模式，根據(jù)多個現(xiàn)場試驗出的惡臭模型，配以遠程信號傳輸系統(tǒng)、氣象監(jiān)測系統(tǒng)、氣體采集系統(tǒng)，通過無線網(wǎng)絡啟動在線監(jiān)測儀，終將分析的結果和所獲取的氣象參數(shù)、環(huán)境參數(shù)傳至區(qū)域惡臭在線監(jiān)控平臺。

該惡臭在線監(jiān)測系統(tǒng)可以應用在諸如污水處理廠、垃圾填埋場、畜禽養(yǎng)殖場等存在惡臭排放的地方。

3.2 建設方案

3.2.1 惡臭氣體監(jiān)測分析儀

（1）產品概述

圣凱安惡臭氣體監(jiān)測儀是一款多功能微型氣體監(jiān)測儀，內置抽氣泵，采用*高靈敏度傳感器，測量精準穩(wěn)定。儀器可針對某一氣體單獨檢測也可以針對多種氣體組合檢測，可選配溫濕度參數(shù)同時檢測。

工業(yè)級高精觸摸屏，完美顯示當前濃度值、大值、小值、1分種和1小時平均值，并可選取任意時間段時間歷史數(shù)據(jù)查詢，曲線顯示；內置大容量存儲芯片，可輕松存儲10萬以上數(shù)據(jù)，并通過接口數(shù)據(jù)導出。

（2）核心部件

圣凱安技術的預標定智能型氣體傳感器模組具有體積小、重量輕、精度高、穩(wěn)定性強、智能化、模塊化等特點?？山M合1-9種甚至更多不同氣體同時在線監(jiān)測使用。統(tǒng)一輸出信號方便用戶集成。

采用本質安全型電路設計，出廠已經(jīng)過圣凱安二次開發(fā)溫度補償，信號放大，用戶使用時無需再標定，直接采集信號使用即可。只需要對接一次，后續(xù)即可對應上千種目標氣體的監(jiān)測。

技術參數(shù)：

3.2.2 惡臭氣體在線監(jiān)測云平臺

（1）設計思路

• 云平臺設計

所有數(shù)據(jù)儲存在云端，云端服務器可支持私有云與公有云不同需求架設。

• 采用B/S模塊化架構設計

系統(tǒng)整體采用B/S架構?？衫脀eb直接登錄，數(shù)據(jù)展現(xiàn)直觀，界面美觀，并且各相關人員通過Internet可以隨時查閱到權限范圍內的數(shù)據(jù)。

• 以元數(shù)據(jù)管理為核心

系統(tǒng)中的元數(shù)據(jù)是指：統(tǒng)計信息體系、查詢分類/分組標準、統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。

系統(tǒng)對上述元數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一編碼、描述、分類分域管理。系統(tǒng)可以動態(tài)擴展和維護元數(shù)據(jù)，并以元數(shù)據(jù)為紐帶，保持不同歷史時期數(shù)據(jù)的內在，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，為數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)挖掘技術、統(tǒng)計分析的應用和開展統(tǒng)計預測等后續(xù)應用奠定基礎。

• 支持不同用戶類型和不同角色

系統(tǒng)的用戶對象：政府部門、學校學院、系統(tǒng)管理員等。

• 適應不同的調查組織模式

系統(tǒng)*適應現(xiàn)行的分析模式。同時以元數(shù)據(jù)管理為核心，在系統(tǒng)的底層設計中充分考慮組織模式改革的長遠發(fā)展需要，使之*流域環(huán)境保護的科學管理模式。

• 具有完善的多級管理機制

系統(tǒng)從整體構架和運行機制上充分考慮不同的應用需求，建立良好的數(shù)據(jù)上傳和信息交互機制，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)多級管理的應用模式。

• 提供靈活的數(shù)據(jù)接口

平臺提供靈活的數(shù)據(jù)接口，確保系統(tǒng)的可拓展性，支持多種軟件數(shù)據(jù)格式。

（2）建設原則

本方案以行業(yè)標準作為設計依據(jù)，結合惡臭氣體在線監(jiān)測的具體情況，用設計方案體現(xiàn)高性價比比，是本方案設計的指導思想，也是本方案設計的基本出發(fā)點和追求的目標。

本設計主要貫徹“高質量”及“低成本”兩條主線來進行設計的。

系統(tǒng)不僅要能滿足業(yè)務工作和業(yè)務流程的需求，同時提供有效的細分和管理的手段，配合系統(tǒng)提供的基于多維數(shù)據(jù)倉庫的分析手段，利用業(yè)主方的業(yè)務數(shù)據(jù)，建立直觀的多維數(shù)據(jù)模型，進行圖形對比分析和數(shù)據(jù)挖掘，通過對業(yè)主方的業(yè)務數(shù)據(jù)的聯(lián)機在線分析，為業(yè)主方提供決策支持和分析手段。

• 安全性

系統(tǒng)包含一個完整的惡臭氣體在線監(jiān)測與管理流程，涉及多個信息處理環(huán)節(jié)，并涉及到部分不宜公開的內容。因此，系統(tǒng)嚴格地限定各級使用者的訪問權限和操作權限，并具備良好的抵抗外部各種沖擊的能力和災難恢復能力，以保證系統(tǒng)的正常運行以及信息的安全、保密、完整。

在系統(tǒng)設計上考慮整個系統(tǒng)的安全措施，使用業(yè)界成熟的技術和產品，采用安全可靠的系統(tǒng)架構，利用完善的安全策略保證信息的安全可靠。

• 靈活性和擴展性

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源于各監(jiān)控區(qū)域的惡臭氣體分析儀。因此本系統(tǒng)建設的原則之一是能夠靈活地適應數(shù)據(jù)源的變化。另外，基于業(yè)務領域及監(jiān)測范圍可能存在變化，本系統(tǒng)可以通過靈活的方式采集信息和對外提供信息。

而隨著系統(tǒng)使用者的需求、系統(tǒng)規(guī)模、時間的推移等發(fā)生變化，系統(tǒng)在建設過程中充分考慮靈活組織與存儲信息，以增強系統(tǒng)擴展能力。系統(tǒng)功能的增強、增加不會引起系統(tǒng)總體架構上的變動。

• 可靠性

系統(tǒng)時時刻刻都在處理著大量的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，任何時刻的系統(tǒng)設備故障都有可能帶來重大損失，為了滿足需求，本系統(tǒng)具備很高的穩(wěn)定性和可靠性，以及很高的平均*率。保證故障發(fā)生時系統(tǒng)能夠提供有效的失效轉移或快速恢復等性能。

• 開放性

現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、業(yè)務系統(tǒng)等相互之間能夠進行順暢的數(shù)據(jù)交換，并且提供*符合業(yè)界標準的、主流的接口。

• 集成性和實用性

惡臭氣體在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設可以充分體現(xiàn)業(yè)務特點，充分利用現(xiàn)有資源，合理配置系統(tǒng)軟硬件，保護用戶投資。著眼建成后實際的使用與未來技術發(fā)展方向，具有良好的擴展能力，系統(tǒng)對組織架構和業(yè)務流程的變動具備低敏感性和優(yōu)秀的支持性能，當組織機構或業(yè)務流程發(fā)生變動時，系統(tǒng)如需變更，變更手段應簡單易行。

• 可維護性和易用性

由于信息組織和利用具有靈活性、擴展性的特點，對系統(tǒng)管理維護的要求很高，在本系統(tǒng)設計過程中充分考慮系統(tǒng)的管理維護能力。在不影響決策者正常思維方式的前提下，系統(tǒng)提供靈活、易用、友好的操作界面，具備良好的親和力，尤其在前臺展現(xiàn)部分，界面應符合應用習慣，具備良好的可定制能力，定制過程簡單易用。

（3）技術架構

（4）網(wǎng)絡拓撲

（5）系統(tǒng)架構

物理環(huán)境感知層：客戶可根據(jù)現(xiàn)場需要采集控制的環(huán)保對象選擇傳感器、氣體檢測儀、氣體報警器、微型空氣監(jiān)測站等，如：氨氣氣體報警器、智能型氣體傳感器、硫化氫氣體檢測儀、無人機氣體檢測儀等。

實時數(shù)據(jù)傳輸層：這一層負責把感知層采集到的各個環(huán)境數(shù)據(jù)由各種網(wǎng)絡方式傳遞到云平臺，同時也會根據(jù)云平臺的指令傳遞及控制現(xiàn)場設備。

在線監(jiān)控平臺層：

云平臺層是應用層的基礎，也是環(huán)境在線監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)與用戶的接口。用戶可根據(jù)監(jiān)控點的數(shù)量及設備，靈活配置實時數(shù)據(jù)監(jiān)測、實時畫面、統(tǒng)計分析、實時報警、維護提醒等功能。

多媒體綜合應用層：

云平臺層會根據(jù)系統(tǒng)的配置將實時數(shù)據(jù)推送到監(jiān)控大屏、云服務中心、app等，且自動生成的報表可以為后期的建設和改進提供有利的數(shù)據(jù)。

（6）功能描述

• 實時在線數(shù)據(jù)監(jiān)測

所有監(jiān)測點數(shù)據(jù)統(tǒng)一在監(jiān)測平臺上顯示，用戶實時在平臺上查看所有檢測儀采集的各類氣體數(shù)據(jù)。

智能垃圾場惡臭氣體在線監(jiān)測 設計方案

• GPS實時定位

支持地圖比例尺縮放、搜索、定位等功能，適合客戶對每個下屬監(jiān)控點位進行統(tǒng)一、分組管理，避免雜亂，一目了然。

• 報警信息短信向管理人員推送監(jiān)測點設備故障、異常情況等相關報警信息。

• 關鍵數(shù)據(jù)動態(tài)顯示

可對各監(jiān)測點實時工藝進行展示，包括設備運行狀態(tài)、環(huán)境數(shù)據(jù)、監(jiān)管參數(shù)等。

• 用戶及設備統(tǒng)一管理智能垃圾場惡臭氣體在線監(jiān)測 設計方案

此功能可實現(xiàn)監(jiān)測點位信息的增、改、查、刪等基本操作，更規(guī)范的管理各監(jiān)測設備。此外，企業(yè)端可設置不同的操作權限，實現(xiàn)不同級別操作人員對數(shù)據(jù)訪問范圍和數(shù)據(jù)讀寫性的嚴格控制，建立統(tǒng)一用戶管理平臺，實現(xiàn)所有用戶的身份管理。

• 遠程Web監(jiān)控

管理人員可以在任何平臺通過瀏覽器登陸系統(tǒng)，查看監(jiān)測現(xiàn)場情況，直接操作現(xiàn)場設備。

• 視頻監(jiān)控集成

用戶可以根據(jù)需求集成現(xiàn)場監(jiān)控視頻，對現(xiàn)場環(huán)境、重要設備、關鍵生產環(huán)節(jié)進行遠程視頻監(jiān)控，實時了解現(xiàn)場發(fā)生的情況。

• 邏輯快速定義部署

所有監(jiān)測點的信息、傳感器信息可實時在線遠程管理、部署、配置；無需修改系統(tǒng)代碼，用戶可在系統(tǒng)中自由定義所有傳感器報警閥值及報警處理方式。