一種無組織粉塵遠程監(jiān)控系統(tǒng)的研究

岳毅然

摘 要：監(jiān)控并整治無組織粉塵污染對于治理霧霾和保障人類健康具有十分重要的作用。本文詳細(xì)地介紹了一種能夠利用現(xiàn)有的公用無線網(wǎng)絡(luò)有效地實現(xiàn)了無組織粉塵遠程監(jiān)控及實時信息傳輸?shù)南到y(tǒng)，以解決目前工業(yè)現(xiàn)場無組織粉塵污染源難以準(zhǔn)確定位、開發(fā)遠程監(jiān)控系統(tǒng)投資成本高等問題，并為無組織粉塵排放控制提供了理論參考。

關(guān)鍵詞：霧霾治理 無組織粉塵 遠程監(jiān)控 污染源定位 信息傳輸

中圖分類號：X513；X84 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）11（a）-0033-02

環(huán)境保護部衛(wèi)星遙感監(jiān)測表明，近段時間我國近1/7國土面積遭遇霧霾污染，北京、河北等地為重度污染。工業(yè)顆粒物排放作為霧霾的重要成因，如何使其得到有效控制治理，成為迫切需要攻關(guān)的技術(shù)難題。

工業(yè)過程中的大氣污染物排放方式有兩種：有組織排放和無組織排放。有組織排放是指粉塵等顆粒物經(jīng)排氣筒排放，這類粉塵污染治理技術(shù)發(fā)展時間較長，工藝相對比較成熟，能較好地收集有組織排放粉塵。無組織排放是指大氣污染物不經(jīng)過排氣筒的無規(guī)則排放，按照源高分類屬于面源，對附近環(huán)境影響較大。在我國，工業(yè)無組織排放相當(dāng)嚴(yán)重，并且無組織粉塵粒徑范圍大，其濃度隨現(xiàn)場范圍、高度、施工條件以及氣象條件不同而異，所以，目前針對無組織排放的粉塵治理技術(shù)始終是一大難題。因此，監(jiān)控并整治無組織粉塵污染對于治理霧霾和保障人類健康具有十分重要的現(xiàn)實意義。

然而，目前無組織粉塵的監(jiān)控多數(shù)只能靠經(jīng)驗分析處理，具有一定的盲目性，并且污染源難以發(fā)現(xiàn)造成處理周期較長。基于分布式技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的遠程監(jiān)測是無組織粉塵監(jiān)控領(lǐng)域的一個嶄新的發(fā)展方向，而現(xiàn)有的利用Internet或Intranet有線網(wǎng)接入方式實現(xiàn)遠程監(jiān)控的監(jiān)測系統(tǒng)，均需要鋪設(shè)專用電纜或光纖，投資成本較高。因此，亟需設(shè)計一種能夠利用現(xiàn)有廉價公用無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)無組織粉塵遠程監(jiān)控的系統(tǒng)。

本文詳細(xì)地介紹了一種無組織粉塵遠程監(jiān)控系統(tǒng)，以解決目前工業(yè)現(xiàn)場無組織粉塵污染源難以準(zhǔn)確定位、開發(fā)遠程監(jiān)控系統(tǒng)投資成本高等問題，并為無組織粉塵排放控制提供了理論參考。

1 無組織粉塵遠程監(jiān)控系統(tǒng)的組成

圖1是無組織粉塵遠程監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。系統(tǒng)的組成包括現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備1、粉塵濃度測量儀2、氣象參數(shù)測量儀3、噪聲測量儀4、視頻監(jiān)控儀5、數(shù)據(jù)采集卡6、GPRS模塊A-7、無線信號接收器8、網(wǎng)絡(luò)交換機9、可視化監(jiān)控平臺10、GPRS模塊B-11和智能移動設(shè)備12，其中，智能移動設(shè)備12包括手機13、平板電腦14和筆記本電腦15。

現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備上安裝有粉塵濃度測量儀、氣象參數(shù)測量儀、噪聲測量儀和視頻監(jiān)控儀。粉塵濃度測量儀、氣象參數(shù)測量儀、噪聲測量儀和視頻監(jiān)控儀的信號輸出端分別通過信號傳輸線與數(shù)據(jù)采集卡的信號輸入端連接。數(shù)據(jù)采集卡的信號輸出端通過信號傳輸線與GPRS模塊A的信號輸入端連接。GPRS模塊A的信號輸出端通過無線網(wǎng)絡(luò)與無線信號接收器的信號輸入端連接。無線信號接收器的信號輸出端通過信號傳輸線與網(wǎng)絡(luò)交換機的信號輸入端連接。網(wǎng)絡(luò)交換機的信號輸出端通過信號傳輸線與可視化監(jiān)控平臺的信號輸入網(wǎng)口端連接。可視化監(jiān)控平臺的信號輸出端通過信號傳輸線與GPRS模塊B的信號輸入端連接。GPRS模塊B的信號輸出端通過無線網(wǎng)絡(luò)與智能移動設(shè)備的信號輸入端連接。

2 無組織粉塵遠程監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理

系統(tǒng)在工作過程中，安裝在現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備上的粉塵濃度測量儀、氣象參數(shù)測量儀、噪聲測量儀和視頻監(jiān)控儀可實時測量現(xiàn)場無組織粉塵濃度、現(xiàn)場氣象參數(shù)（如溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、大氣壓力等）、現(xiàn)場噪聲強度和現(xiàn)場視頻信號，并將信號通過信號傳輸線傳送至數(shù)據(jù)采集卡。數(shù)據(jù)采集卡對信號進行采集后將信號通過信號傳輸線傳送至GPRS模塊A。GPRS模塊A對信號進行轉(zhuǎn)換并上傳到Internet，通過無線網(wǎng)絡(luò)將信號傳輸至無線信號接收器。無線信號接收器對信號進行接收后將信號通過信號傳輸線傳送至網(wǎng)絡(luò)交換機。網(wǎng)絡(luò)交換機具有數(shù)據(jù)交換、傳輸功能，對信號進行轉(zhuǎn)換后將信號通過信號傳輸線傳送至可視化監(jiān)控平臺。可視化監(jiān)控平臺對現(xiàn)場信號進行綜合分析后，將分析結(jié)果通過信號傳輸線傳送至GPRS模塊B。GPRS模塊B對分析結(jié)果進行轉(zhuǎn)換并上傳到Internet，通過無線網(wǎng)絡(luò)將分析結(jié)果傳輸至智能移動設(shè)備中的手機、平板電腦、筆記本電腦。

3 功能拓展及有益效果

本系統(tǒng)的進一步拓展在于，既可以在同一工業(yè)現(xiàn)場的不同處增設(shè)監(jiān)測點，也可以在不同工業(yè)現(xiàn)場的不同處增設(shè)監(jiān)測點，以達到同時對多個工業(yè)現(xiàn)場的無組織粉塵情況進行遠程監(jiān)控的目的。

本系統(tǒng)的有益效果如下：（1）集粉塵測量、氣象監(jiān)測、噪聲測量、視頻監(jiān)控、無線傳輸、預(yù)警信息發(fā)布等功能于一體，是一種新型多功能的環(huán)保監(jiān)測平臺，為非固定污染源無組織排放監(jiān)管提供了有力手段。（2）將監(jiān)測技術(shù)與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，可在異地對遠程現(xiàn)場無組織粉塵排放情況實施監(jiān)測，使無組織粉塵監(jiān)控變得靈活方便，可以有效節(jié)約人力和物力成本。（3）通過傳感技術(shù)實時采集監(jiān)測點的狀態(tài)信息，根據(jù)測試數(shù)據(jù)對現(xiàn)場實際情況進行實時監(jiān)測，可以實現(xiàn)無組織粉塵污染源的快速準(zhǔn)確定位，為監(jiān)管部門實時動態(tài)掌握粉塵污染狀況提供依據(jù)，有效提高環(huán)保監(jiān)控的精確性及實時性。（4）對各監(jiān)測點具有實時監(jiān)視功能，當(dāng)有粉塵排放超標(biāo)發(fā)生時，可提供自動預(yù)警，并顯示具體報警源，從而可有效避免事故的進一步擴大，為及時有效控制無組織粉塵排放提供參考。（5）通過現(xiàn)行覆蓋面廣的GPRS移動網(wǎng)絡(luò)與Internet實現(xiàn)連接，無需鋪設(shè)專用電纜或光纖，可顯著降低投資成本，使無組織粉塵的遠程監(jiān)控與預(yù)警技術(shù)更加易于實現(xiàn)。（6）通過GPRS移動網(wǎng)絡(luò)，可將監(jiān)測點的狀態(tài)信息傳送至智能移動設(shè)備，既便于工業(yè)生產(chǎn)方對無組織粉塵超標(biāo)點進行降塵處理，又便于環(huán)保部門監(jiān)控管理，方便環(huán)境執(zhí)法，并且信息可對大眾開放，有利于提高群眾環(huán)保意識。（7）系統(tǒng)采用模塊化集成方式，既便于根據(jù)實際需要靈活布置監(jiān)測點，又便于后期維護及升級時更換部件。

4 結(jié)語

本文介紹了一種能夠利用現(xiàn)有公用無線網(wǎng)絡(luò)有效地實現(xiàn)無組織粉塵遠程監(jiān)控及實時信息傳輸?shù)南到y(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)無組織粉塵遠程監(jiān)控與預(yù)警、污染源快速準(zhǔn)確定位，可有效降低投資成本，具備可靠性高、布置靈活、易于實現(xiàn)等優(yōu)點，具有較好的實用價值和應(yīng)用前景。

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