網格化大氣環境監測智能型低功耗氣體傳感器
一
、 概述
近年來，空氣環境污染日益嚴重，*央、高度重視大氣污染防治，2013 年出臺《關于印發
大氣污染防治行動計劃的通知》（國發〔2013〕37 號）。提出大氣污染防治的總體要求、奮斗目標和政策舉措。
其中明確指出要建立監測預警應急體系，妥善應對污染天氣。各省市，各地區針對本地大氣特點和環境空氣污染
現狀，也制定了相應的計劃，主要實現環境空氣質量預報預警體系的建立，突出重點、分類指導、多管齊下、科
學施策，把調整優化結構、強化創新驅動和保護環境生態結合起來，用硬措施完成硬任務，確保防治工作早見成
效，促進改善民生，培育新的經濟增長點。
某市隸屬河北省石家莊市，位于河北省西南部，從當前情況下來看，某市地區的大氣污染形勢十分嚴峻。盡
管從 2006 年到 2013 年的 8 年時間里，空氣質量為優的天數除 2013 年以外整體呈不斷增加的趨勢，而在在 2013
年全年，空氣質量為優的天數為 0 天，而重度污染天數則達到了驚人的 86 天。2015 年，針對污染日益嚴重的趨
勢，河北省痛下決心鐵腕
“
治霾
”
，發布了《河北省大氣污染深入治理三年(2015
-
2017)行動方案》，對全省范圍內
的大氣污染治理提出了更高的要求，石家莊市作為污染較嚴重的城市之
一
，面臨著緊迫而嚴峻的大氣污染治理形
勢。
表 1 某市 2006
～
2013 年空氣質量等級分布
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
優 5 16 26 35 30 32 58 0
良 210 186 191 213 269 281 261 37
輕度污染 48 47 52 41 36 39 34 167
中度污染 8 2 1 1 0 0 1 70
重度污染 3 0 0 0 0 0 0
二、 總體方案
在城市空氣污染治理中可以注意到三大突出的矛盾：
一
是大氣污染監控的緊迫性與技術手段和管理模式的滯
后性矛盾突出；二是揚塵污染源點多、面廣、線長與管理單位人手緊張的矛盾突出；三是揚塵污染源監控的環節
多、難點多與多部門聯合協同成本高、整治效果反復的矛盾突出。
針對以上源于現實中的問題，我們借鑒于的城市管理模式
——
網格化管理，從而將城市大氣污染監測乃
至整個環保工程進行網格化管理，也可以稱之為
“
互聯網＋環保
”
的形式。
網格化精準監測系統由不同大氣因子微型站、小型空氣監測自動站和監控軟件平臺等設備構成，可對城市道
路交通、重點區域、重點企業等領域各類污染排放因子進行實時監控管理，精確定位污染源排放點位及污染物排
放因子。
網格化管理圍繞燃煤污染、揚塵及面源污染、工業污染、機動車污染等重點排放源，按照
“
分級負責、無縫
對接、全面覆蓋、責任到人
”
的原則，對全市空氣質量形成網格化監測，具體內容如下：
1） 全縣按行政區劃共劃分 11 個網格區域，在各個網格內建立自動化監測設施，對沒有部署空氣質量監控
站點的網格，安裝部署空氣質量自動連續監測設備或儀器，保證每個網格內至少具備 1 到 2 個空氣質量監控站點。
2） 根據功能規劃和產業布局，對污染較為嚴重區域重點監控，通過加強對重污染區域的監測，全面獲取空
氣質量污染物濃度、污染源等信息，為改善產業布局、提高空氣質量的實施措施提供數據支撐。
3）不同類型重點污染源（包括工業企業、建筑揚塵、沙石場、堆煤場、秸稈焚燒等無組織煙塵污染源排放）
要求安裝對應的監測設備，例如 CEMS、揚塵、VOC 在線監測裝置。
4） 所有的監測設備或儀器全部劃歸統
一
管理，充分利用在線監測系統平臺，實現
“
統
一
平臺，統
一
標準，
統
一
監管
”
。明確工作任務和獎懲措施，每日、月、旬發布各級網格空氣質量指數 AQI 和排名，對排名落后的各
級網格負責人進行約談和問責，敦促其落實好屬地管理責任。
通過在全縣區域內構建網格化監測，建立動態高分辨率大氣污染源排放清單，清單空間精細到縣、鄉，時間
精細到季、月，根據污染源變化情況實時更新，并向社會公布；隨著數據的積累，通過云計算、模型分析等大數
據技術，構建環境質量與環境容量、排污總量之間的動態，挖掘環境數據應用價值，為環境管理提供科學依
據；科學確定各市、縣的年、季、月污染物排放控制指標，各地在總量控制的前提下，將排放權作為生產、建設、經營的前置條件，進行量化分解；對不同地區、不同時段、不同氣象條件下采取的減排調控政策、措施的實施效
果進行定量分析評估，并指導行業、企業根據評估結果和既定的減排目標，以小的減排代價達到的治污效
果，提高減排調控措施的可持久性。
三、 系統簡介
3.1 系統測量參數
SO2、NO2（NO/NOX）、PM10
現有三參數空氣質量監測系統，主要反映
一
次污染；
CO
衡量大氣污染的重要標志性污染物，可用來評價系統穩定性；
O3
光化學煙霧的標志，極易氧化氣態污染物轉化成細粒子；國家標準規定污染物；
PM2.5、PM10
造成能見度降低（灰霾天氣）的元兇；已被 WHO、EPA 和 EU 等列入空氣評價指標體系
3.2 系統拓撲圖
整套系統由感知層、平臺層和應用層 3 部分組成。其中，感知層由大密度布設的大型、小型監測站組成，監
測站監測的數據通過無線網絡傳送到平臺層，進行數據處理和自動修正。
在應用層，可實時顯示各監測點位和整個區域的空氣質量狀況，以及污染物濃度水平，并提供異常報警、區
域空氣質量變化趨勢等多種服務業務。
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