XXX市道路交通空气质量监测项目方案

XXX市道路交通空气质量监测项目方案

 

一、项目背景

1.1道路交通空气质量污染原因

道路交通污染是大气污染的主要原因之一。汽车、电车、摩托车等机动车辆在道路上运行时排放废气、产生噪声和振动所造成的环境污染。大、中城市中的主要干道的交通污染最为严重。各种机动车排出的废气污染大气环境，造成了环境质量的严重下降，可以说雾霾的经久不散最主要原因之一就是各种温室气体的排放，道路交通污染加剧了我国大气污染现象的发生。

产生原因

汽车、电车、摩托车等机动车辆在道路上运行时排放废气、产生噪声和振动所造成的环境污染。大、中城市中的主要干道的交通污染最为严重。

污染种类

（1）废气污染

汽车、火车、飞机、轮船是当代的主要运输工具，它们烧煤或石油产生的废气也是重要的污染物。特别是城市中的汽车，量大而集中，排放的污染物能直接侵袭人的呼吸器官，对城市的空气污染很严重，成为大城市空气的主要污染源之一。汽车排放的废气主要有一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和碳氢化合物等，前三种物质危害性很大，且车辆刹车蹄片和轮胎摩损产生石棉尘、橡胶尘等，都会造成大气污染。

（2）光化学烟雾

在静风的条件下，机动车辆排放的碳氢化合物和氮氧化物在阳光照射下会发生光化学反应，产生二次污染物，即形成光化学烟雾。1940年的洛杉矶烟雾，就是由于汽车排放的废气在洛杉矶盆地上空积聚不散，经过日光中紫外光的作用，生成臭氧和过氧乙酰硝酸酯等而形成的。光化学烟雾刺激人的眼睛和上呼吸道，可引起眼睛红肿和喉炎，严重时可导致视力下降、哮喘以及其他疾病。机动车辆排放的污染物不仅危害人体健康，而且还会破坏生态平衡,在一些机动车辆拥有量多的国家，已经成为一种公害。

（3）噪声污染

车辆运行产生的噪声干扰人们的正常生活。机动车辆的发动机、嗽叭和排气装置，以及车轮与路面间的摩擦都会产生噪声。道路交通噪声具有声源流动性大、影响面广和声量起伏悬殊的特点。在高速公路上，汽车昼夜高速行驶，交通量又大，产生的噪声干扰特别严重。

噪声的强度用声级表示，单位为分贝(dB)。声级为30～40分贝是比较安静的正常环境；超过50分贝就会影响睡眠和休息；70分贝以上就会造成心烦意乱，精神紧张，影响工作；在90分贝以上，人们就难以忍受，长期处在这种环境会严重影响听力，导致其他疾病。距离主要干道5米处的交通噪声，通常高于70分贝，属于吵闹范围。交通噪声防治主要是控制噪声源（如给车辆安装消声设备）和采取各种隔声设备。

（4）振动污染

机动车辆由于发动机的运转，路面造成的颠簸，以及外力作用(如制动)，不断产生振动。道路交通产生的振动往往同路基、路面结构，道路的平整度，车辆的行驶速度和载重量等直接有关。

1.2政策解读

根据国家环保部监测数据，目前部分大中城市的雾霾天气较为严重，尤其是在京津冀、长三角、珠三角最为严重。监测表明，这些地区每年出现霾的天数在100天以上，个别城市甚至超过200天。空气污染严重的深层次原因是我国快速工业化、城镇化过程中所积累环境问题的显现，高耗能、高排放、重污染、产能过剩、布局不合理、能源消耗过大和以煤为主的能源结构持续强化，城市机动车保有量的快速增长，污染排放量的大幅增加，建筑工地遍地开花，污染控制力度不够，主要的大气污染排放总量远远超过了环境容量等多种原因。其中，随着我国汽车保有量的不断增加，道路交通空气质量污染，已经成为影响城市空气质量几大重要原因之一。XX市常年首要污染物为SO2、NO2、CO、O3、PM10、PM2.5、TVOC、噪声等因子，为积极响应相关政策文件，铁腕治霾，打赢蓝天保卫战，要加大道路交通空气质量治理的精细化、专业化、常态化管理力度，因此对XX是城市道路交通空气质量监测不可忽视。

2018年6月27日，国务院印发《打赢蓝天保卫战三年行动计划》的通知（国发〔2018〕22号），打赢蓝天保卫战，以京津冀及周边地区、长三角地区、汾渭平原等区域（以下称重点区域）为重点，持续开展大气污染防治行动，要求经过3年努力，大幅减少主要大气污染物排放总量，协同减少温室气体排放，进一步明显降低细颗粒物浓度，明显减少重污染天数，明显改善环境空气质量。为积极响应习近平总书记的生态文明思想，严格按照《中共中央国务院关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的意见》、《国务院关于印发打赢蓝天保卫战三年行动计划的通知》（国发〔2018〕22号）、《大气污染防治行动计划》要求，进一步加强城市道路交通空气质量监测管控工作。首先，要充分认识城市道路交通空气质量监测管控的工作重要性。其次，要严格落实城市道路交通空气质量监测管控责任。然后，积极采取城市道路交通空气质量防污、降污措施。最后，积极推进城市道路交通空气质量监测管控，切实强化保障措施。

 

二、项目需求

2.1项目形势

道路交通空气质量污染是城市空气质量污染的主要污染源之一，严重影响城市居民的健康和城市生态环境。城市做为人们经济生活的重要载体，直接影响着社会经济的发展，而其环境的好坏也直接关系到每个城市居人的生存环境的好坏。在发展的过程中，我国快速的城市化进程造成了许多不良后果，对环境的影响就是其中最为严重的一项。由于人口的高度密集，人们在生活中对环境的影响自然也就越大，同时由于工业化的迅猛发展，污染物的肆意排放，导致我国城市空气质量污染特别严重，威胁着人们的身体健康和生活舒适度，每天的空气质量指示已经成为人们每天必看的一项，人要生存就需要呼吸和空气，我们要重视城市环境空气质量，不仅是为自己，也为子孙后代创造一个宜人的居住环境。

本案提供了一种对道路交通空气质量实时监测的解决方法，即建设道路空气质量监测产品（β射线法扬尘在线监测仪、微型环境空气质量监测系统、车载式微型空气质量在线监测仪）和道路空气质量监测平台。

2.2需求分析

国家相继出台有关城市环境空气质量方面的政策措施，力求对生态环境做到严格监管，有效治理。且人们也越来越重视环境的优良度，已不再满足于生活舒适，而是对生活的品质有了更高的要求，即“重生态、重环保”。因此积极控制城市道路交通污染成为了我们必须进行的一项工作，依照《中华人民共和国大气污染防治法》要求，加强对道路环境空气质量管控，保持道路环境良好，在重要路段增加搭建道路空气质量监测产品，实时关注城市道路空气质量，加强道路污染管理，抓好污染源污染，做到提前预测及时追踪，在根本上治理道路空气质量污染问题。

通过“平台+终端产品（固定式与移动式相结合）”的联合使用，实现城市道路空气质量数据实时、连续在线监控，项目的全面实施，可将XX市范围内重点区域纳入监管范围，真正实现有效管理和标准化防治。因此根据项目需求可知，本项目在建设过程中需包含以下内容：

• 在XXX市部分交通干道建设固定式在线监测产品。
• 在重点区域应用移动式在线监测车进行走航监测，实现盲区死角的覆盖以及应急监测。

（3）构建道路空气质量监测平台。实时接收、存储、处理各道路监测点位上传的数据信息，并通过算法模型进行分析展示，包括但不限于图表形式的实时数据显示、预警提示等。综合展示颗粒物、气体、气象等参数的数据信息，并以图表方式展示指定时间段内颗粒物的源解析平均结果、污染源类贡献值以及分担率时序变化，满足数据积累条件后的溯源服务。

 

三、项目设计

3.1项目概述

长期以来，由于对道路空气质量环境的监管无法做到实时有效，导致道路交通空气质量污染严重。我们提供了一种可以24小时实时监测、具有视频抓拍且存储功能的解决方案，即自主研发生产的道路空气质量监测平台搭配终端监测仪器：β射线法颗粒物监测仪、微型环境空气质量监测仪和车载式微型空气质量在线监测仪。固定式监测产品可将XX市道路交通部分干道污染区域进行监管，同时搭配移动式监测产品实现盲区死角的覆盖以及应急监测，并通过远程数据检测系统将数据搜集、汇总、分析上传至系统平台，对管理者进行数据可视化展示。且仪器是多维一体化设备，我们不仅对道路交通空气质量主要污染物做监管，同时还可以对大气压、风速、风向、温度、湿度等多个参数进行测量，真正实现有效监测管理和标准化执法。

3.2设计依据

• 道路环境监测产品的建设将严格按照国家及地方规范展开，产品也将严格按相关规范要求进行生产、检测出厂，以保证产品符合国家、地方及相关行业的应用要求。

3.3设计原则

在本次道路交通空气质量污染监测方案设计中，我们主要遵从以下几个原则：

（1）系统可靠性。

在系统设计、设备生产、调试等环节都严格执行国家、行业的有关标准和环保部门相关要求，在设计初期从技术角度保证设备的可靠运行。

（2）系统稳定性。

所有产品均为成熟稳定的产品，在配置成功的情况下能够实现无人值守，且能长时间稳定的工作。以可靠成熟的软件产品为基础，结合具体需求进行配置、定制和二次开发的方式进行实施，系统各环节具备故障分析与恢复和容错的能力，降低风险，以保证项目稳定实施。系统支持多个客户端（包括移动端和PC端）同时浏览、编辑、推送、上传等与数据库的交互式操作；当意外事件发生时，能通过快速的应急处理，实现故障修复，保证数据的完整，避免了重要数据的丢失。

（3）系统扩展开放性。

在初步设计时，就考虑未来良好的扩展性，以降低未来扩展的成本，使系统具有良好的可持续发展性。支持各子系统互连机制，系统可提供二次开发接口，与其它系统、产品进行集成。

（4）系统安全高效性。

系统的程序或文件有能力阻止未授权的使用、访问、篡改，或者毁坏的安全防卫级别，同时系统能轻松完成海量存储的艰巨任务，让数据存储更高效、更安全。

（5）系统易操作性及实用性。

系统的操作简单快捷、环节少，以保证不同文化层次的操作者能够熟练操作。系统有非常强的容错操作能力，使得在各种可能发生的误操作下，不引起系统的混乱。

 

四、系统介绍

4.1系统概述

道路交通空气质量监测系统是一个物联网系统，主要由：感知层、传输层、应用层三部分组成。

• 感知层：β射线法扬尘在线监测仪、微型环境空气质量在线监测系统和车载式微型空气质量在线监测仪，可以对颗粒物浓度（5、PM10）、SO2、NO2、O3、CO、噪声和气象参数等进行连续自动在线监测。
• 传输层：主要指专用传输网络，通常采用有线、无线、5/4/3/2G 等方式传输各种监测数据。
• 应用层：主要指监控中心，面向不同的客户端系统，在线监测信息监控管理平台可支持各种终端平台通过公网访问，实现基于 Web 端的污染源实时数据在线监测、现场图像和视频的监控、污染数据超标报警，以及面向不同管理层的各种管理与统计分析。

4.2系统架构

道路交通空气质量监测系统可以将两个及以上的道路段区域进行连接，多方位监控，并通过无线路由器将数据上传到一个服务器，方便运营商的操作与管理。下图为系统的网络拓扑架构图。

HUB：集线器。“HUB”是“中心”的意思，集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。

NVR：网络硬盘录像机（Network Video Recorder）。NVR 最主要的功能是通过网络接收IPC(网络摄像机)设备传输的数字视频码流，并进行存储、管理，从而实现网络化带来的分布式架构优势。简单来说，通过 NVR可以同时观看、浏览、回放、管理、存储多个网络摄像机。摆脱了电脑硬件的牵绊，再也不用面临安装软件的繁琐。

DTU ：数据传输单元 (Data Transfer unit)。是专门用于将串口数据转换为IP 数据或将 IP 数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。

Router：路由器，又称网关设备（Gateway）。是用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器的路由功能来完成。因此，路由器具有判断网络地址和选择 IP 路径的功能，它能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网，路由器只接受源站或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备。

4.3系统优势

系统基于对城市道路交通空气质量污染监控管理的需求而设计，系统优势主要体现在以下几点：

（1）监测终端系统可以监测颗粒物浓度（PM2.5、PM10）、SO2、NO2、O3、CO、噪声和气象参数等多个环境参数。

（2）24 小时在线连续监测，全天候提供各路段的空气质量数据、图像、视频记录。

（3）超过报警值时能自动启动监控设备，进行视频抓拍记录，具有多参数、实时性、智能化等特性。

（4）通过传感网、无线网、因特网这三大网络传输数据，快速便捷地更新实时监测数据。

（5）基于云计算的数据中心平台汇集了不同区域、不同时段的监测数据、视频记录，具有海量存储空间。

（6）系统可进行多维度、多时空的数据统计分析，便于管理部门有序开展工作，同时也为建立道路交通空气质量污染控制标准积累数据，以推动对空气污染的长效管理。

 

五、云平台介绍

道路空气质量监测系统是结合市道路交通、经济人口等现状，通过科学合理地规划环境质量监测产品，配合地理信息系统、数据算法专题等技术，将传统的静态记录以多样化的地图形式展现给用户，实现了数据可视化，展示多样化。最终实现精确测量、精准预测、精密溯源、精妙控制，使得环境主管部门对道路交通环境要素的管理变得直观、简单和轻松。

软件平台具有良好的总体架构设计，系统功能模块齐全完整，整个软件平台采用B/S架构，基于Web-GIS数据可视化平台将监测数据汇入可视化平台，结合GIS的应用，以业务信息和环境信息的空间化、可视化为目的，对监控因子、监控数据进行立体、可视化展示，真正实现环境管理的全方位监管，界面友好，易操作。

 

六、硬件设备

6.1 β射线法扬尘在线监测仪

天津智易时代提供的ZWIN-YCB06β射线法扬尘在线监测仪是采用β射线吸收原理通过测量大气颗粒物吸附放射量来测定颗粒物的浓度，可以实时监测环境大气中PM2.5/PM10/TSP颗粒物的浓度水平及噪声强度，并执行中华人民共和国环境保护标准(HJ653/655)。颗粒物浓度监测仪是专门为环境空气中颗粒物的监测而设计，由微电脑系统进行监控和数据管理，可自动连续监测，数据准确，产品质量高，对环境监测实现数字化信息管理。主要应用于大气质量监测网络、移动监测站、长期背景环境研究、工矿企业、科研院所等领域。

β射线法扬尘在线监测仪由三个基本的部件组成:仪器主机，切割头，以及采样系统。每一部件都单独安装,便于拆卸和更换。

各部分功能介绍：

（1）仪器主机

仪器主机面板有显示和按键，实现人机交换功能。内部集成有采样系统，机械传动控制，信号检测与数据处理、数据传输系统等。

（2）切割器

切割器是根据空气动力学原理设计的，用于分离不同直径的颗粒物（PM10和PM2.5），切割器切割效率的有效流量16.7L/min。

（3）采样系统

采样系统主要有采样管路、动态加热系统（DHS）和气泵组成。气泵使用的是刮板式大气流量采样真空泵，它具有自润滑、无油污染、负载能力强等优点。

 

6.2 微型空气质量监测仪

ZWIN-AQMS06微型空气质量监测仪是一款用于提供室外空气污染物实时、准确检测经济型产品，以“测-控”为核心，采用泵吸式采样方式，分别利用电化学法原理的气体传感器与激光散射法原理的颗粒物传感器对 SO2、NO2、CO、O3、PM2.5、PM10 等被监测物质进行实时监测，同时系统集成气象模块对监测环境中的温度、湿度、风速、风向等气象参数进行同步监控现场实时环境，还可拓展PID检测原理的TVOC传感器，设备可以给网格化平台提供强大的数据基础，而且能根据现场进行校，确保其具有最佳的可追溯性。

本产品是一套产品结构紧凑，集成气体（SO2、NO2、CO、O3、TVOC）、气象（风速、风向、温度、湿度）及颗粒物（PM2.5、PM10）等多种分析监测模块，同时显示多项数值的浓度值。内置大容量的数据存储单元可实现海量数据的存储；监测数据可通过有线或无线传输方式，可实现系统远程控制，自动发送到中心系统平台，还可实现云端自校准。

 

6.3 车载式微型空气质量在线监测仪

车载式微型空气质量在线监测仪是一款用于搭载汽车监测污染物实时准确数据的产品，集成“四气两尘”(S02、NO2、CO、03、PM2.5、PM10)及气象(温度、湿度、风速、风向)噪声传感器，搭载视频监控设备，结合无线通讯技术，通过车载地图及GPS 实时定位系统把监测数值及视频监控汇集到“云平台”,视频监控叠加现场实时监测数据，为环境监测提供大数据和决策。

 

六、项目案例