CN106841436A - 一种工业区大气VOCs自动监测预警溯源系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种工业区大气VOCs自动监测预警溯源系统及其方法，涉及大气VOCs监测预警溯源技术领域。本发明由若干个大气VOCs自动监测系统1、服务器2、客户端3、移动终端4等组成站点并实现交互连接。本方法包括：设立若干个大气VOCs自动监测系统站点；初步建立大气VOCs排放源谱库；通过站点向服务器发送大气VOCs和气象数据；服务器实时监控或即时启动溯源技术系统及溯源计算；通过客户端登录数据展示平台；通过移动终端快速接收显示污染源信息。实现大气VOCs排放的实时监控高浓度预警，快速识别诊断，提高环保管理应对居民大气异味投诉及其来源的技术水平和管理效率。为实现我国智慧城市和智慧管理提供技术物质基础。

Description

一种工业区大气VOCs自动监测预警溯源系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种大气VOCs监测预警溯源技术领域，具体指一种在复杂工业区周边空气污染的VOCs自动监测预警溯源系统及其方法。

背景技术

近年来，我国空气污染事故频发，尤其围绕工业区恶臭异味等大气挥发性有机物(VOCs)投诉问题更是居高不下，当前面临的工业区空气污染事故异味投诉的问题十分严峻。目前，空气的异味投诉占整个环保投诉的一半以上，尤其在大型工业区附近的投诉比例更高，而目前主要还是采用人工现场逐一排查法来查找异味污染来源，工作量巨大，且会延误处理的时机；此外，不少恶臭异味投诉存在间歇性排放的特点，或者瞬时排放的特征，当现场排摸人员赶到时，无法取得足够的证据找到污染来源。

现有的大气VOCs溯源主要集中在城市尺度，一般通过对某一个受体环境点进行长期的VOCs样品观测，然后利用受体模型正定因子矩阵法(PMF)、化学质量平衡法(CMB)进行来源解析，解析结果一般只能区分机动车、溶剂使用、工业以及燃煤等大的行业来源及贡献情况；上述VOCs溯源方法一般应用于长期环境质量及治理效果评估方面，该类溯源方法被很多学者在全球城市尺度空气VOCs溯源方面使用和作为成果发表；对于工业区尺度，该溯源方法只能解析排放特征差异较大且源数量较小的园区，但国内工业集中区往往存在几十乃至上百个污染企业，使得其在工业区VOCs溯源的应用受限。

近年来，基于概率统计理论与优化理论的技术为基础的物理扩散模型方法被国内外学者应用于空气污染排放溯源方法，该方法主要基于气象和环境污染物浓度实时监测数据并利用上述统计方法来反推推算最大可能产生污染排放的区域和概率。该类溯源方法在国内一些大型工业区(比如上海化工区、金山化工园区)正在开展应用，但该类溯源技术只能对污染发生来源的工业区区域和概率进行判别，若该工业区区域内存在多个污染企业，则无法进一步判别；此类方法虽然可以在一定程度上减少污染现场排摸人员的排摸企业范围，但溯源的范围仍然较大，仍需要较多的人力和时间投入才能找到污染来源。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的缺失和不足，提供一种工业园区大气VOC自动监测预警和污染快速溯源系统及方法。

为实现上述目的，本发明提供一种针对工业区大气VOCs自动监测预警溯源的集成系统，同时也提供了一种工业区大气VOCs溯源技术系统的方法；适用于工业区异味投诉集中区、周边敏感区域的实时自动监测、污染应急溯源的技术领域。

所述工业区大气VOCs自动监测预警溯源系统，由若干个大气VOCs自动监测系统、服务器、客户端、移动终端组成的站点；服务器分别与每一大气VOCs自动监测系统、客户端和移动终端实现交互连接。

本发明所述工业区大气VOCs溯源技术系统方法包括如下步骤：

A.获取所述工业区污染源大气VOCs排放源的基本原辅料、排放大气VOCs特征信息、位置和地理信息，并录入数据平台和服务器中；根据上述信息，在工业区周边居民集中和投诉高发区设立若干个大气VOCs自动监测系统。

B.根据上述信息，对所述工业区污染源进行现场排摸和大气VOCs采样分析，具体主要对工业区典型企业排放口、典型无组织排放装置区利用气袋或数码罐进行采样，然后利用色谱法或色谱质谱法进行实验室分析，最后采用归一法和聚类分析法建立该工业区大气VOCs排放源谱库。

C.通过站点大气VOCs监测仪和气象自动监测仪进行实时监测，并且每隔预设时间段向服务器发送所述站点大气VOCs和气象数据。

D.通过服务器实时监控和判断上述气体浓度信息是否出现高浓度预警，若是，所述服务器启动大气VOCs高污染预警；

E.启动溯源技术系统，通过服务器将上述气体浓度信息、气象信息和大气VOCs排放源谱库利用溯源技术系统进行溯源计算，并将溯源结果发送至客户端和移动终端。

由上述技术方案可知，本发明提出的一种工业区大气VOCs污染自动监测预警及溯源系统及其方法，由工业区周边大气VOCs自动监测站实时监测并将监测数据发送至服务器，服务器根据VOCs浓度信息判断站点附近是否处于污染并启动预警，随后启动由工业区大气VOCs排放源谱库、基于物理扩散和概率统计的溯源方法以及基于VOCs物种信息的自动关联匹配和受体模型的溯源技术系统进行污染源识别，并将溯源结果快速发送至工业区现场排摸人员；解决了现有工业区溯源技术溯源范围大、耗时长的问题，对于工业区居民异味投诉及其来源的快速判断和识别提供了一条相对快速、准确的方法和途径。

附图说明

图1为本发明一种工业区大气VOCs自动监测预警溯源系统结构示意图；

图2为本发明实施例的工作流程框图；

图3为本发明实施例溯源技术系统方法流程框图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的描述

所述工业区大气VOCs自动监测预警溯源系统(如附图1所示)，由若干个大气VOCs自动监测系统1、服务器2、客户端3、移动终端4组成的站点；服务器2分别与每一大气VOCs自动监测系统1、客户端3和移动终端4实现交互连接。

所述大气VOCs自动监测系统1包括采样系统、大气VOCs自动监测仪、气象监测仪、数据采集仪、通讯模块、其它辅助和校准设施组成。

优选的，所述采样系统包括采样头、采样总管、抽气风机和采样支管；主要用于将室外的样品空气进行实时采集。

优选的，所述大气VOCs自动监测仪可以采用市售的色谱法(GC-FID)或色谱质谱法(GC-MS)的VOCs自动分析仪。

优选的，所述数据采集仪主要包括工业高性能能计算机和数据采集软件，主要用于将监测仪分析的数据现场进行保存和传输。

优选的，所述通讯模块为TCP/IP网络、GPRS、CDMA任一传输方式。

优选的，所述其它辅助和校准设施主要为VOCs自动分析仪的辅助设施，包括氢气发生器、零气发生器、校准仪、载气和标气钢瓶、空调等。

所述服务器2为一高性能的专用计算机，可用于数据传输、数据储存，溯源技术系统的触发、运行以及其它数据监控和统计分析，其与大气VOCs自动监测系统、客户端和移动终端实现交互连接。

所述客户端3为一用于数据统计和溯源结果的图形化展示，预警和溯源技术系统启动条件输入或更新的台式或笔记本电脑。

所述移动终端4为智能手机或平板电脑，用于查看和接收预警溯源信息。

本发明一种工业区大气VOCs溯源技术系统方法包括如下步骤：

A.获取所述工业区污染源大气VOCs排放源的基本原辅料、排放大气VOCs特征信息、位置和地理信息，并录入数据平台和服务器中；根据上述信息，在工业区周边居民集中和投诉高发区设立若干个大气VOCs自动监测系统。

B.根据上述信息，所述工业区污染源进行现场排摸和大气VOCs采样分析，具体主要对工业区典型企业排放口、典型无组织排放装置区利用气袋或数码罐进行采样，然后利用色谱法或色谱质谱法进行实验室分析，最后采用归一法和聚类分析法建立该工业区大气VOCs排放源谱库。

C.通过站点大气VOCs监测仪和气象自动监测仪进行实时监测，并且每隔预设时间段向服务器发送所述站点大气VOCs和气象数据；

D.通过服务器实时监控和判断上述气体浓度信息是否出现高浓度预警，若是，所述服务器启动大气VOCs高污染预警；

E.启动溯源技术系统，具体通过服务器将上述气体浓度信息、气象信息和大气VOCs排放源谱库利用溯源技术系统进行溯源分析计算；并将溯源结果发送至客户端和移动终端。

F.通过客户端登录数据展示平台实现对实时监测数据和溯源结果的统计分析和图形化展示功能，便于监控人员更直接的监控工业区大气VOCs污染情况以及溯源结果的精细化辨识。

G.通过移动终端快速接收和显示所述污染溯源信息，使得工业区现场污染摸排人员现场快速查找污染源。

本发明实施例溯源技术系统E.流程为：

E1.利用气象信息并应用风玫瑰图、基于源追踪溯源技术或源强反演溯源模型的物理扩散模型，进行污染源来源方位或区域的识别。

E2.自动调取上述识别出污染来源区域的源谱信息，并应用聚类分析法进行聚类分析，建立针对此次污染来源区域的动态源谱库。

E3.利用大气VOCs自动监测全组分信息和此次大气VOCs污染的动态源特征谱进行匹配关联分析；若与某一个源特征谱匹配度较高，则溯源系统结束运行。

E4.反之，则进一步采用受体模型进行来源分析，可采用受体模型正定矩阵因子分析法PMF进行溯源计算，将溯源计算结果与此次污染的动态源特征谱进行比对分析，确定源及其分别的贡献率。

E5.或者采用受体模型化学质量平衡模型CMB进行计算，将此次污染区域内的动态源特征谱和大气VOCs自动监测数据作为输入参数，进行溯源计算，然后确定源及其分别的贡献率。

本发明提出的一种工业区大气VOCs污染自动监测预警溯源系统及其方法，可以实现对工业区大气污染的实时监控和报警，并且自动触发溯源技术系统进行污染来源判别；解决了现有工业区大气以及恶臭异味污染源难识别、耗时长的问题，克服了现有工业区大气以及恶臭异味监控管理技术缺陷。实现对工业区大气污染的高效自动监控，以及污染排放的精准识别和管控，可最大限度的保护工业区周边居民的生命健康和提高工业区风险管理水平；也为实现我国智慧城市和智慧管理提供技术支持，也可提高环保管理部门应对工业区居民大气异味投诉及其来源的技术水平和管理效率。

Claims (10)

1.一种工业区大气VOCs自动监测预警溯源系统，其特征在于,由若干个大气VOCs自动监测系统(1)、服务器(2)、客户端(3)、移动终端(4)组成的站点；服务器(2)分别与每一大气VOCs自动监测系统(1)、客户端(3)和移动终端(4)实现交互连接。

2.如权利要求1所述的一种工业区大气VOCs自动监测预警溯源系统，其特征在于,所述大气VOCs自动监测系统(1)包括采样系统、大气VOCs自动监测仪、气象监测仪、数据采集仪、通讯模块、其它辅助和校准设施组成。

3.如权利要求1所述的一种工业区大气VOCs自动监测预警溯源系统，其特征在于,所述服务器(2)为一用于数据传输、数据储存，溯源技术系统的触发、运行以及其它数据监控和统计分析的高性能专用计算机；其与大气VOCs自动监测系统(1)、客户端(3)和移动终端(4)实现交互连接。

4.如权利要求1所述的一种工业区大气VOCs自动监测预警溯源系统，其特征在于,所述客户端(3)为一用于数据统计和溯源结果的图形化展示，预警和溯源技术系统启动条件输入或更新的台式或笔记本电脑。

5.如权利要求1所述的一种工业区大气VOCs自动监测预警溯源系统，其特征在于,所述移动终端(4)为智能手机或平板电脑。

6.如权利要求4所述的一种工业区大气VOCs自动监测预警溯源系统，其特征在于,所述溯源技术系统，包括工业区重点源空气污染物大气VOCs排放源谱库、大气VOCs监测数据与大气VOCs排放源谱库自动关联匹配度分析方法、基于源追踪溯源技术或源强反演溯源模型的物理扩散模型和基于正定矩阵因子分析法PMF或/和化学质量平衡模型CMB受体模型。

7.如权利要求2所述的一种工业区大气VOCs自动监测预警溯源系统，其特征在于,所述通讯模块为TCP/IP网络、GPRS、CDMA任一传输方式。

8.如权利要求1所述的一种工业区大气VOCs自动监测预警溯源方法，其特征在于，包括如下步骤：

A.获取所述工业区污染源大气VOCs排放源的基本原辅料、排放大气VOCs特征信息、位置和地理信息，并录入数据平台和服务器中；根据上述信息，在工业区周边居民集中和投诉高发区设立若干个大气VOCs自动监测系统；

B.根据上述信息,所述工业区污染源进行现场排摸和大气VOCs采样分析,初步建立该工业区污染源大气VOCs排放源谱库；

C.通过站点大气VOCs监测仪和气象自动监测仪进行实时监测，并且每隔预设时间段向服务器发送所述站点大气VOCs和气象数据；

D.通过服务器实时监控和判断上述气体浓度信息是否出现高浓度预警，若是，所述服务器启动大气VOCs高污染预警；

E.启动溯源技术系统，通过服务器将上述气体浓度信息、气象信息利用溯源技术系统进行溯源计算，并将溯源结果发送至客户端和移动终端；

F.通过客户端登录数据展示平台实现对实时监测数据和溯源结果的统计分析和图形化展示功能，便于监控人员更直接的监控工业区大气VOCs污染情况以及溯源结果的精细化辨识；

G.通过移动终端快速接收和显示所述污染溯源信息，使得工业区现场污染摸排人员现场快速查找污染源。

9.如权利要求8所述的一种工业区大气VOCs自动监测预警溯源方法，其特征在于，所述B.工业区污染源大气VOCs排放源谱库，主要对工业区典型企业排放口、典型无组织排放装置区利用气袋或数码罐进行采样，然后利用色谱法或色谱质谱法进行实验室分析，最后采用归一法和聚类分析法建立该工业区大气VOCs排放源谱库。

10.如权利要求8所述的一种工业区大气VOCs自动监测预警溯源方法，其特征在于，所述E.溯源技术系统方法包括：

E1.利用气象信息并应用风玫瑰图、基于源追踪溯源技术或源强反演溯源模型的物理扩散模型，进行污染源来源方位或区域的识别；

E2.自动调取上述识别出污染来源区域的源谱信息，并应用聚类分析法进行聚类分析，建立针对此次污染来源区域的动态源谱库；

E3.利用大气VOCs自动监测全组分信息和此次大气VOCs污染的动态源特征谱进行匹配关联分析；若与某一个源特征谱匹配度较高，则溯源系统结束运行；

E4.反之，则进一步采用受体模型进行来源分析，可采用受体模型正定矩阵因子分析法PMF进行溯源计算，将溯源计算结果与此次污染的动态源特征谱进行比对分析，确定源及其分别的贡献率；

E5.或者采用受体模型化学质量平衡模型CMB进行计算，将此次污染区域内的动态源特征谱和大气VOCs自动监测数据作为输入参数，进行溯源计算，然后确定源及其分别的贡献率。