CN107764950A - 工业园区环境空气质量监管系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业园区环境空气质量监管系统，包括传感器、监测站和云服务器，监测站内设置有标准仪器，传感器设置在工业园区划分的网格化区域内或交界处，标准仪器和传感器上都集成有无线通讯装置，无线通讯装置能够向云服务器传送监测信号在设置有传感器的位置还设置有用于保护传感器的保护装置，保护装置包括伞状顶棚和支撑杆，伞状顶棚为三层结构并且固定在支撑杆上端，从内到外分别是防晒隔热层、太阳能电池板和防水涂层，所述太阳能电池板与传感器电连接并为其提供电源，连接用电线在支撑杆的空心杆内排布。该系统能够对工业园区环境空气进行实时监测和数据校准修正，达到实时监控精准监管的效果。
Description
技术领域
本发明涉及空气监控技术领域，特别是涉及工业园区环境空气质量监管系统。
背景技术
随着我国工业迅猛发展，空气污染也越来越严重，而空气监控手段却相对比较匮乏。空气环境保护已经越来越受到国家的重视，作为环境保护细分领域的空气监测行业，也受到了各级政府部门的重视。
工业园区是一个国家或区域的政府根据自身经济发展的内在要求，通过行政手段划出一块区域，聚集各种生产要素，在一定空间范围内进行科学整合，提高工业化的集约强度，突出产业特色，优化功能布局，使之成为适应市场竞争和产业升级的现代化产业分工协作生产区。工业园区聚集了大量的工厂，不可避免的存在一些对空气环境造成污染的企业，环保部门对每个企业的排放标准有严格的要求，但是受限于目前的监管手段，并不能严格有效的对企业排放进行监管，很多企业都存在偷排的行为。
现在普遍的监管方法是在工业园区内设置监测站，通过监测站对整个工业园区的空气质量进行监控。这种方式存在着弊端，工业园区一般占地面积巨大工厂企业众多，而监测站受限于其昂贵的造价在工业园区内设置的数量极为有限，当空气被污染时，监测站的数据只能反映出整个园区范围内的空气质量情况，而不能反映出具体是哪些工厂企业正在超标排放，这样对监管部门制定监管措施也带来很大的困难。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种工业园区环境空气质量监管系统，能够在对工业园区内的的工厂企业进行网格化的监管，通过上述监管系统能够将超标排放的目标工厂企业范围缩小在网格化区域，并通过后续实地监测确定具体的超标排放工厂，达到精准化监管的目的。
本发明所采用的技术方案是：在工业园区内设置监测站，监测站内设置标准仪器，根据各工厂企业的行业性质和排放标准对工业园区进行网格化区域划分，每个网格化区域内或者交界处设置传感器，标准仪器和每个传感器上都集成有无线通讯装置，无线通讯装置能够向云服务器传送监测信号。在设置有传感器的位置还设置有用于保护传感器的保护装置，保护装置包括伞状顶棚和支撑杆，支撑杆为固定在地面且与地面垂直的空心杆，伞状顶棚为三层结构并且固定在支撑杆上端，从内到外分别是防晒隔热层、太阳能电池板和防水涂层，所述太阳能电池板与传感器电连接并为其提供电源，连接用电线在支撑杆的空心杆内排布。
监测站的数量根据工业园区的大小范围设置1各或多个。标准仪器包括PM10分析仪、PM2.5分析仪、SO2分析仪、NO2分析仪、CO分析仪和O3分析仪中的一种或几种，PM10分析仪和PM2.5分析仪的测量方法为β射线吸收法或微量振荡天平法，NO2分析仪的测量方法为化学发光法，SO2分析仪的测量方法为紫外荧光法，O3分析仪的测量方法为紫外吸收法，CO分析仪的测量方法为非分散红外吸收法或气体滤波相关红外吸收法。标准仪器符合《环境空气气态污染物（SO2、NO2、O3、CO）连续自动监测系统安装验收技术规范》和《环境空气颗粒物（PM10和PM2.5）连续自动监测系统技术要求及检测方法》，标准仪器采用标准气体进行校准，标准仪器所得数据具有权威性。
传感器根据空气监控需要集成有监测探头，包括风速、风向、温度、湿度、气压、PM10、PM2.5、PM1、CO2、CO、SO2、NO、NO2、NH3、O3和VOC监测探头中的一种或几种。
工业园区环境空气质量监管系统还设置有监控车，监控车上设置有车载标准仪器，监控车能够根据需要前往任意的网格化区域通过车载标准仪器进行监控，监控车上设置有无线通讯设备，车载标准仪器通过无线通讯设备向云服务器传送监测信号。
云服务器包括云端计算机，云端计算机能够接收感应器、标准仪器和车载标准仪器发出的监测信号，并且能够将检测信号转换成数据进行处理。
工业园区环境空气质量监管系统还设置有无人机监控拍摄装置，无人机监控拍摄装置设置有高清摄像头和无线通讯装置，能够将视频和图片信息传送至云服务器的云端计算机。
监控过程：根据各工厂企业的行业性质和排放标准对工业园区进行网格化区域划分，一个网格区域内有至少1个工厂企业。
首先在工业园区环境空气相对稳定的时段对空气进行监测，传感器和标准仪器分别将监测信号传送到云端计算机，云端计算机将监测信号转换成空气监测数据，将来自传感器的数据与来自标准仪器的数据进行对比和校准，并由此形成传感器数据校准公式，每一个传感器都有相对独立的数据校准公式。
经过校准之后，传感器每间隔一段时间向云端计算机发送监测信号，云端计算机将监测信号转换成空气监测数据后根据上述校准公式对数据进行校准得到修正后的空气监测数据，传感器发送信号的最小间隔时间为1秒。监管人员通过云端计算机给出的空气监测数据对工业园区内的工厂企业进行实时监控，当某一网格化区域内的空气监测数据超标时，将无人机监控拍摄装置飞行至该网格化区域上空对区域内的工厂排放口逐一进行拍摄，将视频或者图片信息传送至云端计算机，监管人员通过视频或图片信息进一步确认超标排放的工厂企业，达到精准监控效果。
标准仪器每间隔一段时间向云端计算机发送监测信号，云端计算机将监测信号转换成空气监测数据，在经过上述校准过程后标准仪器产生的数据与感应器产生的数据形成一定的关联，当感应器的数据与标准仪器的数据差值超出预先设定好的范围时，云端计算机会再次启动校准，形成新的数据校准公式。标准仪器发送信号的最小间隔时间为30秒。
当某一网格化区域内的感应器数据异常时，将监控车行驶至该感应器所在区域使用车载标准仪器进行监测，将监测信号发送至云端计算机，通过数据对比来确认该传感器工作是否正常如果传感器工作异常，则人工对传感器进行维修检查或者更换新的传感器，如果传感器工作正常，则对该传感器相应的校准公式进行修正。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.工业园区网格化的区域划分使得空气监控的精准度更高，实时监控能够确定污染源的具体的网格位置，缩小检查范围，并通过无人机进一步确定具体的超标排放工厂；2.由于标准仪器造价昂贵，不可能在每一个网格化的区域内都使用标准仪器，标准仪器的造价是感应器的15倍以上，采用本发明中感应器和标准仪器相配的方式能够极大的降低成本；3.由于校准机制的存在，使得整个系统的监测数据准确性能够得到充分的保证；4.自动化程度高能够全天候监控，降低了系统运行和维护成本。5.保护装置的设置使得传感器的使用寿命更长，维护更加简单方便，维护费用大幅降低。6.太阳能电池的设置使传感器的设置位置更加的灵活，解决了传感器的电源需求，可以设置在无法接入市电的位置。
附图说明
图1为工业园区环境空气质量监管系统示意图；
图2为保护装置的结构示意图；
图3为太阳能薄膜电池组件的结构示意图。
图中，1、工业园区；2、网格化区域；3、工厂企业；4、传感器；5、云端计算机；6、监控车；7、无人机；8、监测站；9、支撑杆；10、伞状顶棚；11、太阳能电池板；12、太阳能薄膜电池芯片；13、第一热熔胶膜；14、透光的绝缘衬垫；15、第二热熔胶膜；16、铝质背板。
具体实施方式
根据各工厂企业的行业性质和排放标准对工业园区进行网格化区域划分，一个网格区域内有至少1个工厂企业。
首先在工业园区环境空气相对稳定的时段对空气进行监测，传感器和标准仪器分别将监测信号传送到云端计算机，云端计算机将监测信号转换成空气监测数据，将来自传感器的数据与来自标准仪器的数据进行对比和校准，并由此形成传感器数据校准公式，每一个传感器都有相对独立的数据校准公式。
经过校准之后，传感器每间隔一段时间向云端计算机发送监测信号，云端计算机将监测信号转换成空气监测数据后根据上述校准公式对数据进行校准得到修正后的空气监测数据，传感器发送信号的最小间隔时间为1秒。监管人员通过云端计算机给出的空气监测数据对工业园区内的工厂企业进行实时监控，当某一网格化区域内的空气监测数据超标时，将无人机监控拍摄装置飞行至该网格化区域上空对区域内的工厂排放口逐一进行拍摄，将视频或者图片信息传送至云端计算机，监管人员通过视频或图片信息进一步确认超标排放的工厂企业，达到精准监控效果。
标准仪器每间隔一段时间向云端计算机发送监测信号，云端计算机将监测信号转换成空气监测数据，在经过上述校准过程后标准仪器产生的数据与感应器产生的数据形成一定的关联，当感应器的数据与标准仪器的数据差值超出预先设定好的范围时，云端计算机会再次启动校准，形成新的数据校准公式。标准仪器发送信号的最小间隔时间为30秒。
当某一网格化区域内的感应器数据异常时，将监控车行驶至该感应器所在区域使用车载标准仪器进行监测，将监测信号发送至云端计算机，通过数据对比来确认该传感器工作是否正常如果传感器工作异常，则人工对传感器进行维修检查或者更换新的传感器，如果传感器工作正常，则对该传感器相应的校准公式进行修正。
另外，在设置有传感器的位置还设置有用于保护传感器的保护装置，保护装置包括伞状顶棚和支撑杆，支撑杆为固定在地面且与地面垂直的空心杆，伞状顶棚为三层结构并且固定在支撑杆上端，从内到外分别是防晒隔热层、太阳能电池板和防水涂层。太阳能电池板与传感器电连接并为其提供电源，连接用电线在支撑杆的空心杆内排布。
太阳能电池板可选择市面上的普通太阳能电池板。
作为优选，本实施例太阳能电池板采用太阳能薄膜电池组件，是由以玻璃为基片的太阳能薄膜电池芯片、第一热熔胶膜、透光的绝缘衬垫、第二热熔胶膜、铝质背板依次叠置后层压封装而成，铝质背板的表面设置反光层，该反光层用于将透过所述太阳能薄膜电池芯片的阳光以漫反射的方式反射回所述太阳能薄膜电池芯片上。
太阳能薄膜电池芯片可以是非晶硅、微晶硅、铜铟镓硒、或碲化镉等薄膜电池芯片。
作为优选，本实施例太阳能薄膜电池芯片采用CZTS基薄膜太阳能电池芯片或者CZTSSe薄膜太阳能电池芯片。上述两种太阳能薄膜电池芯片具有质轻、透光性好和光电转化率高的优势。
作为优选，本实施例太阳能薄膜电池芯片采用经过钾离子和/或纳米TiO2改性的CZTS基薄膜太阳能电池芯片，其中所掺杂的钾离子质量分数占1%-3%，掺杂的纳米TiO2颗粒质量分数占0.3%-0.5%。经过改性后的太阳能薄膜电池芯片的光电转化率相比于未经过改性的可以提升5%-8%。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.工业园区环境空气质量监管系统，包括传感器、监测站和云服务器，监测站内设置有标准仪器，其特征在于：传感器设置在工业园区划分的网格化区域内或交界处，标准仪器和传感器上都集成有无线通讯装置，无线通讯装置能够向云服务器传送监测信号；在设置有传感器的位置还设置有用于保护传感器的保护装置，保护装置包括伞状顶棚和支撑杆，支撑杆为固定在地面且与地面垂直的空心杆，伞状顶棚为三层结构并且固定在支撑杆上端，从内到外分别是防晒隔热层、太阳能电池板和防水涂层，所述太阳能电池板与传感器电连接并为其提供电源，连接用电线在支撑杆的空心杆内排布。
2.根据权利要求1所述的工业园区环境空气质量监管系统，其特征在于：传感器数量与网格化区域的数量相对应成比例设置，每个传感器根据空气监控需要集成有监测探头，包括风速、风向、温度、湿度、气压、PM10、PM2.5、PM1、CO2、CO、SO2、NO、NO2、NH3、O3和VOC监测探头中的一种或几种，监测站根据实际待监控工业园区的范围大小，数量为1个或多个，标准仪器包括PM10分析仪、PM2.5分析仪、SO2分析仪、NO2分析仪、CO分析仪和O3分析仪中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的工业园区环境空气质量监管系统，其特征在于：PM10分析仪和PM2.5分析仪的测量方法为β射线吸收法或微量振荡天平法，NO2分析仪的测量方法为化学发光法，SO2分析仪的测量方法为紫外荧光法，O3分析仪的测量方法为紫外吸收法，CO分析仪的测量方法为非分散红外吸收法或气体滤波相关红外吸收法。
4.根据权利要求1所述的工业园区环境空气质量监管系统，其特征在于：云服务器包括云端计算机，云端计算机能够接收感应器和标准仪器发出的监测信号，并且能够将检测信号转换成数据进行处理。
5.根据权利要求1所述的工业园区环境空气质量监管系统，其特征在于：工业园区环境空气质量监管系统还设置有监控车，监控车上设置有车载标准仪器，监控车能够根据需要前往任意的网格化区域通过车载标准仪器进行监控，监控车上设置有无线通讯设备，车载标准仪器通过无线通讯设备向云服务器传送监测信号。
6.根据权利要求1所述的工业园区环境空气质量监管系统，其特征在于：工业园区环境空气质量监管系统还设置有无人机监控拍摄装置，无人机监控拍摄装置设置有高清摄像头和无线通讯装置，能够将视频和图片信息传送至云服务器。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的工业园区环境空气质量监管系统对工业园区空气进行监控的方法，其特征在于：首先在工业园区空气相对稳定的时段对空气进行监测，传感器和标准仪器分别将监测信号传送到云端计算机，云端计算机将监测信号转换成空气监测数据，将来自传感器的数据与来自标准仪器的数据进行对比和校准，并由此形成传感器数据校准公式，每一个传感器都有相对独立的数据校准公式，经过上述校准过程之后，传感器每间隔一段时间向云端计算机发送监测信号，云端计算机将监测信号转换成空气监测数据后根据上述数据校准公式对数据进行校准得到修正后的空气监测数据，实现空气网格化精准监控，传感器发送监测信号的最小间隔时间为1秒。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：标准仪器每间隔一段时间向云端计算机发送监测信号，云端计算机将监测信号转换成空气监测数据，在经过上述校准过程后标准仪器产生的数据与感应器产生的数据形成一定的关联，当感应器的数据与标准仪器的数据差值超出预先设定好的范围时，云端计算机会再次启动校准，形成新的数据校准公式，标准仪器发送信号的最小间隔时间为30秒。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：当某一网格化区域内的空气监测数据超标时，将无人机监控拍摄装置飞行至该网格化区域上空对区域内的工厂排放口逐一进行拍摄，将视频或者图片信息传送至云端计算机，监管人员通过视频或图片信息进一步确认超标排放的工厂企业。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：当某一网格化区域内的感应器数据异常时，将监控车行驶至该感应器所在区域使用车载标准仪器进行监测，将监测信号发送至云端计算机，通过数据对比来确认该传感器工作是否正常，如果传感器工作正常，则对该传感器相应的校准公式进行修正，如果传感器工作异常，则人工对传感器进行维修检查或者更换新的传感器。
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