1月4日,北京市環保局通報了2015年的空氣質量情況:PM2.5年均濃度80.6微克/立方米,同比降6.2%,是國家標準35微克/立方米的2.3倍。全年PM2.5年均濃度為80.6微克/立方米,同比下降6.2%,其中,空氣達標天數累計186天,占全年天數的51%,比2014年多了14天。自2013年本市監測PM2.5以來,PM2.5年均濃度逐年下降,三年來下降了10%。
要想實現藍天數量的增加,從近期到遠期的環保規劃必不可少,空氣質量監測數據則能夠為有關部門在制定規劃的過程中提供依據。目前,空氣質量數據的檢測工作依靠部署在各地的空氣質量監測站點進行,這些站點的核心就是專業級的檢測設備。為了保障監測數據的準確性、實時性,一是需要建設更多的空氣質量監測站點,二是需要空氣質量監測解決方案提供商提供出效率更高、性能更優的方案和產品。
監測能力只是基礎
PM2.5、PM10、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、氣態汞和臭氧等空氣質量監測指標是當下社會公眾關心的環保熱點,所以一款監測產品監測和分析空氣中PM2.5、PM10等指標的能力至關重要。
據了解,目前市場上的PM2.5監測產品采用的檢測方法包括三種。
第一種是β射線法,該方法利用β射線衰減的原理,環境空氣由采樣泵吸入采樣管,經過濾膜后排出,顆粒物沉淀在濾膜上,當β射線通過沉積著顆粒物的濾膜時,β射線的能量衰減,通過對衰減量的測定便可計算出顆粒物的濃度。
第二種方法是重量法,其原理是分別通過一定切割特征的采樣器,以恒速抽取定量體積空氣,使環境空氣中的PM2.5和PM10被截留在已知質量的濾膜上,根據采樣前后濾膜的質量差和采樣體積,計算出PM2.5和PM10的濃度。
第三種方法是微量振蕩天平法,是在質量傳感器內使用一個振蕩空心錐形管,在其振蕩端安裝可更換的濾膜,振蕩頻率取決于錐形管特征和其質量。當采樣氣流通過濾膜,其中的顆粒物沉積在濾膜上,濾膜的質量變化導致振蕩頻率的變化,通過振蕩頻率變化計算出沉積在濾膜上顆粒物的質量,再根據流量、現場環境溫度和氣壓計算出該時段顆粒物標志的質量濃度。
但利用監測產品采集監測數據只是基礎工作,另外還需要構建一套完整的監測系統來對數據進行管理和分析。
依托大數據構建解決方案更重要
NEC構建的解決方案,能夠整合精密的一體化檢測設備,并結合了自主研發的檢測算法,保障測量精準度和一致性。這就需要通過大數據處理提高數據質量,以達到高精度的發布效果。另外,還要滿足可固定和可移動的靈活部署需求,最終實現城市級柵格化覆蓋,以及對城市整體空氣質量進行實時的監測與精準數據發布。
NEC構建的解決方案組成部分包括:前端部分由檢測設備和NEC空氣質量監測管理平臺組成,檢測設備分為固定式和移動式兩種形態,互為補充,實現城市柵格化覆蓋。檢測設備通過無線GPRS方式,實時回傳數據。監測管理平臺支持云部署方式,實現數據的匯集和處理分析,以滿足數據發布需求。通過標準化數據接口,支持多渠道數據查詢。
需要重點介紹的是,NEC將基于自主技術構建的大數據平臺也應用到了解決方案之中。這個大數據平臺支持自動化數據采集和預處理,可對監測設備進行統一管理,支持商用SQL數據庫或NoSQL數據倉庫,能通過時空數據關聯算法進行測量結果補償,能提供多租戶模式支持,可提供統一數據發布接口,采用了結構化數據定期更新,對超出預設限定的數據觸發告警,并持續監測告警數據源的動態變化。
這一大數據平臺適用于對大氣污染成因的分析和污染形成預測,支持多數據源融合、大數據平臺處理和深度學習、時空模式發現(歷史信息、動態信息、污染事件關聯信息等)。
NEC構建的空氣質量監測方案可應用于以下場景。
第一種場景是城市環境監管。 在這一場景中,管理部門需要實時、 精準、 全面地掌握城市空氣質量狀況,識別主要污染源,作為城市重大環境決策依據,并能提出快速響應的解決方案。
第二種場景是定向信息發布,即需要支持定向多渠道信息發布,支持WEB查詢、消息訂閱、移動App定制,結合地理位置信息的可視化報表(需要定制)。
第三種場景是室內環境測量,即利用固定式檢測設備也可用于室內,感知室內微環境的空氣質量情況,并給出建議,典型的場所是會議中心、 酒店、 醫院、影院、學校等。
消除痛點就能讓方案落地
目前在環保監測領域,客戶通常存在以下痛點。一是環保監測站點稀少,環保數據發布間隔長;二是專業級設備成本過高,難以廣泛覆蓋;三是污染源難以準確判別,且結果存在爭議;四是空氣質量監控時間不足,并且地理尺度局限性高。
要消除上述痛點,也同樣需要提供具有針對性的解決方案,包括擴充監測點、降低監測產品成本、優化監控手段、增加空氣質量監控時間周期。
在找到消除痛點的方法后,NEC希望能分三步將自己的解決方案進行落地,第一步是做好監測工作,第二步是做數據分析,第三步是與有關部門相配合,而其中空氣質量數據監測、預警系統都需要整合在一個統一的解決方案里。
比如針對工地揚塵、運輸揚塵等方面為環保執法部門提供支持。
在現實場景中,一些空氣質量狀況從直觀上是可見的、可預防的,比如當下很多施工工地很多都采用鋼架結構,這時就需要焊接作業。
傳統的環保執法方式比較原始,只有在有人舉報的情況下,環保部門才被動地到達現場進行執法,但借助監測設備、傳感器、視頻監控等,使用國內運營商建好的基礎網絡實現數據的實時回傳,再依托大數據平臺對數據進行建模分析,為預警提供技術支持,,這樣能夠實現實時的現場取證,為環保部門執法提供依據。在此之后,當采集到的數據積累到一定規,就可以對霧霾產生成因進行深度的數據挖掘并提供給環保部門作為制定環保規劃時的具體參考資料。
如今這個系統經過了一定的推廣和測試,也做到了規模化的實施,在明年NEC希望能在國內部署接近5000個監測點。