一、背景描述

1.1 項目背景

當前我國正處在城市化快速發(fā)展階段,隨著大面積的開發(fā)建設,各種建設施工、交通運輸、生產加工等原因而產生揚塵污染。揚塵不僅破壞居住環(huán)境,而且對居民身體健康造成威脅,因此,在揚塵治理方面,應加強建筑施工揚塵治理、道路揚塵治理、堆場揚塵治理,并加強渣土運輸揚塵污染控制;同時,開展建設工地網格化揚塵在線監(jiān)測,并加強對重點區(qū)域、重點時段的揚塵管控。在揚塵污染治理實踐中,加緊制定一套完整的排放標準、監(jiān)測規(guī)范、治理和評價等技術體系,迫使被監(jiān)管方針對性地采用生物納膜抑塵技術、云霧抑塵技術、濕式收塵技術、抑塵劑技術,切實做好揚塵防治工作。

建筑工地揚塵污染是建筑施工過程中排放的無組織顆粒物污染，既包括施工工地內部各種施工環(huán)節(jié)造成的一次揚塵，也包括因施工運輸車輛粘帶泥土以及建筑材料逸散在工地外部道路上所造成的二次交通揚塵。長期以來，對于建設工地揚塵帶來的空氣質量監(jiān)管方面，由于不能得到實時、準確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，即使收到舉報無法得到與事實相對應的直接證據(jù)，一直是令政府監(jiān)管部門十分困擾的事情。

近年來，很多的政府監(jiān)管部門都已經建立了揚塵在線監(jiān)控系統(tǒng)，并在規(guī)模性的建筑工地都加裝攝像頭遠程的監(jiān)控。揚塵PM10的監(jiān)控方式現(xiàn)在常見的是國標β射線法和光散射法兩種方式，由于前期國標β射線法的監(jiān)測設備價格比較昂貴，政府監(jiān)管部分并未對監(jiān)測方式進行強制性的要求，由于光散射型監(jiān)測方式存在準確性差、穩(wěn)定性弱、干擾因素多等缺點，造成城市PM10監(jiān)測質量差，數(shù)據(jù)傳輸缺失等現(xiàn)象比較突出，無法切實發(fā)揮監(jiān)管作用。

環(huán)境空氣顆粒物的β射線吸收法是對捕集到濾膜上的揚塵顆粒物進行自動精確測量，具有準確率高、抗干擾強的優(yōu)點。該方法的推廣應用可廣泛適用于常規(guī)環(huán)境空氣質量監(jiān)測、環(huán)境評價以及污染源監(jiān)測等場合，逐步成為城市揚塵在線監(jiān)測系統(tǒng)的方案。

揚塵在線監(jiān)測系統(tǒng)（β射線法）相比于光散射型監(jiān)測系統(tǒng)有國家標準可依，《HJ1100-2020 環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）β射線法自動監(jiān)測技術指南》對β射線法監(jiān)測系統(tǒng)的方法原理、質量保證和準確度、校準、切割器的選擇做出了相應規(guī)定，《HJ 653-2013 環(huán)境空氣顆粒物(PM10和PM2.5)連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)技術要求及檢測方法》對設備的技術要求、性能指標、檢驗方式等作出了明確的要求，《HJ655-2013環(huán)境空氣顆粒物(PM10和PM2.5)連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)安裝和驗收技術規(guī)范》對設備的安裝和驗收技術規(guī)范做了要求，揚塵在線監(jiān)測系統(tǒng)（β射線法）真正做到了有標準可依，產品必須取得《計量器具型式批準證書CPA》和《環(huán)境保護產品認證證書 CCEP》，廠家需具備輻射安全許可證確保貝塔射線放射性C-14碳源的安全可靠，產品的質量及一致性和廠家的技術實力能夠得到很好的保證。

綜上所述，揚塵在線監(jiān)測系統(tǒng)（β射線法）無論是在質控、數(shù)據(jù)準確性、穩(wěn)定性、抗干擾性、設備一致性等各方面，都優(yōu)于原來的光散射型揚塵在線監(jiān)測設備，為了確保顆粒物測定結果準確性，進一步為環(huán)境質量管理提供了技術支撐，建議將原來光散射型設備升級為β射線型揚塵在線監(jiān)測系統(tǒng)。

1.2 建設依據(jù)

《HJ1100-2020 環(huán)境空氣顆粒物（PM10和PM2.5）β射線法自動監(jiān)測技術指南》

《HJ 653-2013 環(huán)境空氣顆粒物(PM10和PM2.5)連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)技術要求及檢測方法》

《HJ655-2013 環(huán)境空氣顆粒物(PM10和PM2.5)連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)安裝和驗收技術規(guī)范》

《GB3095-2012 環(huán)境空氣質量標準》

《JJG 846-2015 粉塵濃度測量儀檢定規(guī)程》

《HJ 212-2017污染物在線監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標準》

《HJ93-2013環(huán)境空氣顆粒物(pm10和pm2.5)采樣器技術要求及檢測方法》

二、系統(tǒng)介紹

2.1 系統(tǒng)簡介

本方案提供了一種對工地揚塵（空氣中可吸入顆粒物）實時監(jiān)測而且具有視頻疊加并存儲功能的解決方案。通過遠程數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)可以對工地區(qū)域揚塵進行實時有效的監(jiān)測管理。項目的全面實施，可將所包含的范圍中所有的建設施工納入監(jiān)管范圍，真正實現(xiàn)有效管理和標準化。

揚塵在線監(jiān)測系統(tǒng)是一個物聯(lián)網系統(tǒng)，主要由感知層（現(xiàn)場在線監(jiān)測設備）、傳輸層（傳輸網絡）、應用層（監(jiān)控中心）三個部分組成。

建筑工地揚塵在線監(jiān)測架構圖如下：

• 感知層：揚塵在線監(jiān)測系統(tǒng)（β射線）能夠實現(xiàn)顆粒物PM10、環(huán)境溫度、濕度、風速、風向、大氣壓等參數(shù)的連續(xù)自動監(jiān)測，并配有工地視頻監(jiān)控攝像機實現(xiàn)視頻圖像的采集，同時將監(jiān)測的參數(shù)在視頻監(jiān)控畫面上實現(xiàn)疊加顯示，固化違章證據(jù)。

2、傳輸層：使用有線或4G等方式進行數(shù)據(jù)傳輸（可擴展5G傳輸），傳輸協(xié)議采用國標HJ212的通信格式，前端設備采用直發(fā)的方式，不允許采用第三方平臺轉發(fā)的方式，確保數(shù)據(jù)的連續(xù)可靠，上防止數(shù)據(jù)的篡改；

3、應用層：面向不同職能部門、建筑工地的客戶端系統(tǒng)，實現(xiàn)基于Web的污染源實時數(shù)據(jù)在線監(jiān)測、現(xiàn)場圖像和視頻的監(jiān)控、污染源超標報警、以及面向不同管理層的各種管理與統(tǒng)計分析。

在線監(jiān)測信息監(jiān)控管理平臺可通過互聯(lián)網訪問，實現(xiàn)了基于Web的污染源實時數(shù)據(jù)在線監(jiān)測，現(xiàn)場圖像和視頻的監(jiān)控(包括對前端云臺和攝像機的實時控制)、污染源超標報警、以及面向不同管理層的各種管理與統(tǒng)計分析。

2.2 系統(tǒng)優(yōu)勢

山東恩易揚塵在線監(jiān)測系統(tǒng)（β射線法）系統(tǒng)優(yōu)勢如下：

1. 系統(tǒng)采用β射線吸收法是對捕集到濾膜上的5/PM10/TSP等顆粒物進行自動精確測量，準確率高、抗力強的優(yōu)點；
2. β射線法揚塵在線監(jiān)測系統(tǒng)采用國標的小流量5/PM10/TSP切割器，利用空氣動力學原理，采集空氣中懸浮顆粒物，與國標法一致，而光散射型監(jiān)測系統(tǒng)通常不具備切割器；
3. β射線法揚塵在線監(jiān)測系統(tǒng)采用精準的氣體流量控制方案，使流量穩(wěn)定在67L/min，和切割器配合使用，相比于采用廉價小型真空泵的泵吸式光散射型的設備，有著更高的準確度；
4. 儀器采用采樣和檢測同位置檢測方式，從根本上解決了移動紙帶所帶來的測量誤差；
5. 采用DHS（動態(tài)加熱系統(tǒng)）加熱采樣入口氣體并具有動態(tài)溫濕度補償功能，符合國家標準，可以保證對半揮發(fā)性硝酸鹽和有機物的精確測量；
6. 采用進口濱松β射線探測器，測量穩(wěn)定，安全可靠，數(shù)據(jù)準確，不同于個別廠家限于成本采用低劣探測器的方案；
7. 采用碳源和探測器固定位置設計，保證測量穩(wěn)定性及校準準確性；
8. 可采用專用校準膜進行校準，定期的校準加強對設備的質控管理；
9. 采用超長紙帶設計，紙帶更換周期長達110天，減少設備維護量和降低運維成本；
10. 紙帶耗盡提醒功能，及時告知維護人員紙帶的使用情況；
11. 前端設備動態(tài)維護系統(tǒng)加持，維護人員可以通過維護平臺及時知道前端設備的運行狀態(tài)，及故障信息，為數(shù)據(jù)的準確、可靠打下堅實的基礎；
12. 超長數(shù)據(jù)存儲，長達365天的數(shù)據(jù)存儲功能；
13. 支持視頻字符疊加的等級變色功能，在視頻監(jiān)控畫面上即可展示環(huán)境參數(shù)及揚塵等級，更加便于監(jiān)管；
14. 摒棄了DTU數(shù)據(jù)上傳模式，選用操作系統(tǒng)驅動4G傳輸或以太網傳輸，能夠支持遠程運維平臺，實現(xiàn)多平臺的數(shù)據(jù)直發(fā)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定、可靠；
15. 標準HJ212-2017的環(huán)保協(xié)議傳輸，2路RS232和2路RS485接口；
16. 支持標準Modbus-RTU協(xié)議的傳感器接入，為后期系統(tǒng)的擴展預留接口；
17. 支持噴淋對接接口，實現(xiàn)噴淋系統(tǒng)的聯(lián)動；
18. 系統(tǒng)采用5寸電容觸摸屏，圖形界面簡單明了，操作簡單。

三、產品介紹

3.1 產品簡介

揚塵在線監(jiān)測系統(tǒng)（β射線）采用的是貝塔射線吸收法的工作原理，將C-14 作為貝塔射線發(fā)射源，其發(fā)射恒定的高能量電子，環(huán)境空氣通過切割器以恒定的流量經過進樣管，顆粒物截留在濾膜上。β射線通過濾膜時，能量發(fā)生衰減，通過對衰減量的測定計算出顆粒物的質量，根據(jù)采樣流量、采樣時間和濾膜面積計算出實際狀態(tài)下環(huán)境空氣中顆粒物的濃度。

揚塵在線監(jiān)測設備（β射線）是全天候戶外自動監(jiān)測終端，能夠適應全天候復雜環(huán)境，以及IP65防塵、防濺水設計，功能*、系統(tǒng)集成度高、堅固耐用，可在各種復雜環(huán)境下可靠工作，是工地、道路揚塵監(jiān)測的方案。

3.2 工作原理

揚塵在線監(jiān)測系統(tǒng)（β射線）是根據(jù)β射線吸收原理設計的。β射線是一種高速電子流，當它穿透物質后，部分被吸收，導致強度衰減。在一定條件下，其衰減量的大小僅與吸收物質的質量有關，而與吸收物質的其它物化特性（如顆粒物分散度、顏色、光澤、形狀等）無關，所以能直接測量大氣顆粒物的質量濃度。將強度恒定的β射線源在顆粒物采集前后分別兩次穿過清潔濾紙和采集有顆粒物的濾紙，根據(jù)兩次β射線被吸收的變化量來求得收集在濾紙上的顆粒物的質量。使用β射線探測器PMT作為檢測器對β射線通量進行計數(shù)，其計數(shù)頻率的變化可表征β射線強度的變化，測量結果只取決于兩次計數(shù)的比值和質量吸收系數(shù)，與β源的原始強度無關。

揚塵在線監(jiān)測系統(tǒng)（β射線）原理框圖

環(huán)境空氣通過切割器以恒定的流量經過進樣管，顆粒物截留在濾膜上。β射線通過濾膜時，能量發(fā)生衰減，通過對衰減量的測定計算出顆粒物的質量，根據(jù)采樣流量、采樣時間和濾膜面積從而計算出實際狀態(tài)下環(huán)境空氣中顆粒物的濃度。

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