工業園區VOC在線監測管理系統根據污染物來源建立工業園區的網格化監控系統，區域網格化監控系統采用單元網格管理法的方式，按照“網定格、格定責、責定人“的理念，建立“橫向到邊、縱向到底“的區域網格化監控平臺，在全面掌握、分析污染源排放、氣象因素的基礎之上，采用基于高斯算法模型進行開發。實時統計各廠區、監測點的監測設備數據，并根據各監測點的排放情況及其氣象條件，來分析與推測區域內整體的排放情況。

一、背景介紹

1、項目背景
    隨著經濟的快速發展，污染源的種類日益增多，特別是化工區、工業集中區及周邊環境，污染方式與生態破壞類型日趨復雜，環境污染負荷逐漸增加，環境污染事故時有發生。同時，隨著公眾環境意識逐漸增強，各類環境污染投訴糾紛日益頻繁，因此對環境監測的種類、要求越來越高。
    在“十二五”期間，政府著力打造以空氣環境監測，水質監測，污染源監測為主體的國家環境監測網絡，形成了我國環境監測的基本框架。“十三五”規劃建議中已經明確“以提高環境質量為核心”，從目前環保部力推的“氣，水，土三大戰役”的初步效果來看，下一步對于環境質量的改善則是對于現有治理設施和治理手段的檢驗。而對于三個領域治理效果的檢驗，依賴于全面有效的環境監測網絡。
    *印發的《生態環境監測網絡建設方案的通知》提出建設主要目標：到2020年，全國生態環境監測網絡基本實現環境質量、重點污染源、生態狀況監測全覆蓋，各級各類監測數據系統互聯共享，監測預報預警、信息化能力和保障水平明顯提升，監測與監管協同聯動，初步建成陸海統籌、天地一體、上下協同、信息共享的生態環境監測網絡。
    根據調研大部分企業具備簡單治理技術，即將生產車間內生產工藝所產生的VOCs污染物通過管道集氣罩收集后通過活性炭吸附裝置處理以后進行排放，但園區內存在著有組織排放超標和無組織排放的問題，為督促企業改進生產工藝和治理裝置，減少無組織排放，建議園區部署網格化區域監控系統。
    系統部署可提高各工業工園區污染源準確定位能力，同時快速直觀的分析出污染源周邊的相關信息，通過整合各類地理信息資源和環境保護業務資源，建立統一的環境信息資源數據庫，將空間數據與動態監測數據、動態監管數據、政策法規數據等業務數據進行無縫銜接。為管理者提供直觀、高效、便捷的管理手段，提高環保業務管理能力，綜合管理與分析的決策能力。同時根據業務應用的不同，對數據進行橫向的層次劃分，通過應用人員層次的不同，對數據進行縱向的層次劃分，明晰信息的脈絡，方便數據的管理。
 
2、建設依據 
2.1相關政策、規劃和工作意見
《*關于印發國家環境保護“十二五”規劃的通知》（國發〔2011〕42號）
《*關于加強環境保護重點工作的意見》（國發〔2011〕35號）
《大氣污染防治行動計劃》（國發〔2013〕37號）
《* 國家發展改革委 *關于印發國家環境監管能力建設“十二五”規劃的通知》（環發〔2013〕61號）
《*關于推進應急體系重點項目建設的實施意見》（國辦函〔2013〕3號）
《關于印發<化學品環境風險防控“十二五”規劃>的通知》（環發〔2013〕20號）
《國家環境監測“十二五”規劃》（環發〔2011〕112號）
《*關于印發<*的環境監測預警體系建設綱要（2010-2020）>的通知》（環發〔2009〕156號）
《*關于加強化工園區環境保護工作的意見》（環發〔2012〕54號）
《關于印發<全國環保部門環境應急能力建設標準>的通知》（環發〔2010〕146號）
《*關于加強環境應急管理工作的意見》（環發〔2009〕130號）
《*關于印發<2013年全國環境應急管理工作要點>的通知》（環辦〔2013〕10號）
《*財政主要污染物減排專項資金管理暫行辦法》（財建〔2007〕67號）
《*財政主要污染物減排專項資金項目管理暫行辦法》（環發〔2007〕67號）
 
2.2相關技術標準規范
《工業企業揮發性有機物排放控制標準》(DB12/524-2014)
《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）
《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）
《環境空氣質量監測規范》（試行）（總局公告2007年第4號）
《污染源自動監控管理辦法》（總局令第28號）
《固定污染源煙氣排放連續監測技術規范》（HJ/T 75-2007）
《固定污染源監測質量保證與質量控制技術規范》（HJ/T 373-2007）
《固定源廢氣監測技術規范》（HJ/T 397-2007）
《大氣污染物無組織排放監測技術導則》（HJ/T 55-2000）
《環境空氣質量自動監測技術規范》（HJ/T 193-2005）
《環境空氣質量手工監測技術規范》（HJ/T 194-2005）
《環境監測質量管理技術導則》（HJ 630-2011）
《突發環境事件應急監測技術規范》（HJ 589-2010）
《污染源在線自動監控（監測）系統數據傳輸標準》（HJ/T 212-2005）
《污染源在線自動監控監測數據采集傳輸儀技術要求》（HJ 477-2009）
《固定污染源排放煙氣連續監測系統技術要求及檢測方法》（HJ/T 76-2007）
《環境信息術語》（HJ/T 416-2007）
《環境信息分類與代碼》（HJ/T 417-2007）
《環境數據庫設計與運行管理規范》（HJ/T 419-2007）

二、建設方案
 
1、系統概況
    zui方便和zui常見的方法是根據沸點來界定哪些物質屬于VOC，而zui普遍的共識認為VOC是指那些沸點等于或低于250℃的化學物質。所以沸點超過250℃的那些物質不歸入VOC的范疇，往往被稱為增塑劑（塑化劑）。
    在室外，VOC主要來自燃料燃燒和交通運輸；而在室內則主要來自燃煤和天然氣等燃燒產物、吸煙、采暖和烹調等的煙霧，建筑和裝飾材料，家具，家用電器，清潔劑和人體本身的排放等。
    室內VOC的來源包括以下方面：
1.有機溶液，如油漆、含水涂料、粘合劑、化妝品、洗滌劑、捻縫膠等；
2.建筑材料，如人造板、泡沫隔熱材料、塑料板材等； 
3.室內裝飾材料，如壁紙、其他裝飾品等； 
4.纖維材料，如地毯、掛毯和化纖窗簾； 
5.辦公用品，如油墨、復印機、打印機等； 
6.設計和使用不當的通風系統等； 
7.家用燃料和煙葉的不*燃燒； 
    根據污染物來源建立工業園區的網格化監控系統，區域網格化監控系統采用單元網格管理法的方式，按照“網定格、格定責、責定人”的理念，建立“橫向到邊、縱向到底”的區域網格化監控平臺，應用、整合多項智慧環保技術，在全面掌握、分析污染源排放、氣象因素的基礎之上，采用基于高斯算法模型進行開發。實時統計各廠區、監測點的監測設備數據，并根據各監測點的排放情況及其氣象條件，來分析與推測區域內整體的排放情況。實現對VOCs排放區域整體監控，污染物擴散趨勢推算，排放源解析等功能，同時結合物聯網、智能采集系統、地理信息系統、動態圖表系統等*技術，整合、共享、開發，建立全面化、精細化、信息化、智能化的區域在線監測平臺，實現對控制污染源無組織排放，減少大氣污染等綜合管理，為制定節能減排方案提供可靠的數據信息和科學的輔助管理決策。

2、功能特點 
2.1實時數據入庫系統
    實時數據入庫系統主要實現園區企業內所有VOCs監測點產生的測量數據實時存到監測平臺數據存儲中心。
 

2.2數據存儲系統
    原始監測數據，將全部存儲在監測平臺分布式文件系統，用于存儲海量的非結構化數據。為了滿足和適應數據量、數據特征和查詢處理的不同需求，部分存儲于關系型數據庫中。
2.3實時預警系統
    對監測指標設置對應的閥值，超過該值超過一分鐘在*時間通過郵件，App推送，或者短信等形式通知行政*人員，給管理部門迅速出動，及時阻止破壞環境保護的行為。
2.4數據查詢分析應用系統
    VOCs數據查詢分析應用提供包括實時監控數據分析、總量核算、源解析及源強計算、區域排放監測與預警、污染源擴散預測及分析等，同時可查看歷史記錄和分析數據等功能。VOCs歷史數據查詢處理時，由于數據量巨大，需要調度使用云計算技術管理多臺服務器節點進行并行處理。
 

2.5數據管理系統
    在實際使用中，可能用戶會對某一時間段或者類型的數據特別關心，就可以通過數據管理系統查詢并導出這部分數據以供使用。
 

2.6數據接口
    系統提供Web Service和Json格式數據接口，供外部系統調用系統數據，方便和第三方平臺對接。
2.7監測設備自動校準
    采用物聯網和云計算技術，建立監測數據的神經網絡模型，實現監測設備的自動校準，降低設備運維費用，提高數據的準確性。
 
3、布點方案
    根據區域內有毒有害氣體分布及特性、環境敏感區分布、主導風向等因素，結合園區原有監測站的建設情況，識別出大氣突發環境事件重點擴散途徑，統籌園區VOCs及惡臭自動監測站建設。
在綜合考慮區域的重要性，大氣污染物的污染程度、工業化發展水平的高低的基礎上，對所在區域進行網格劃分，在網格的交點處或中心點設立監測點位，利用分布式冗余節點判斷算法，去除傳感器冗余節點，從而降低計算復雜度，通信開銷及設備成本。同時能夠準確判斷監測數據的有效性和精確性，能夠繪制該區域不同時段污染物的擴散趨勢，有利于對污染物控制進行科學決策。每個測試點位，都包含甲烷、總烴、非甲烷總烴、苯、甲苯、二甲苯六項指標的實時監測。
 

4、VOC在線監測管理系統系統優勢
1)標準的技術路線：根據國家相關標準要求提供完整的配置系統；
2)靈活的方案配置：可根據需求擴展出多種解決方案；
3)優質的軟件平臺：通過中心端軟件平臺，實現多站點數據集成、分析、上報和發布。
4)科學的算法技術：采用高斯煙羽模型，分布式冗余節點判斷算法實現對VOCs排放區域布點、整體監控，污染物擴散趨勢推算，VOCs排放源解析等功能。
5)精確的監測數據：可同時監測多種污染氣體，具有很高的時間、空間分辨能力和探測靈敏度；
6)低廉的運行成本：可實時、連續、*運行，操作簡單，維護方便，運行成本低；
7)*的配套軟件：采用數據采集、分析及可視化軟件，大大提高監測效率。
8)多方位的監控方式：由“點源污染防治”向“點面區三位一體污染聯防”轉變，掌握各企業污染物的排放情況、園區整體空氣質量及其它變化趨勢
 
5、項目效益 
5.1社會效益
    園區大氣污染環境預警綜合管理系統試點項目的建設，將*地提高化工園區的風險監控、快速預警和應急響應能力，有效保障區域生態環境安全和人民群眾生命財產安全，促進園區實現安全、穩定、集約、高效的發展目標，同時，也將產生良好的應用示范作用，為我國其它化工園區的大氣污染綜合管理預警體系建設提供經驗。因此，項目的建設實施將產生巨大的社會效益。
5.2環境效益
    化工園區作為化工產品的生產、研發基地，生態環境、安全生產一直備受關注。園區將以本次典型大氣污染環境監測綜合管理系統項目為契機，進一步加強日常污染源監控和突發事件快速預警響應工作，做好“平戰結合”，努力保障區域生態環境安全，改善區域環境質量，因此，本項目的環境效益明顯。
5.3經濟效益
    項目完成后園區環境風險得到規避，區域生態環境安全得到充分保障，污染事故的有效控制將大幅減少園區可能的事故性損失，潛在的經濟效益巨大。此外，園區將進一步以其專業性、高規格、生態、安全、高效的定位獲得更好的發展平臺，與國內外同類型工業園區相比，將具備更強有力的競爭力，將進一步促進產業集聚，提升經濟增長質量，擴大招商引資，吸引資金持續注入。

附錄：

一、設備選型

1.TVOC在線檢測儀（PID）主要參數：

TVOC在線檢測儀傳感器（PID）選型表：

2.VOC_S在線監測系統(FID)主要參數

二、FID與PID信息介紹

1.光離子化檢測器（PID）和火焰離子化檢測器（FID）的區別

光離子化檢測器（簡稱PID）和火焰離子化檢測器（簡稱FID）是對低濃度氣體和有機蒸汽具有很好靈敏度的檢測器，優化的配置可以檢測不同的氣體和有機蒸汽。這兩種技術都能檢測到ppm水平的濃度，但是它們所采用的是不同的檢測方法。每種檢測技術都有它的優點和不足，針對特殊的應用就要選用的檢測技術來檢測。總的來說，PID體積小巧、重量輕、使用簡單，因此它具有很好的便攜性能。

2.PID和FID的工作方式

PID是采用一個紫外燈來離子化樣品氣體，從而檢測其濃度。當樣品分子吸收到高紫外線能量時，分子被電離成帶正負電荷的離子，這些離子被電荷傳感器感受到，形成電流信號。紫外線電離的只是小部分VOC分子，因此在電離后它們還能結合成完整的分子，以便對樣品做進一步的分析。

FID是采用氫火焰的辦法將樣品氣體進行電離，這些電離的離子可以很容易的被電極檢測到，這些樣氣被*的燒盡。因此FID的檢測對樣品是有破壞性的，檢測完畢后排出的樣品是不能在用來做進一步分析。

3.為何PID和FID的讀數不一樣？

因為PID和FID有不同的靈敏度，且是用不同的氣體來標定的。

4.PID對不同氣體的靈敏度排列

芳香族化合物和碘化物>石蠟、酮、醚、胺、硫化物>酯、醛、醇、脂肪>鹵化脂、乙烷>甲烷（沒響應）。

5.FID對不同氣體的靈敏度排列

芳香族化合物和長鏈化合物>短鏈化合物（甲烷等）>氯、溴和碘及其化合物。因此在同樣的氣流情況下，我們同時用PID和FID來檢測會得到不同的數據。總的來講，PID是對官能團的一個響應，FID是對碳鏈的響應。只有像丙烷、異丁烯、丙酮這樣的分子，PID和FID對它們的響應靈敏度十分相近，另外，使用不同的PID燈還會有不同的靈敏度。例如丁醇在9.8、10.6和11.6eV 的燈下靈敏度分別為1、15、50。此外，多數現場使用的便攜式FID有一個火焰隔絕裝置，控制火焰，使傳感器具有防爆性能。 當有大分子緩慢擴散到FID的傳感器時往往補償了響應的不足，而PID可通過選擇不同能量的燈來避免一些化合物的干擾，或者選擇zui高能量的燈來檢測zui廣譜的化合物，因此可以說FID與PID相比是一個更廣譜的檢測器它沒有任何選擇性。

6.甲烷的響應和干擾

FID常用甲烷來標定，但是PID對甲烷沒有任何的響應，需要有一個12.6eV的紫外光源才能將甲烷離子化，目前PID是不能做到的。因此FID是檢測天然氣（主要有甲烷組成）的有利武器。另一方面，PID能很好的檢測垃圾填埋場的有毒VOC，如果用FID來檢測垃圾填埋場的VOC那么現場的甲烷氣體會對FID產生*的干擾。兩者的檢測極限、范圍和線性FID能檢測1~50000ppm；PID能檢測1ppb~4000ppm 或0.1ppm~10000ppm的VOC，PID可以檢測更低濃度的VOC，在高濃度(>1000ppm)情況下,FID有更好的線性。

7.高濕度

一般情況，濕度對FID沒有任何影響，因為火焰能將濕度清除，除非有水直接進入到傳感器中。PID 在高濕度情況下會降低響應，通過對傳感器的清理和維護可以避免因濕度產生的滯后響應。

8.惰性氣體

PID能在像氮氣或氬氣的惰性氣體環境中直接檢測VOC ，響應不會隨惰性氣體濃度的變化有任何的影響。FID的工作原理要求有固定濃度的氧氣存在，便攜式FID的氧氣來源通常是 來自樣品氣體。因此，如果要測量一個管道或容器內的穩定氣體時，FID就要采用周圍的氧氣來稀釋樣品后才能成功檢測。

9.PID和FID的EPA21步法泄露分析

根據EPA21步法，PID和FID都可以對未知泄露進行檢測。

PID往往比FID體積小，重量輕，結構簡單。PID只有6盎司，而FID將有幾磅，FID還要求配備氫氣瓶，在運輸和使用過程中帶來了一定的安全隱患。而PID在重污染區域內使用需要我們對燈和傳感器進行清潔。