一种无组织粉尘远程监控系统的研究

岳毅然

摘 要：监控并整治无组织粉尘污染对于治理雾霾和保障人类健康具有十分重要的作用。本文详细地介绍了一种能够利用现有的公用无线网络有效地实现了无组织粉尘远程监控及实时信息传输的系统，以解决目前工业现场无组织粉尘污染源难以准确定位、开发远程监控系统投资成本高等问题，并为无组织粉尘排放控制提供了理论参考。

关键词：雾霾治理 无组织粉尘 远程监控 污染源定位 信息传输

中图分类号：X513；X84 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）11（a）-0033-02

环境保护部卫星遥感监测表明，近段时间我国近1/7国土面积遭遇雾霾污染，北京、河北等地为重度污染。工业颗粒物排放作为雾霾的重要成因，如何使其得到有效控制治理，成为迫切需要攻关的技术难题。

工业过程中的大气污染物排放方式有两种：有组织排放和无组织排放。有组织排放是指粉尘等颗粒物经排气筒排放，这类粉尘污染治理技术发展时间较长，工艺相对比较成熟，能较好地收集有组织排放粉尘。无组织排放是指大气污染物不经过排气筒的无规则排放，按照源高分类属于面源，对附近环境影响较大。在我国，工业无组织排放相当严重，并且无组织粉尘粒径范围大，其浓度随现场范围、高度、施工条件以及气象条件不同而异，所以，目前针对无组织排放的粉尘治理技术始终是一大难题。因此，监控并整治无组织粉尘污染对于治理雾霾和保障人类健康具有十分重要的现实意义。

然而，目前无组织粉尘的监控多数只能靠经验分析处理，具有一定的盲目性，并且污染源难以发现造成处理周期较长。基于分布式技术和网络通信技术的远程监测是无组织粉尘监控领域的一个崭新的发展方向，而现有的利用Internet或Intranet有线网接入方式实现远程监控的监测系统，均需要铺设专用电缆或光纤，投资成本较高。因此，亟需设计一种能够利用现有廉价公用无线网络实现无组织粉尘远程监控的系统。

本文详细地介绍了一种无组织粉尘远程监控系统，以解决目前工业现场无组织粉尘污染源难以准确定位、开发远程监控系统投资成本高等问题，并为无组织粉尘排放控制提供了理论参考。

1 无组织粉尘远程监控系统的组成

图1是无组织粉尘远程监控系统的结构示意图。系统的组成包括现场监测设备1、粉尘浓度测量仪2、气象参数测量仪3、噪声测量仪4、视频监控仪5、数据采集卡6、GPRS模块A-7、无线信号接收器8、网络交换机9、可视化监控平台10、GPRS模块B-11和智能移动设备12，其中，智能移动设备12包括手机13、平板电脑14和笔记本电脑15。

现场监测设备上安装有粉尘浓度测量仪、气象参数测量仪、噪声测量仪和视频监控仪。粉尘浓度测量仪、气象参数测量仪、噪声测量仪和视频监控仪的信号输出端分别通过信号传输线与数据采集卡的信号输入端连接。数据采集卡的信号输出端通过信号传输线与GPRS模块A的信号输入端连接。GPRS模块A的信号输出端通过无线网络与无线信号接收器的信号输入端连接。无线信号接收器的信号输出端通过信号传输线与网络交换机的信号输入端连接。网络交换机的信号输出端通过信号传输线与可视化监控平台的信号输入网口端连接。可视化监控平台的信号输出端通过信号传输线与GPRS模块B的信号输入端连接。GPRS模块B的信号输出端通过无线网络与智能移动设备的信号输入端连接。

2 无组织粉尘远程监控系统的工作原理

系统在工作过程中，安装在现场监测设备上的粉尘浓度测量仪、气象参数测量仪、噪声测量仪和视频监控仪可实时测量现场无组织粉尘浓度、现场气象参数（如温度、湿度、风向、风速、大气压力等）、现场噪声强度和现场视频信号，并将信号通过信号传输线传送至数据采集卡。数据采集卡对信号进行采集后将信号通过信号传输线传送至GPRS模块A。GPRS模块A对信号进行转换并上传到Internet，通过无线网络将信号传输至无线信号接收器。无线信号接收器对信号进行接收后将信号通过信号传输线传送至网络交换机。网络交换机具有数据交换、传输功能，对信号进行转换后将信号通过信号传输线传送至可视化监控平台。可视化监控平台对现场信号进行综合分析后，将分析结果通过信号传输线传送至GPRS模块B。GPRS模块B对分析结果进行转换并上传到Internet，通过无线网络将分析结果传输至智能移动设备中的手机、平板电脑、笔记本电脑。

3 功能拓展及有益效果

本系统的进一步拓展在于，既可以在同一工业现场的不同处增设监测点，也可以在不同工业现场的不同处增设监测点，以达到同时对多个工业现场的无组织粉尘情况进行远程监控的目的。

本系统的有益效果如下：（1）集粉尘测量、气象监测、噪声测量、视频监控、无线传输、预警信息发布等功能于一体，是一种新型多功能的环保监测平台，为非固定污染源无组织排放监管提供了有力手段。（2）将监测技术与计算机网络技术相结合，可在异地对远程现场无组织粉尘排放情况实施监测，使无组织粉尘监控变得灵活方便，可以有效节约人力和物力成本。（3）通过传感技术实时采集监测点的状态信息，根据测试数据对现场实际情况进行实时监测，可以实现无组织粉尘污染源的快速准确定位，为监管部门实时动态掌握粉尘污染状况提供依据，有效提高环保监控的精确性及实时性。（4）对各监测点具有实时监视功能，当有粉尘排放超标发生时，可提供自动预警，并显示具体报警源，从而可有效避免事故的進一步扩大，为及时有效控制无组织粉尘排放提供参考。（5）通过现行覆盖面广的GPRS移动网络与Internet实现连接，无需铺设专用电缆或光纤，可显著降低投资成本，使无组织粉尘的远程监控与预警技术更加易于实现。（6）通过GPRS移动网络，可将监测点的状态信息传送至智能移动设备，既便于工业生产方对无组织粉尘超标点进行降尘处理，又便于环保部门监控管理，方便环境执法，并且信息可对大众开放，有利于提高群众环保意识。（7）系统采用模块化集成方式，既便于根据实际需要灵活布置监测点，又便于后期维护及升级时更换部件。

4 结语

本文介绍了一种能够利用现有公用无线网络有效地实现无组织粉尘远程监控及实时信息传输的系统，能够实现无组织粉尘远程监控与预警、污染源快速准确定位，可有效降低投资成本，具备可靠性高、布置灵活、易于实现等优点，具有较好的实用价值和应用前景。

参考文献

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