污染防治网格化微站建设方案意见稿

临汾市襄汾县

临汾万鑫达焦化有限责任公司

污染防治网格化微站溯源体系

建设方案意见稿

中国科学技术大学先进技术研究院

安徽中科大赛悟科技有限公司

2021年7月29日

1.公司简介

安徽中科大赛悟科技有限公司坐落于国家科学创新中心-中国科学技术大学先进技术研究院，服务于中科大先研院城市环境监测预警实验室。公司团队由一支持来自中国科大环境与人工智能领域的硕博团队创办，致力于高端环境监测设备和系统的应用开发，为我国环境事业贡献一份力量。

公司与中国科学院、中国科大、上海交大等科研单位建立“产学研用”一体化平台，致力于大气环境质量管控与环境应急预警监测领域，以真实、可靠、安全、便捷的实用性应用为产品理念，面向生态环境部门、军队、环科院及相关产业链企业，定制开发了适用于我国的高端监测技术装备及区域环境监测综合性一体化服务平台，是我国最先使用激光雷达、无人机、无人船等机器人载体结合车载和便携设备进行环境监测应用的单位之一，并创立了基于环境动力学及大数据云计算的微尺度地空一体化主动溯源环境监测体系。

公司拥有国内优秀的技术专家顾问与科研创新团队，拥有多项发明专利，通过积极参与国家环境领域重点科研项目，进入污染防治一线长期调研，深刻理解环境污染防治体系建设、环境管理手段与技术应用领域发展需求，瞄准国内国际技术前沿，充分吸收国内外最新理念，开发适用于我国的高端监测技术设备及区域环境监管、化工园区污染气体监测、安全预警应急处置、污染源溯源解析、区域污染源清单管理等多种整体解决方案，多次被省部级单位赞扬，充分满足环境与安全领域监测、监管和研究需求。

2.技术团队

团队成员：

安徽中科大赛悟科技有限公司首席科学家

姓名：聂俊

职称：教授，研究员

称号：领军人才

简介：聂俊，男，中国科学技术大学环境工程博士学位，中共党员，中国科学技术大学先进技术研究院研究员，教授。中科大先研院城市环境监测预警实验室，湖泊蓝藻应急技术创新中心主任。2019年5月起受聘于安徽中科大赛悟科技有限公司首席科学家，从事环境科学与大数据技术研究工作，研究方向为环境大数据模型与算法、人工智能。作为负责人承担项目4项重点研发项目。国内外发表论文共25篇。授权发明专利多项。2011年入选中国科学院首届青年创新促进会，2019年入选合肥市“领军人才”。2020年9月携安徽中科大赛悟科技有限公司共同推出《基于地空一体化的微尺度多时空环境数据监测及预警应用》 系列应用课程。

安徽中科大赛悟科技有限公司研发总监

姓名：林传文

职称：副研究员

简介：林传文，中国科学技术大学博士。参与国家核高基重大专项、国家863 项目等重大项目多项，主持或参与安徽省科技重大专项、安徽省重点研发计划等多个研发项目，主持或参与多项地方环境工程标准和企业标准的编制工作。作为核心研发人员参与了国产魂芯DSP编译器、龙芯 Java 虚拟机等基础软件的研发，主持了基于深度学习的大数据精细识别等领域的技术研发及落地。在相关领域发表学术论文10余篇，申请专利多项。主持研发中科大赛悟科技《大气污染物溯源监测技术应用》、《无人机大气遥感监测技术非现场监察作业标准规范》、《无人机多光谱水质扫描技术应用》等多项先进技术开发。

服务团队主要成员

3.任务背景

临汾万鑫达焦化有限责任公司成立于2003年8月，位于襄汾县河东冶金焦化工业园，占地面积1800余亩，现有员工2600余人，年产210万吨焦炭、8万吨焦油、2.1万吨粗苯、2万吨硫铵，配套年产20万吨甲醇、6万吨合成氨等煤化工产品。公司自成立以来累计纳税超20亿元，多次被省、市、县评为“纳税超亿元企业”、“山西省优秀民营企业”、“环保治理先进企业”，是山西省政府确定的焦化行业兼并重组主体企业。

图 1 厂区分布图

近年来公司累计投入资金16亿元，全面实施了企业生态环境深度治理，先后完成了焦化综合废水处理、焦炉烟气脱硫、脱硝、白色烟羽治理及等高排放、料场封闭、装煤出焦消烟除尘、化产VOCs尾气治理、60万吨、90万吨干熄焦及余热发电、上升管余热回收利用、无组织排放智能化管控、水的酚氢治理等工程项目，企业环保设施实现了全面升级，做到了污水零排放、废气污染物全部达到超低排放，通过了市县环保部门生态环境深度治理的验收。主要污染物排放源焦炉烟囱：颗粒物浓度低于10mg/m3、SO2浓度低于30mg/m3、NOx浓度低于130mg/m3。

而在今日，企业开始安装空气小型站来监测厂区内部环境空气质量，从污染源排放的数量级下降1000倍来监测厂区环境空气质量，企业现阶段面临无法判断小型站数据升高的原因，无法进行污染贡献溯源，掌握不了企业内部污染排放分布。

4.建设方案

4.1 污染因子分析

目前，涉及国家监管的城市环境质量参数共有AQI六参数CO、PM2.5、PM10、NO2、O3、SO2，该六参数分别反应了区域碳排放、机动车、工业等人为活动产生的局部污染状况，其中：

表 1 AQI因子描述表

4.2 监测系统设计

4.2.1系统组成空气质量网格化监测系统由空气质量网格化监测站、系统支持实验室、质量保证实验室和信息平台组成。

图 2 空气质量网格化监测系统组成示意图

4.2.2系统功能与配置

空气质量网格化监测站

空气质量网格化监测站监测参数包括PM10、PM2.5、TSP、SO2、NO2、CO、O3、TVOC等其中的一种或几种，也可根据需要增加温度、湿度、风向、风速、大气压等气象参数的一种或几种进行监测。

当空气质量网格化监测站包含微型空气质量监测站或采用传感器检测方法的物联网移动空气质量监测站时，还应配备必要的网格质控点。网格质控点可以是国家和地方各级环境保护行政主管部门为评价环境空气质量建立的环境空气质量监测点位，必要时也可以是新建的小型空气质量监测站。

表 2 系统监测方法

4.2.3点位布设(1)布设原则

（一）科学性

网格化点位布设应综合考虑城市自然地理信息、气象等环境因素，以及城市建设、工业布局、经济结构、人口分布等社会特点，满足大气污染防治精细化管理的需求。

（二）完整性

网格化点位布设应涵盖各类功能性监测点位，能够反映污染物浓度较高区域的空气质量变化，满足区域环境空气监测的需求，客观评价重点污染区域的空气质量。

（三）代表性

具有较好的代表性，能客观反映一定区域范围内的环境空气质量水平和变化规律，客观评价区域环境空气状况和污染源对环境空气质量的影响。

（四）可比性

同类型监测点位环境条件应客观一致，确保各个监测点获取的数据具有可比性。

（五）动态性

应结合企业建设规划、能源结构调整、区域空气质量变化等因素，确定重点评价区域，及时合理、科学有效地调整网格化点位布设。

(2)布设要求

监测网格点位布设可采用方位法和网格法。采用方位法布点时原则上不少于8个方位，采用网格法布点时,地级及以上城市监测网格原则上不大于3km×3km，县级城市监测网格原则上不大于2km×2km。根据当地实际情况和需求可适当加密布点。

监测设备距地面高度一般应在3m—20m范围内，在保证监测点具有空间代表性的前提下，若所选监测点位周边无法满足此安装高度要求，其设备安装高度可放宽至20m—30m范围。

对于监测道路交通的污染源区域监测点，监测设备距地面高度应在2m—5m范围内。

污染源区域监测点应在污染源的主导风向上、下风向处布设，兼顾排放强度大的污染源及污染的最大落地浓度。

污染传输通道监测点应按区域污染传输通道或风道梯次布设。

垂直梯度监测点应布设于同一地点不同海拔高度的垂直空间内，一般遵循近地面加密的基本原则、布设于距离地面10m—300m高度范围内。点位数量可根据当地环境特点或管理需求确定，一般不少于3个。

网格质控点原则上设在国控/省控监测点周边半径25m内或小型空气质量监测设备10m内，用于微型空气质量监测站和物联网移动空气质量监测设备传递与平行比对，保证监测数据质量。

采样口周围水平面应保证270°以上的捕集空间，如果采样口一边靠近建筑物，采样口周边水平面应有180°以上的自由空间。

监测点周围环境应符合下列要求：

1)环境状况相对稳定、安全，防火措施有保障；

2)周围有合适的车辆通道，便于设备运输和安装维护；

3)周围无强大的电磁干扰，有避雷设备和可靠的电力供应。

(3)监测点位变更

1、大气污染防治网格划分发生变更或监测污染源发生变化时，其对应的网格监测点位可相应增加、变更或撤消。

2、新增或变更的监测点位应满足布设要求。

(4)企业点位布设方案

根据厂区地图，按照点位布设规则，初步在厂区设计安装微站点位如下：

在厂区边界布设12个站点将企业边界包围，了解企业内部和外部排放特征，了解污染物主要贡献来源是来自外部或者内部。

在空气站周边厂区布设8个点位，了解企业内部各生产装置对空气站数据影响。当前布设点位为初步方案，后期可根据现场实际要求进行增加、移位等。

4.2.4平台功能(1)数据展示

通过在厂区布设微站点位，每个站点的数据通过4G传输到综合管控平台，平台记录站点数据并在地图上实时显示。

图 3 微站数据展示

(2)污染物分布热力图

通过厂区布设微站站点数据，生成厂区内部浓度热力分布图，掌握企业污染浓度分布。

图 4 污染物热力图

(3)污染物扩散模型

基于时空特征学习的大气污染扩散和溯源模型，实现大气污染扩散和溯源场景的标签数据集构建、基于残差网络的空间特征提取、基于ConvLSTM网络的时空特征提取、基于全连接网络的时空特征整合分析等关键技术，实现区域内大气污染的扩散评估和溯源分析，为大气污染因子异常变化的精准分析和自动预警提供支撑。

图 5 污染物扩散模型

4.3配置清单及预算

表 3 项目投入清单