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(二)网格化监测实现区域监测全覆盖,
解决地方政府需求痛点
大气网格化监测系统是网格化无线监测系统技术在大气治理方面的应用,将城市以区县、街道、乡镇、社区(村)为单位,分级划定大气污染防治管理网格,通过大范围、高密度的布点实现区域网格全覆盖,达到客观真实反映污染现状,实时了解污染来源,综合分析污染原因的目的。
监测结合大数据分析引领功能升级。详细的来说,网格化监测系统能形成一张监测空气的“天网”,可以将采集到的数据和现有的标准站监测站点进行叠加、对比分析和校准,二者结合,生成时空动态趋势图从而获取全区高密度高频度的大气颗粒物浓度监测数据,运用基于GIS的后台数据分析统,进行监测数据的筛查、校准、统计分析和动态图绘制,实现全区大气颗粒物浓度的时空动态变化趋势分析,进而判断污染来源,追溯污染物扩散趋势。通过监测和大数据分析、互联网+的结合实现监测系统功能的衍生与升级,由监测事实到评估分析与预测防治。
三层结构支撑网格化监测系统快、准、全
整套系统由感知层、平台层和应用层三部分组成。其中,感知层由大密度布设微型空气监测站、TVOC监测仪、扬尘监测仪监测站等前端监测设备组成,并通往无线网络把各个监测设备的监测数据传送到中心平台。平台层接收到来自感知层的实时数据进行分析,利用大数据分析进行数据处理和归集整理。而在应用层,可以GIS方式直观、形象的实时显示各监测点位和整个区域的空气质量状况,以及污染物浓度水平,并提供异常报警、区域空气质量变化趋势等多种服务。
格化监测四个特点对应技术难点
呈现出分散性特点。在网格条件下所呈现出的资源,例如微型空气站、VOC在线检测仪等设备,都分散布局在不同的地方,而不是以集中状态存在的,所以对大范围高密度的设备资源维护以及整合处理就显得很重要。
呈现出异构性特点。网格资源,即包含计算、存储和数据等相关资源都具有一定的异构性特点,丰富多样的,异构性资源也会对数据处理方式、类型、系统的构架提出不同的具体要求,数据处理技术变得十分关键。
具备自治性特点。网格资源分别属于不同的省份,不同的管辖地区,受到一定约束规则的影响,为例满足对应的不同要求,数据资源的管理、储存系统也会变得更复杂。
呈现出动态多样性特点。网格资源具备自治性特点,即可以在网格平台当中实现自由地加入或者退出,这就让资源管理变得更加动态也变得更加不稳定,所以网格化资源管理也要求构建高水平的保障机制。
对比大型空气监测站点优势明显
第一,监测更精准。国控点一般监测PM2.5、PM10、SO、NOx、O3、CO六项指标,监测全面,但不能对单一的指标进行分析。而微型仪器采用进口激光器、300纳米精度,独有粒子计数算法和标定工艺,可以分析小区域内污染源,追溯主要污染物及提出对应治理措施。
第二,成本投入小。网格化监测最大的特点在于微观站成本投入低,对比国控点监测站几千万的投入,微站每一个设备平均只要10万元左右,适合大范围、高密度布点。通过网格化布点,可以采集到全面、精细的污染数据,经过对海量数据进行深度分析,实时掌握污染趋势动态,实现污染溯源,这是原有的一个城市仅有几个大气监测标准站所无法媲美的。
第三,后续维护成本低。国控点的成本及后期运营费用较高,很难进行大面积、精密化布点。而微型仪器恰好弥补了这样的缺点,不仅可以大范围网格化布点,而且维护方式简单,运营费用较国控点低的多。
(三)网格化监测长期市场空间
超过220亿
2017 年以来我国大气网格化监测订单总额超过7亿元,招标主体涉及河北、河南、山东、陕西、天津、福建、广东、广西、安徽、四川、江苏、甘肃、湖北、新疆与辽宁这 15 个省级行政区,39个地级市。经不完全统计全国大气网格化监测布点10906个,其中河北、山东、河南布点数目全国前三,涉及23个城市,合计7874个点位,占全国总布点数目70%以上。而且三大省份已经布局的这23个城市中有18个都属于《京津冀及周边地区2017年大气污染防治工作方案》中明确的“2+26”通道城市,其中河北省的8个通道城市,石家庄、唐山、廊坊、保定、沧州、衡水、邢台、邯郸全部实现网格化监测覆盖;山东省的7个通道城市中,济南、济宁、德州、聊城已经布点并统计在内,淄博已经完成布点但没有准确数据,滨州和菏泽在尚布局中;河南省的7个通道城市中,郑州、开封、安阳、鹤壁、新乡、濮阳已经完成布点,只有焦作尚在布局中。外加北京、天津、山西省的太原和晋城也完成网格监测点布局,“2+26”城市中有22个已经布点,基本实现了城市的覆盖,但从布点数量来看河北廊坊市、山东济宁市、聊城市、河南省各市以及天津只是刚刚开始,这些城市离布局完成还有近80%的空间。
在通道城市基本完成布点覆盖后,网格化监测系统也在又向其他大气污染较为严重的地方延伸,比如安徽省宿州是污染最为严重的地方,而湖北省从襄阳和十堰开始布点,这两个市也是湖北省PM2.5最高的两个地级市。
从布点的个数来看,污染严重、面积大、经济发达的地级市布点更为密集。以河北为例,沧州市和衡水市的污染程度差不多,同作为非省会的地级市发展程度也类似,而沧州市的面积是衡水的1.6倍,而沧州的监测点位数为衡水的近1.4倍,所以可以认为布点个数和面积基本为线性正比;而比较保定市和衡水市,保定市是衡水市面积的2.5倍,发展程度相似,但折算后的单位面积的点位数保定仍是衡水的1.3倍,这是因为保定的PM2.5浓度是衡水的1.2倍,所以可以认为监测点位数和PM2.5浓度基本符合线性正比关系;而对于保定和石家庄,两者的污染程度类似,保定市的面积是石家庄的1.6倍,但布局的监测点位数差不多,可以发现经济发达地区/省会城市的网格化监测点位数会存在一个放大倍数。
根据现有的布局特点,以保定的单位面积、单位PM2.5浓度对应的布点个数作为普通地级市的参考、济南作为省会/发达地区的参考,参照城市面积和PM2.5浓度线性估计全国其他城市网格化监测布点数量,若全国337个地级市全部布局完毕则共有监测点位数220758个,按每个10万元的价格估算整个市场空间约220亿元。并根据大气网格化监测布点从“26+2”城市开始,并从重污染地区向轻污染地区延伸的拓展特点,将整个市场空间的实现过程分为三个阶段:
第一阶段是“26+2”重点城市覆盖阶段;
第二阶段是全国重点污染城市覆盖阶段,覆盖①重度污染省份的所有地级市②中度污染省份中污染程度前50%的所有地级市③所有PM2.5(从大到小)排名前一百的城市;
第三阶段是全国337个地级市全覆盖阶段,实现220亿元的市场空间。
对各省份污染程度的划分则依据2017年9月空气监测的PM2.5的数据,划分重度污染为PM2.5均值超过40微克的省份/直辖市,包括、河南、河北、山西、天津、北京;中度污染为PM2.5超过全国均值的省份,包括山东、江西、湖南、安徽、陕西、江苏、新疆、湖北、宁夏;轻度污染为PM2.5低于全国均值的省份,包括广东、辽宁、广西、上海、浙江、福建、四川、重庆、内蒙古、甘肃、贵州、青海、吉林、黑龙江、云南、西藏、海南。
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