市場背景

  目前，PM2.5問題已經(jīng)引起了公眾高度的關注，它不僅關系到公眾生活和城市治理，還關系到國家形象和社會穩(wěn)定。然而，由于成本原因，各大中城市目前環(huán)境監(jiān)測中心站點都很少，環(huán)境監(jiān)測的數(shù)據(jù)能夠從宏觀上反映城市的整體的空氣質量，但是不能從微觀上反映局部區(qū)域、特定區(qū)域的空氣質量的好壞，這就需要建設更多的環(huán)境監(jiān)測站點，提供更多的實時的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)。

  國外一套PM2.5環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)價格在10萬美金，國產價格在10-50萬人民幣，價格昂貴。而且每套設備需要房間安放，因而大大限制了其廣泛使用。建設更多的環(huán)境監(jiān)測站點需要巨大的資金投入，成本太高。云創(chuàng)自主研發(fā)的PM2.5云監(jiān)測平臺，每個監(jiān)測點僅是國外同類產品價格的十分之一，只要往掛路燈、電線桿上一掛即可完成部署，依靠太陽能供電，用精度相對較高的進口傳感器采集數(shù)據(jù)，通過GPRS將采集到的數(shù)據(jù)實時傳送到部署了數(shù)據(jù)立方云計算數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)中心。在云計算平臺上，整個城市的空氣污染狀況可以實時呈現(xiàn)，對于污染過程可以動態(tài)跟蹤，還具有向公眾通過終端查詢身邊PM2.5情況的能力。廉價的PM2.5環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)與目前的傳統(tǒng)監(jiān)測站點的監(jiān)測方式形成互補，滿足公眾環(huán)境需求。

產品介紹

  云創(chuàng)自主研發(fā)的PM2.5云監(jiān)測平臺突破傳統(tǒng)的監(jiān)測方法，運用創(chuàng)新的設計理念，使環(huán)保與云計算技術有機的結合，架構云計算海量數(shù)據(jù)處理平臺。PM2.5云監(jiān)測平臺目前已申請多項，目前在多個城市做試點部署測試。

  大規(guī)模部署PM2.5云監(jiān)測平臺傳感網(wǎng)系統(tǒng)，配合現(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測站點，可及時反映空氣質量現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，為空氣質量監(jiān)測和提供技術支撐，為環(huán)境管理、污染源控制、環(huán)境規(guī)劃等提供科學依據(jù)。

  在城市的不同區(qū)域布局并有效使用PM2.5的監(jiān)測系統(tǒng)，從而能夠比較全面地掌握城市不同區(qū)域，在不同時間段、不同氣候特點（包括氣溫、風向、季節(jié)）下的 PM2.5 的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。

  PM2.5云監(jiān)測平臺需用到*的PM2.5傳感器。每套監(jiān)測系統(tǒng)部署多個PM2.5傳感器，當任意一個或者幾個傳感器出現(xiàn)問題，傳感器冗余，保證環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)正常運行，保證本監(jiān)測點的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的可重復。

  PM2.5云監(jiān)測平臺環(huán)境數(shù)據(jù)采集設備采用*的傳感器、低功耗單片機技術和網(wǎng)絡通訊技術相結合，具有數(shù)據(jù)存儲功能，可提供方便的數(shù)據(jù)查詢方式，通過GSM、3G等通訊方式及時上傳環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)。

  PM2.5云監(jiān)測平臺數(shù)據(jù)采集監(jiān)測設備可以用鋰電池供電，也可外接交流電供電方式。如果外界電源斷電后，設備內的電池直接供電。

  PM2.5云監(jiān)測平臺架構云計算海量數(shù)據(jù)處理平臺，存儲本區(qū)域海量數(shù)據(jù)，積累長期監(jiān)測資料，為研究環(huán)境容量、實施總量控制、目標管理、預測預報環(huán)境質量、環(huán)境治理提供數(shù)據(jù)。

  目前城市市環(huán)境監(jiān)測站的監(jiān)測設備部署在離地面高度20m-25m之間，PM2.5云監(jiān)測平臺環(huán)境監(jiān)測設備只需部署在離地面1.2-3m高度即可。設備小巧，部署方式靈活，可以部署在電線桿等公共設施上。

  PM2.5云監(jiān)測平臺監(jiān)控界面

  該平臺基于GIS提供監(jiān)控界面，可支持各類終端訪問。

技術架構

  總體架構

  前端設備采集到相關的信息，通過GPRS進行無線數(shù)據(jù)傳輸，在有公網(wǎng)IP的服務器上進行數(shù)據(jù)接收和初步的處理，然后數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)立方進行存儲和計算，并且通過WEB服務器進行數(shù)據(jù)的處理和公布。具體的架構詳見圖3：

  PM2.5前端設備主要是由電源模塊、采集模塊和通信模塊組成，前端內部架構具體詳見圖4，實際的PM2.5監(jiān)測設備詳見圖5：

  部署方式

  在城市的不同區(qū)域布局并有效使用PM2.5的監(jiān)測系統(tǒng)，從而能夠比較全面地掌握城市不同區(qū)域，在不同時間段、不同氣候特點（包括氣溫、風向、季節(jié)）下的 PM2.5 的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。

  PM2.5環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)環(huán)境數(shù)據(jù)采集設備采用*的傳感器、低功耗單片機技術和網(wǎng)絡通訊技術相結合，可提供方便的數(shù)據(jù)查詢方式，直接通過瀏覽器可以直接訪問測試數(shù)據(jù)。

  目前環(huán)境監(jiān)測站的監(jiān)測設備一般部署在離地面高度20m-25m之間，而云創(chuàng)大數(shù)據(jù)的PM2.5環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測設備根據(jù)實際的情況來進行部署。設備小巧，部署方式靈活，可以部署在電線桿等公共設施上。詳細見圖6：

  采集部分

  另外，雖然肉眼看不見空氣中的顆粒物，但是顆粒物卻能降低空氣的能見度，使藍天消失，天空變成灰蒙蒙的一片，這種天氣就是灰霾天。根據(jù)《2010年灰霾試點監(jiān)測報告》，在灰霾天，PM2.5的濃度明顯比平時高，PM2.5的濃度越高，能見度就越低。

  雖然空氣中不同大小的顆粒物均能降低能見度，不過相比于粗顆粒物，更為細小的PM2.5降低能見度的能力更強。能見度的降低其本質上是可見光的傳播受到阻礙。當顆粒物的直徑和可見光的波長接近的時候，顆粒對光的散射消光能力非常強?？梢姽獾牟ㄩL在0.4-0.7微米之間，而粒徑在這個尺寸附近的顆粒物正是PM2.5的主要組成部分。理論計算的數(shù)據(jù)也清楚地表明這一點：粗顆粒的消光系數(shù)約為0.6平方米/克，而PM2.5的消光系數(shù)則要大得多，在1.25-10平方米/克之間，其中PM2.5的主要成分硫酸銨、和有機顆粒物的消光系數(shù)都在3左右，是粗顆粒的5倍。所以，PM2.5是灰霾天能見度降低的主要原因。

  目前國內外環(huán)保部門監(jiān)測PM2.5普遍采用濾膜稱重、β射線吸收和微量振蕩天平等方法。除了以上三種測試方法外，還有利用光散射的原理測定顆粒物濃度的方法。該測定方法的原理是：空氣中的顆粒物濃度越高，對光的散射就越強。測定光的散射后，就可以算出顆粒物濃度。該測試方式測定速度快，自動化程度高，操作簡單。

  本次設備使用的是紅外光散射法來進行測試相關的數(shù)據(jù)。通過相關的探頭來進行采集相關的數(shù)據(jù)。通過采集的通道利用紅外光散射來進行獲取顆粒濃度。采集空氣的通道有固定的加熱源，通過加熱源來進行空間的動態(tài)的采集。將相關的顆粒濃度轉換成相關的數(shù)據(jù)通過無線通信進行數(shù)據(jù)傳輸。

  通信部分

  前端設備的通信主要是通過GPRS進行數(shù)據(jù)的無線傳輸。

  具體的數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡示意圖詳見圖7：

  數(shù)據(jù)在前端設備基于TCP/IP協(xié)議，經(jīng)過GPRS的數(shù)據(jù)傳輸，通過移動網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)，利用公網(wǎng)的服務器接受數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)入庫后，進行數(shù)據(jù)的處理，然后通過WEB服務器將數(shù)據(jù)展現(xiàn)出來。

  注意:每個前端設備有一個供應商的SIM卡進行數(shù)據(jù)通信，該SIM卡需要有GPRS業(yè)務，同時使用的地點必須有供應商的信號。例如使用中國移動的SIM卡，該卡需要有GPRS的業(yè)務，同時放置PM2.5測試前端的地點需要有中國移動的信號才可以正常的通信。

  電源部分

  供電方式有兩種，一種是鋰電池和市電互補的供電方式，另一種是太陽能供電供電方式。

  鋰電池供電

  鋰電池供電方式是基于市電可以提供的情況下進行的。如果部署的PM2.5設備附近有市電， 這樣可以方便進行充電?；蛘呤鞘须姾弯囯姵剡M行互補方式進行供電。同時進行對電池進行電壓監(jiān)測，檢測供電電壓是否正常，電源供電是否正常。鋰電池是12V電壓，50Ah的規(guī)格，可以在沒有充電或者沒有市電互補的情況下持續(xù)10*24h的供電。具體的實物見圖8：

  太陽能供電

  太陽能供電方式是基于太陽能進行可持續(xù)性的充電，從而避免了提供充電或者接入市電的情況。太陽能供電是利用蓄電池和太陽能互補的方式進行供電，通過太陽能控制器來進行互補。在太陽能供電不能滿足供電需求的時候，利用蓄電池進行供電。利用20W的太陽能板，在一定的環(huán)境中，可以滿足設備的供電要求。蓄電池的規(guī)格是12V電壓，20Ah的規(guī)格，在*沒有太陽能的情況下，可以支持3*24h的無間斷供電。該供電方式同時提供電壓監(jiān)測功能。具體的實物詳見圖9：

優(yōu)勢特性

市場應用