生态环境物联网AI精细化监测监管系统.docx
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生态环境物联网AI精细化监测监管系统
生态环境物联网AI精细化监测监管系统
1前端数据采集系统
1.1固定式前端数据采集系统
1.1.1微型空气质量监测仪
(1)建设两参数微型空气质量监测仪,配置监测指标包括:
PM2.5、PM10、温度、湿度、风速、风向、大气压;
(2)建设六参数微型空气质量监测仪,配置监测指标包括:
PM2.5、PM10、CO、N02、S02、03、温度、湿度、风速、风向、大气压。
以上两种不同参数检测仪都需预留其他指标接口以备扩展,监测仪具体性能指标要求见表1.1-1,技术指标要求见表1.l-2o
表1.1-1性能指标要求
指标
数据
测定时间间隔
30秒〜60分钟可选
供电电压
AC220V±22V,频率50HZ
(或12V太阳能/风能电池供电,选配)
工作环境温度
-20〜60°C
工作环境湿度
15〜95%无凝结
工作环境大气压
86kPa~106kPa
功率
W20W
防护等级
NIP54
安装方式
壁挂/立杆
主机尺寸
W650*400*200mm
主机重量
W5kg体积小、重量轻、安装维护方便,可方便进行点位迁移。
表1.1-2技术指标要求
指标
测量范围
最小显示单位
误差
PM2.5
(0〜1000)Pg/m3
1Ug/m3
W100ug/m3,示值误差或比对测量误差^25Ug/m3
>100ug/m3,示值误差或比对测量误差W20%
PMxo
(0〜1000)Pg/m3
1ug/m3
W100Pg/m3,示值误差或比对测量误差^25Ug/m3
>100ug/廿,示值误差或比对测量误差W20%
SO:
(0-1)ppm
5ppb
W4%F.S
NO:
(0-500)ppb
5ppb
W4%F.S
o3
(0-500)ppb
5ppb
W4%F.S
CO
(OTO)ppm
lOppb
W2%F.S
温度
(-40-55)°C
o.rc
±0.5°C
湿度
(0-99)%RH
0.1%RH
±3%RH
风速
(0-60)m/s
0.lm/s
±(0.3+0.03V)m/s(V:
风速)
风向
(0-360)°
1°
±3°
大气压
(300-1100)hPa
0.IhPa
±0.3hPa
(2)传输方式满足《污染物在线自动监控(监测)系统数据传输标准》(HJ/T212-2017)要求。
(3)支持市电、太阳能单独或同时供电。
1.2移动式前端数据采集系统
1.2.1车载移动空气质量监测仪
在本项目运维车辆安装两套车载移动空气质量监测仪,监测指标有:
PM2.5、PM10、温度、湿度、TVOCo该监测仪具体性能指标要求见表1.2-1,技术指标要求见表1.2-2o
表1.2-1性能指标要求
指标
数据
测定时间间隔
3-300秒可配置
供电电压
工作电压N13.8V或太阳能供电(定制)
工作环境温度
-20〜80°C
工作环境湿度
0-99%无凝结
工作环境大气压
86kPa"106kPa
功率
W10W
防护等级
IP54
主机尺寸
WO.05m3
主机重量
W5kg
表1.2-2技术指标要求
指标
测量范围
最小显示单位
示值误差或比对测量误差
PM2.5
(0〜1000)Ug/m3
0.1ug/m3
wiooug//,示值误差或比对测量误差W25Ug/m3
>100ng/示值误差或比对测
量误差<20%
PM10
(0〜1000)ug/m3
0.1ug/m3
WlOOng/折,示值误差或比对测量误差W25ug/m3
>100ug/静,示值误差或比对测量误差W20%
TVOC
(0~10)ppm
lOppb
W2%F.S
温度
(-40-80)°C
o.rc
±0.5°C
湿度
(0-99)%RH
0.1%RH
±3%RH
车载移动空气质量监测仪将采集到的监测指标数据及车辆位置信息上传到本项目平台,生成车辆行驶路线及可视化的大气污染云图,为精准治理大气污染提供数据支撑和科学依据。
2前端可视化系统
2.1固定式可视化系统
2.1.1200万像素全彩网络摄像机
在国控站周边布设200万像素全彩网络摄像机进行视频监控,用于AI(人工智能)识别。
2.1.2固定可视化系统AI(人工智能)模型
该系统需有道路扬尘、车辆排放黑烟事件、渣土车三种AI(人工智能)模型,并具备自动预警并自动生成污染事件报告功能。
三种模型具体描述如下。
2.1.2.1道路扬尘识别模型
对道路路面积尘因碾压、刮风和清扫所产生的扬尘现象进行识别,发现扬尘现象时形成事件并报警,将告警信息推送到平台。
该模型输入和输出数据如下:
(1)输入:
主干道路上的符合视频图像行业标准要求的视频流;
(2)输出:
是否扬尘、抓拍图片、抓拍时间、抓拍摄像头点位ID等;
(3)精度:
基于同等级别2080TI的卡,性能速度不得高于15ms,正确率不得低于95%o
2.1.2.2车牌识别、车辆排放黑烟识别模型
对道路所有车辆的尾气进行识别,精准捕捉锁定排放黑烟的车辆,对车辆特征信息(包括车牌、车型、车身颜色等)进行采集和上报,发现违规车辆,形成事件并报警,将告警信息推送到平台。
该模型输入和输出数据如下:
(1)输入:
主干道路上的符合视频图像行业标准要求的视频流;
(2)输出:
是否排放黑烟、车辆特征信息、抓拍图片、抓拍时
间、抓拍摄像头点位ID等;
(3)精度:
基于同等级别2080TI的卡,性能速度不得高于2s,
正确率不得低于90%o
2.1.2.3渣土车识别模型
对可能产生遗洒的渣土车辆进行未苫盖识别,精准识别可能产生
污染情况的渣土车,进行证据留存。
该模型输入和输出数据如下:
(1)输入:
道路中的符合视频图像行业标准要求的视频流;
(2)输出:
渣土车是否苫盖、抓拍图片、抓拍时间、抓拍摄像
头点位ID;
(3)精度:
基于同等级别2080TI的卡,性能速度不得高于15ms,
正确率不得低于90%o
2.2移动化可视系统
2.2.1移动车载AI(人工智能)记录仪
在本项目运维车辆上各安装1套移动车载AI(人工智能)记录仪。
2.2.2移动可视化系统AI(人工智能)模型
该系统需有道路扬尘、车辆排放黑烟事件、裸露土地三种AI(人
工智能)模型,并具备自动预警并自动生成污染事件报告功能。
三种
模型具体描述如下:
2.2.2.1道路扬尘识别模型
对道路路面积尘因碾压、刮风和清扫所产生的扬尘现象进行识别,发现扬尘现象时形成事件并报警,将告警信息推送到平台。
该模型输入和输出数据如下:
(1)输入:
主干道路上的符合视频图像行业标准要求的视频流;
(2)输出:
是否扬尘、抓拍图片、抓拍时间、抓拍摄像头点位ID等;
(3)精度:
基于同等级别2080TI的卡,性能速度不得高于15ms,正确率不得低于95%o
2.2.2.2车牌识别、车辆排放黑烟识别模型
对道路所有车辆的尾气进行识别,精准捕捉锁定排放黑烟的车辆,对车辆特征信息(包括车牌、车型、车身颜色等)进行采集和上报,发现违规车辆,形成事件并报警,将告警信息推送到平台。
该模型输入和输出数据如下。
(1)输入:
主干道路上的符合视频图像行业标准要求的视频流;
(2)输出:
是否排放黑烟、车辆特征信息、抓拍图片、抓拍时间、抓拍摄像头点位ID等;
(3)精度:
基于同等级别2080TI的卡,性能速度不得高于2s,正确率不得低于90%o
2.2.2.3裸露土地识别模型
对城市裸土进行识别,精准溯源,指出改进方向,精准定位,为
精准治理提供事实依据。
该模型输入和输出数据如下:
(1)输入:
工地/道路中的符合视频图像行业标准要求的视频流;
(2)输出:
裸露土地是否覆盖、抓拍图片、抓拍时间、抓拍摄像头点位ID;
(3)精度:
基于同等级别2080TI的卡,性能速度不得高于15ms,正确率不得低于90%o
3系统建设
3.1生态环境物联网AI(人工智能)监测监管系统
该系统需具备包括大气全景分析、智能监督执法、多元数据统计、智能环境分析、系统层级管理5个子系统。
子系统具体要求如下:
3.1.1大气全景分析子系统
该子系统需具备实施地图、污染溯源、动态管控、预测预报、污染源数据整理5个具体功能。
功能描述如下:
3.1.1.1实时地图
依托实时地图完成一张图展示。
在实时地图上可查询不同类型监测点的监测数据,包含环境监测点和污染源监控点。
其中环境监测点包括气象站、标准站、微观站、扬尘站、移动站等,污染源监控点包括监管污染源和人为标记污染源。
3.1.1.2污染溯源
以省控点为中心,方圆3-5km为管控区域,以溯源模型为基础,建立管控区域范围内的污染源与省控点的相关性关系曲线,以便为后期动态管控提供依据。
3.1.1.3动态管控
以省控点为中心,方圆3-5km为管控区域,将管控区域范围内的污染源以清单形式列出,根据实时气象条件和监测数据,以各类污染源对省控点的相关性分析为依据,以实时管控、日管控、周管控为尺度,最大限度的实行精准治污,避免“一刀切”的局面。
3.1.1.4预测预报
通过历史污染物浓度和气象数据及历史空气质量情况,道路交通及地形情况进行空气质量预测预报。
3.1.1.5污染源数据整理
平台录入污染企业信息,随时更新企业信息方便使用方下载更新数据。
大气全景分析子系统功能要求见表3.l-lo
表3.1-1大气全景分析子系统
功能模块
功能名称
功能点
功能描述
功能详情
大气全景分析
实时地图
实时地
图
监测点定位
(1)多元数据类型包括:
环境监测点和污染源;
(2)环境监测点包含:
环境监测固定点;污染源包含:
人为标记污染源和监管污染源;
(3)通过图层控制不同的点位类型的显示与隐藏。
辅助分析工具
区域定位
默认项目为所属区域定位,支持下级区域定位。
搜索
支持所有点位搜索功能,历史搜索记忆和删除功能。
点位数据
点位名称和监测值显示。
风场
点击风场,可以切换显示风场数据。
测距
测距功能。
数据分析
自定义画圈、不规则图形,支持统计排名和数据对比功能。
模式切换
卫星
支持地图和卫星模式切换。
数据详
情
实时数据
支持不同的数据类型实时数据展示。
数据详情
展示该点位的实时监测数据、24小时数据及7天日数据变化趋势。
标准站分析
环境概览
进行实时数据显示,通过变化趋势展示数据详情。
事件统计
统计该点周边3km范围内的事件。
周边分析
分析周边监测点与该标准点的相关性。
表3.1-1大气全景分析子系统
大气全
景分析
实时地图
其它环境监测点
环境概览
进行实时数据显示,通过变化趋势展示数据详情。
事件统计
统计该点一定时间范围内产生的事件。
视频数据
支持查看摄像头接入,查看视频数据。
污染源
数据监测
进行实时数据显示,通过变化趋势展示数据详情。
周边统计
统计该点周边3km监测点位、污染源、报警事件。
主页
环境监测
城市天气数据、城市排名,城市秋冬防目标及现状(如果有则显示)、年度管控目标及现状。
排名统计
区域排名、监测点位排名。
报警
(1)各类点位的报警列表;
(2)事件定位功能,展示事件报警数据变化趋势及所有报警记录;
(3)事件跳转详情页面。
预警
(1)城市预警和标准站预警;
(2)预警定位,及预警详情。
AI(人工智能)事件
视频识别的AI(A工智能)事件。
动态管控
实时管控
(1)实时管控清单:
根据实时气象数据显示实时管控清单;
(2)实时显示处理人员和车辆定位。
日管控
根据预测日数据生成日管控清单。
周管控
根据预测的周数据生成周管控清单。
表3.1-1大气全景分析子系统
大气
全景
分析
实时地图
污染溯源
区域传输分析
综合分析区域内外部污染传输情况,统计内外部传输污染贡献度。
相关性分析
分析各环境监测点对标准站的污染相关性。
污染预测
24小时预测
基于历史数据支持
(1)区域24小时
AQI、首要污染物的预测,结合天气预测进行展示。
;
(2)标准站24小时
预测展示;
(3)管控建议。
7天预测
基于历史数据支持
(1)展示区域未来7天的天气、空气质量预测;
(2)管控建议。
设备
运维设备
(1)点位设备:
指环境监测固定点在线、掉线情况并记录掉线时间;
(2)污染源:
指监管的污染源的在线、掉线情况并记录掉线时间。
动态地图
污染云图
实现自定义时间内区域污染情况热力图动态播放。
历史地图
实现在GIS地图上各环境监测点及污染源的历史数据。
3.1.2智能监督执法子系统
智能监管执法子系统以环境污染事件为基础,具备巡查上报和设备上报,涉及事件处理、事件统计、事件考核等功能。
该子系统将快速提升环保部门对环境事件的应急响应和处置力度,为依法治污提供数据支撑。
智能监管执法子系统具体功能要求见表3.l-2o
表3.1-2智能监督执法子系统
功能模块
功能名称
功能点
功能描述
功能详情
智能监
监管
事件数
(1)统计事件各阶段的事件数,分别
管执法
执法
量统计
是“未流转、流转中、已结案、己关闭”;
(2)统计最近七天“设备上报”和“巡查上报”的事件。
事件处
理情况
统计事件处理情况,分别是“反馈率、办结率、平均结办时间。
事件云图
生成事件云图。
事件筛选
基础筛选
支持:
时间筛选、上报类型、处理状态、考核点附件、与我相关。
高级筛选
支持:
按点位类型、点位名称、模糊搜索。
事件列表
环境问题
(1)环境事件分为自动上报和人为上报;
(2)自动上报即各种环境监测根据环境报警策略自动触发上报的事件;
(3)人为上报分:
管控上报、督查上报;
管控上报即动态管控过程中实时上报;督查上报即根据各项日情况配置。
表3.1-2智能监督执法子系统
智能监
管执法
监管执法
事件列表
设备问题
(1)设备故障分为自动上报和人为上报;
(2)自动上报即各种环境监测设备根据无效和掉线报警策略自动触发上报的设备事件;
(3)人为上报即可通过管控上报。
自动上报来源
标准站报警
根据标准站配置的报警策略自动触发上报事件。
微观站报警
根据微观站配置的策略自动触发上报事件。
视频点报警
AI通过模型自动抓取事件,进行报警并自动生成图片。
人为上报来源
管控上报
人为上报事件。
督查上
报
上级指派事件(可根据项目需求配置)。
事件详
情
详情
环境概览:
(1)事件处理操作;
(2)点位实时数据情况;
(3)事件情况概览:
该事件包含报警条数,报警最多参数,报警高发/低发时段;
(4)逐条报警信息情况展示;
(5)点位24小时变化趋势;
(6)周围点位变化趋势;
(7)点位AI溯源情况;
(8)点位周围不同范围内污染源变化情况。
事件详情:
事件处理情况跟踪。
3.1.3多源数据统计子系统
多源数据统计子系统梭盖区域范围内的各类数据的统计和查询,主要包括环境污染事件统计、服务人员统计、设备运营统计、污染源统计功能。
通过多源数据的统计,实现大数据的深层次挖掘和应用。
该子系统具体功能要求见表3.1-3o
表3.1-3多元数据统计子系统
功能模块
功能名称
功能点
功能描述
功能详情
多元数据统计
数据统计
报警事
件统计
数据查询
可自定义区域、自定义时间段,按不同维度对事件进行统计。
(1)按所选区域和所选时间,展示事件分布云图;
(2)按事件来源进行分类统计,同时记录事件总数、待处理事件数量、处理中事件数量、超时关闭的事件数量,已结案事件数量、办结率和及时率;
(3)按不同时间刻度(日、周、月)对所选时间范围内不同状态下事件数量进行统计分析,以曲线图形式展示。
数据导出
支持excel格式导出
按所选时间刻度,所选时间范围内,不同状态下事件统计。
服务人员统计
数据查询
对服务人员进行统计
(1)运维员人考核统计,包括上报事件数和设备事件完成率;
(2)网格人员考核统计,包括网格人员响应及时率,事件处理率,并计算出总分。
数据导出
支持excel格式导出。
按所选区域,所选时间范围内,导出运维人员考核统计和网格人员考核统计。
表3.1-3多元数据统计子系统
多元数
据统计
数据统计
设备运
营统计
数据查询
(1)对设备异常报警次数和掉线报警进行统计;
数据导出
支持excel格式导出
按所选区域(或支持MN或微观点名称搜索),所选时间范围内,导出设备报警和掉线报警详情。
污染源统计
数据查询
统计标记污染源总数,及9类污染源数量
(1)可按区域和按标记人员,并选择
时间范围进行分类统计;
(2)支持查看不同时间刻度(日、周、月)的数据统计。
数据导出
支持excel格式导出
(1)按区域导出各类污染源数量;
(2)按人员导出各类污染源数量。
数据查询
环境监测
标准站数据
(1)实时排名、历史排名;
(2)历史数据查询和导出功能。
微观站数据
(1)实时排名、历史排名;
(2)历史数据查询和导出功能。
数据比对
数据比对
支持同一参数不同设备类型数据对比。
3.1.4智能环境分析子系统
智能环境分析子系统以市城区及兴城城区为重点区域范围,实现达标考核、区域排名、污染日历、污染分析、累计变化等功能,综合分析区域环境空气质量。
该子系统具体功能要求见表3.l-4o
表3.1-4智能环境分析子系统
功能模块
功能名称
功能点
功能详情
智能环境分析
模型分析
预测分
析
基于历史数据支持预测区域未来72小时空气质量,展示未来72小时天气情况和未来72小时空气质量情况。
主题分析
区域分
析
区域分析包含:
达标考核、区域排名、污染日历、污染分析
【达标考核】
(1)区域年度达标情况统计,并以柱状图形式对比展示;
(2)分解日目标、月目标、年目标;
(3)支持excel导出统计报表。
【区域排名】
(1)按城市进行排名,分2+26城市、168城市、337城市、74城市、长江中游城市、长三角城市、成渝地区城市、汾渭平原城市、珠三角城市进行排名;
(2)支持城市下级的区(县)进行排名。
【污染日历】
(1)统计用户所有城市和区域的污染日历;
(2)基于历史数据支持同比、环比。
表3.1-4智能环境分析子系统
智能环境分析
主题分析
区域分
析
【污染分析】
(1)污染传输分析,分析八个方向各污染传输情况;
(2)污染云图变化;
(3)各污染监测值变化趋势,并支持添加气象数据进行对比:
(4)污染占比:
首要污染物占比和达标占比、污染指数贡献率、等级占比分布;
(5)按日、按月、按年进行累积变化趋势统计;
(6)各监测值月累积比对;
(7)支持添加多城市或区域进行对比。
表3.1-4智能环境分析子系统
智能环境分析
主题分析
考核点分析
国控点分析包含:
达标考核、变化趋势、污染排名、污染分析。
【达标考核】
(1)国控点年度达标情况统计,并以柱状图形式
对比展示;
(2)分解日目标、月目标、年目标;
(3)支持excel导出统计报表。
【变化趋势】
(1)每个国控点按时间刻度(小时、日、月)变化趋势,以列表和曲线图形式展示;
(2)支持多点单因子变化趋势。
【污染排名】
(1)查看国控点在空间分布情况和时间维度排
名;
(2)查看某个国控点周边(自定义范围)内微观
点排名;
(3)排名支持导出功能。
【污染分析】
(1)国控点按不同时间刻度(日、月、年)累积浓度趋势变化:
(2)国控点不同污染物之间的相关性分析;
(3)气象数据变化趋势;
(4)周边微观点变化趋势;
(5)周边污染源分布情况;
(6)事件在空间维度和时间维度的统计;
(7)AI(人工智能)溯源分析结果。
微观点分析
对微观点的排名和变化趋势进行统计
(1)排名:
统计所有微观站排名;
(2)统计各个微观站不同时间刻度(分钟、小时、
日)变化趋势。
3.1.5系统层级管理子系统
系统层级管理子系统主要针对系统功能模块进行设置。
该子系统具体要求见表3.1-5。
表3.1-5系统层级管理子系统
功能模块
功能名称
功能点
功能详情
层级
管理
项目管理
实现对项目基本情况的设置。
角色管理
实现本项目人员角色的统一管理。
策略管理
实现项目策略的统一管理。
(1)可以实现不同项目配置不同的策略规则;
(2)可以实现同一项日内不同点位配置不同的策略规则;
(3)可以实现同一策略规则设置不同的阈值。
用户管理
系统后台可实现对用户的统一管理。
用户管理实现对甲方客户的管理。
包括客户登录名,密码,手机号等信息的统一管理。
业务管理
目标管理
实现日目标,月目标,年目标的设置。
污染源管理
污染源统计
(1)统计污染源的总数;
(2)污染源分类统计。
污染源列表
(1)污染源统计字段包括“污染源名称、污染源分类、标记时间、标记人、位置、图片数量、操作”;
(2)编辑页面可以对“污染源名称、污染源分类、污染源类别标记时间、标记人、图片”等信息进行修改;
(3)删除可以对某条污染源信息进行删除。
表3.1-5系统层级管理子系统
层级
管理
点位管
理
点位管
理
(1)点位管理包括“微观点、市控点、省控点、国控点”;
(2)微观点列表显示字段“点位名称、站点MN、所属区域、操作”,后台可进行“编辑和删除”,页面可查询点位的基础信息“点位名称、点位位置、
经纬度、类型、MN号”,后台可编辑相关业务属性“点位分类、点位对应策略、所属区域”;
(3)“市控点、省控点、国控点”显示〃点位名称、
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- 生态环境 联网 AI 精细 监测 监管 系统