本發(fā)明涉及一種大氣VOCs監(jiān)測預(yù)警溯源技術(shù)領(lǐng)域，具體指一種在復(fù)雜工業(yè)區(qū)周邊空氣污染的VOCs自動監(jiān)測預(yù)警溯源系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

近年來，我國空氣污染事故頻發(fā)，尤其圍繞工業(yè)區(qū)惡臭異味等大氣揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)投訴問題更是居高不下，當(dāng)前面臨的工業(yè)區(qū)空氣污染事故異味投訴的問題十分嚴(yán)峻。目前，空氣的異味投訴占整個(gè)環(huán)保投訴的一半以上，尤其在大型工業(yè)區(qū)附近的投訴比例更高，而目前主要還是采用人工現(xiàn)場逐一排查法來查找異味污染來源，工作量巨大，且會延誤處理的時(shí)機(jī)；此外，不少惡臭異味投訴存在間歇性排放的特點(diǎn)，或者瞬時(shí)排放的特征，當(dāng)現(xiàn)場排摸人員趕到時(shí)，無法取得足夠的證據(jù)找到污染來源。

現(xiàn)有的大氣VOCs溯源主要集中在城市尺度，一般通過對某一個(gè)受體環(huán)境點(diǎn)進(jìn)行長期的VOCs樣品觀測，然后利用受體模型正定因子矩陣法(PMF)、化學(xué)質(zhì)量平衡法(CMB)進(jìn)行來源解析，解析結(jié)果一般只能區(qū)分機(jī)動車、溶劑使用、工業(yè)以及燃煤等大的行業(yè)來源及貢獻(xiàn)情況；上述VOCs溯源方法一般應(yīng)用于長期環(huán)境質(zhì)量及治理效果評估方面，該類溯源方法被很多學(xué)者在全球城市尺度空氣VOCs溯源方面使用和作為成果發(fā)表；對于工業(yè)區(qū)尺度，該溯源方法只能解析排放特征差異較大且源數(shù)量較小的園區(qū)，但國內(nèi)工業(yè)集中區(qū)往往存在幾十乃至上百個(gè)污染企業(yè)，使得其在工業(yè)區(qū)VOCs溯源的應(yīng)用受限。

近年來，基于概率統(tǒng)計(jì)理論與優(yōu)化理論的技術(shù)為基礎(chǔ)的物理擴(kuò)散模型方法被國內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用于空氣污染排放溯源方法，該方法主要基于氣象和環(huán)境污染物濃度實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)并利用上述統(tǒng)計(jì)方法來反推推算最大可能產(chǎn)生污染排放的區(qū)域和概率。該類溯源方法在國內(nèi)一些大型工業(yè)區(qū)(比如上?；^(qū)、金山化工園區(qū))正在開展應(yīng)用，但該類溯源技術(shù)只能對污染發(fā)生來源的工業(yè)區(qū)區(qū)域和概率進(jìn)行判別，若該工業(yè)區(qū)區(qū)域內(nèi)存在多個(gè)污染企業(yè)，則無法進(jìn)一步判別；此類方法雖然可以在一定程度上減少污染現(xiàn)場排摸人員的排摸企業(yè)范圍，但溯源的范圍仍然較大，仍需要較多的人力和時(shí)間投入才能找到污染來源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺失和不足，提供一種工業(yè)園區(qū)大氣VOC自動監(jiān)測預(yù)警和污染快速溯源系統(tǒng)及方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種針對工業(yè)區(qū)大氣VOCs自動監(jiān)測預(yù)警溯源的集成系統(tǒng)，同時(shí)也提供了一種工業(yè)區(qū)大氣VOCs溯源技術(shù)系統(tǒng)的方法；適用于工業(yè)區(qū)異味投訴集中區(qū)、周邊敏感區(qū)域的實(shí)時(shí)自動監(jiān)測、污染應(yīng)急溯源的技術(shù)領(lǐng)域。

所述工業(yè)區(qū)大氣VOCs自動監(jiān)測預(yù)警溯源系統(tǒng)，由若干個(gè)大氣VOCs自動監(jiān)測系統(tǒng)、服務(wù)器、客戶端、移動終端組成的站點(diǎn)；服務(wù)器分別與每一大氣VOCs自動監(jiān)測系統(tǒng)、客戶端和移動終端實(shí)現(xiàn)交互連接。

本發(fā)明所述工業(yè)區(qū)大氣VOCs溯源技術(shù)系統(tǒng)方法包括如下步驟：

A.獲取所述工業(yè)區(qū)污染源大氣VOCs排放源的基本原輔料、排放大氣VOCs特征信息、位置和地理信息，并錄入數(shù)據(jù)平臺和服務(wù)器中；根據(jù)上述信息，在工業(yè)區(qū)周邊居民集中和投訴高發(fā)區(qū)設(shè)立若干個(gè)大氣VOCs自動監(jiān)測系統(tǒng)。

B.根據(jù)上述信息，對所述工業(yè)區(qū)污染源進(jìn)行現(xiàn)場排摸和大氣VOCs采樣分析，具體主要對工業(yè)區(qū)典型企業(yè)排放口、典型無組織排放裝置區(qū)利用氣袋或數(shù)碼罐進(jìn)行采樣，然后利用色譜法或色譜質(zhì)譜法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析，最后采用歸一法和聚類分析法建立該工業(yè)區(qū)大氣VOCs排放源譜庫。

C.通過站點(diǎn)大氣VOCs監(jiān)測儀和氣象自動監(jiān)測儀進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并且每隔預(yù)設(shè)時(shí)間段向服務(wù)器發(fā)送所述站點(diǎn)大氣VOCs和氣象數(shù)據(jù)。

D.通過服務(wù)器實(shí)時(shí)監(jiān)控和判斷上述氣體濃度信息是否出現(xiàn)高濃度預(yù)警，若是，所述服務(wù)器啟動大氣VOCs高污染預(yù)警；

E.啟動溯源技術(shù)系統(tǒng)，通過服務(wù)器將上述氣體濃度信息、氣象信息和大氣VOCs排放源譜庫利用溯源技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行溯源計(jì)算，并將溯源結(jié)果發(fā)送至客戶端和移動終端。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提出的一種工業(yè)區(qū)大氣VOCs污染自動監(jiān)測預(yù)警及溯源系統(tǒng)及其方法，由工業(yè)區(qū)周邊大氣VOCs自動監(jiān)測站實(shí)時(shí)監(jiān)測并將監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)VOCs濃度信息判斷站點(diǎn)附近是否處于污染并啟動預(yù)警，隨后啟動由工業(yè)區(qū)大氣VOCs排放源譜庫、基于物理擴(kuò)散和概率統(tǒng)計(jì)的溯源方法以及基于VOCs物種信息的自動關(guān)聯(lián)匹配和受體模型的溯源技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行污染源識別，并將溯源結(jié)果快速發(fā)送至工業(yè)區(qū)現(xiàn)場排摸人員；解決了現(xiàn)有工業(yè)區(qū)溯源技術(shù)溯源范圍大、耗時(shí)長的問題，對于工業(yè)區(qū)居民異味投訴及其來源的快速判斷和識別提供了一條相對快速、準(zhǔn)確的方法和途徑。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種工業(yè)區(qū)大氣VOCs自動監(jiān)測預(yù)警溯源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的工作流程框圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例溯源技術(shù)系統(tǒng)方法流程框圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述

所述工業(yè)區(qū)大氣VOCs自動監(jiān)測預(yù)警溯源系統(tǒng)(如附圖1所示)，由若干個(gè)大氣VOCs自動監(jiān)測系統(tǒng)1、服務(wù)器2、客戶端3、移動終端4組成的站點(diǎn)；服務(wù)器2分別與每一大氣VOCs自動監(jiān)測系統(tǒng)1、客戶端3和移動終端4實(shí)現(xiàn)交互連接。

所述大氣VOCs自動監(jiān)測系統(tǒng)1包括采樣系統(tǒng)、大氣VOCs自動監(jiān)測儀、氣象監(jiān)測儀、數(shù)據(jù)采集儀、通訊模塊、其它輔助和校準(zhǔn)設(shè)施組成。

優(yōu)選的，所述采樣系統(tǒng)包括采樣頭、采樣總管、抽氣風(fēng)機(jī)和采樣支管；主要用于將室外的樣品空氣進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。

優(yōu)選的，所述大氣VOCs自動監(jiān)測儀可以采用市售的色譜法(GC-FID)或色譜質(zhì)譜法(GC-MS)的VOCs自動分析儀。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集儀主要包括工業(yè)高性能能計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集軟件，主要用于將監(jiān)測儀分析的數(shù)據(jù)現(xiàn)場進(jìn)行保存和傳輸。

優(yōu)選的，所述通訊模塊為TCP/IP網(wǎng)絡(luò)、GPRS、CDMA任一傳輸方式。

優(yōu)選的，所述其它輔助和校準(zhǔn)設(shè)施主要為VOCs自動分析儀的輔助設(shè)施，包括氫氣發(fā)生器、零氣發(fā)生器、校準(zhǔn)儀、載氣和標(biāo)氣鋼瓶、空調(diào)等。

所述服務(wù)器2為一高性能的專用計(jì)算機(jī)，可用于數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)儲存，溯源技術(shù)系統(tǒng)的觸發(fā)、運(yùn)行以及其它數(shù)據(jù)監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)分析，其與大氣VOCs自動監(jiān)測系統(tǒng)、客戶端和移動終端實(shí)現(xiàn)交互連接。

所述客戶端3為一用于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和溯源結(jié)果的圖形化展示，預(yù)警和溯源技術(shù)系統(tǒng)啟動條件輸入或更新的臺式或筆記本電腦。

所述移動終端4為智能手機(jī)或平板電腦，用于查看和接收預(yù)警溯源信息。

本發(fā)明一種工業(yè)區(qū)大氣VOCs溯源技術(shù)系統(tǒng)方法包括如下步驟：

A.獲取所述工業(yè)區(qū)污染源大氣VOCs排放源的基本原輔料、排放大氣VOCs特征信息、位置和地理信息，并錄入數(shù)據(jù)平臺和服務(wù)器中；根據(jù)上述信息，在工業(yè)區(qū)周邊居民集中和投訴高發(fā)區(qū)設(shè)立若干個(gè)大氣VOCs自動監(jiān)測系統(tǒng)。

B.根據(jù)上述信息，所述工業(yè)區(qū)污染源進(jìn)行現(xiàn)場排摸和大氣VOCs采樣分析，具體主要對工業(yè)區(qū)典型企業(yè)排放口、典型無組織排放裝置區(qū)利用氣袋或數(shù)碼罐進(jìn)行采樣，然后利用色譜法或色譜質(zhì)譜法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析，最后采用歸一法和聚類分析法建立該工業(yè)區(qū)大氣VOCs排放源譜庫。

C.通過站點(diǎn)大氣VOCs監(jiān)測儀和氣象自動監(jiān)測儀進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并且每隔預(yù)設(shè)時(shí)間段向服務(wù)器發(fā)送所述站點(diǎn)大氣VOCs和氣象數(shù)據(jù)；

D.通過服務(wù)器實(shí)時(shí)監(jiān)控和判斷上述氣體濃度信息是否出現(xiàn)高濃度預(yù)警，若是，所述服務(wù)器啟動大氣VOCs高污染預(yù)警；

E.啟動溯源技術(shù)系統(tǒng)，具體通過服務(wù)器將上述氣體濃度信息、氣象信息和大氣VOCs排放源譜庫利用溯源技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行溯源分析計(jì)算；并將溯源結(jié)果發(fā)送至客戶端和移動終端。

F.通過客戶端登錄數(shù)據(jù)展示平臺實(shí)現(xiàn)對實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)和溯源結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析和圖形化展示功能，便于監(jiān)控人員更直接的監(jiān)控工業(yè)區(qū)大氣VOCs污染情況以及溯源結(jié)果的精細(xì)化辨識。

G.通過移動終端快速接收和顯示所述污染溯源信息，使得工業(yè)區(qū)現(xiàn)場污染摸排人員現(xiàn)場快速查找污染源。

本發(fā)明實(shí)施例溯源技術(shù)系統(tǒng)E.流程為：

E1.利用氣象信息并應(yīng)用風(fēng)玫瑰圖、基于源追蹤溯源技術(shù)或源強(qiáng)反演溯源模型的物理擴(kuò)散模型，進(jìn)行污染源來源方位或區(qū)域的識別。

E2.自動調(diào)取上述識別出污染來源區(qū)域的源譜信息，并應(yīng)用聚類分析法進(jìn)行聚類分析，建立針對此次污染來源區(qū)域的動態(tài)源譜庫。

E3.利用大氣VOCs自動監(jiān)測全組分信息和此次大氣VOCs污染的動態(tài)源特征譜進(jìn)行匹配關(guān)聯(lián)分析；若與某一個(gè)源特征譜匹配度較高，則溯源系統(tǒng)結(jié)束運(yùn)行。

E4.反之，則進(jìn)一步采用受體模型進(jìn)行來源分析，可采用受體模型正定矩陣因子分析法PMF進(jìn)行溯源計(jì)算，將溯源計(jì)算結(jié)果與此次污染的動態(tài)源特征譜進(jìn)行比對分析，確定源及其分別的貢獻(xiàn)率。

E5.或者采用受體模型化學(xué)質(zhì)量平衡模型CMB進(jìn)行計(jì)算，將此次污染區(qū)域內(nèi)的動態(tài)源特征譜和大氣VOCs自動監(jiān)測數(shù)據(jù)作為輸入?yún)?shù)，進(jìn)行溯源計(jì)算，然后確定源及其分別的貢獻(xiàn)率。

本發(fā)明提出的一種工業(yè)區(qū)大氣VOCs污染自動監(jiān)測預(yù)警溯源系統(tǒng)及其方法，可以實(shí)現(xiàn)對工業(yè)區(qū)大氣污染的實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)警，并且自動觸發(fā)溯源技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行污染來源判別；解決了現(xiàn)有工業(yè)區(qū)大氣以及惡臭異味污染源難識別、耗時(shí)長的問題，克服了現(xiàn)有工業(yè)區(qū)大氣以及惡臭異味監(jiān)控管理技術(shù)缺陷。實(shí)現(xiàn)對工業(yè)區(qū)大氣污染的高效自動監(jiān)控，以及污染排放的精準(zhǔn)識別和管控，可最大限度的保護(hù)工業(yè)區(qū)周邊居民的生命健康和提高工業(yè)區(qū)風(fēng)險(xiǎn)管理水平；也為實(shí)現(xiàn)我國智慧城市和智慧管理提供技術(shù)支持，也可提高環(huán)保管理部門應(yīng)對工業(yè)區(qū)居民大氣異味投訴及其來源的技術(shù)水平和管理效率。