秸稈焚燒在線監控方案
一、項目背景
秸稈是指小麥、水稻、玉米、薯類、油料、棉花、甘蔗和其他雜糧等農作物在收貨籽實之后剩余的部分。而秸稈焚燒則指農作物秸稈被當作廢棄物露天焚燒，中國是一個農業大國，秸稈資源豐富，約占世界秸稈總量的20%~30%，其數量大約相當于我國北方草原產草總量的50余倍。上世紀70年代以前，農作物秸稈主要用作生活燃料和大牲畜的飼料，由于作物單產水平較低，秸稈數量也極為有限，秸稈總量供應緊缺。但上世紀80年代以來，隨著農作物單產提高，秸稈總量迅速增加，而直接作為生活燃料和飼料的比例大幅度減少，農民為趕農時，多數地區就開始出現秸稈焚燒現象，并越來越嚴重。
秸稈的露天焚燒屬于低溫焚燒，不完全燃燒，其煙氣中含有大量的一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、光化學氧化劑和懸浮顆粒物等造成大氣污染，且會在一定程度上加重霧霾的發生。不僅如此，各地區每到收獲的季節因為焚燒秸稈而引發火災的事情時有發生。為保護生態環境，防止秸稈焚燒污染，保障人體健康，維護公共安全，早在1999年環保部就發布了《秸稈禁燒和綜合利用管理辦法》，設立禁燒區的同時大力推廣機械化秸稈還田、秸稈飼料開發、秸稈氣化、秸稈微生物高溫快速漚肥和秸稈工業原料開發等多種形式的綜合利用。而如今政府每天都會用衛星監測秸稈焚燒情況，并對監測到的火點進行匯總發布，各地環保局也出臺了相應的焚燒管理辦法，對焚燒工作極為重視，每年夏秋季收獲時節，環保部、農業部及各地政府都會投入大量的人力監控焚燒秸稈的情況。但秸稈焚燒現象仍然屢禁不止，每年的秸稈中仍有3億多噸被當作廢棄物直接焚燒或扔掉，給大氣質量、生態環境、交通安全和火災防護都造成了極大的危害。
究其原因不過是以下幾點：
1、點多面廣，監管人員匱乏，監管力不從心
中國是一個農業大國，農業人口約占總數的40%以上，耕地面積121億公頃，居世界第三位，占世界總耕地面積的百分之8.0%左右，農田分布廣泛，面對季節性的秸稈焚燒問題，存在監管人員相對嚴重匱乏，耗時耗力的困擾。
2、監管手段單一，監管信息不及時，效率低下
現如今國家利用衛星實時監測各地火點情況，很多地方政府也實行安裝攝像頭的方式，進行監管。但是只有火點達到一定程度、一定范圍，攝像頭端才能發現，等到相關執法人員到達現場，火勢已經蔓延，因此單一的視頻監控，并不能及時制止秸稈燃燒事件的發生。
3、宣傳力度不夠，不能使民眾真正理解秸稈焚燒的危害
近年來，由于大量農村青壯年勞動力流入城市務工，老人、婦女成為農業生產的主力軍，客觀上造成了秸稈清理運輸困難，而秸稈還田成本又明顯偏高，尤其是一些高緯度地區受環境因素影響，還田的秸稈腐爛、發酵慢，不僅不能達到預想中的效果，反而給春季耕種帶來不小的麻煩。因此，民眾在不能真正理解其危害前，缺乏一定的積極主動性。
4、秸稈利用率低下，綜合利用難以推廣
由于秸稈利用價值低，作業費用高，因此對秸稈實施的肥料化、能源發電、用作工業原料等綜合利用措施，很難完全推廣開來。
二、項目依據
《秸稈焚燒和綜合利用管理辦法》環發〔1999〕98號
《關于進一步加強秸稈焚燒工作的通知》（環發〔2008〕22號）
《關于加強農作物秸稈綜合利用和禁燒工作的通知》（發改環資〔2013〕930號）
《關于推進農作物秸稈綜合利用和禁燒工作的意見》（發改環資〔2015〕2651號）
《關于全國秸稈綜合利用和焚燒情況的通報》（發改辦環資〔2014〕516號）
《關于印發大氣污染防治行動計劃的通知》（國發〔2013〕37號）
《關于嚴明紀律對作物秸稈禁燒實行問責的緊急通知》（濰辦發〔2008〕22號）
《國務院辦公廳關于加快推進農作物秸稈綜合利用意見的通知》國辦發〔2008〕105號
《視頻安防監測系統技術要求》（GA/T367-01）
《報警圖像信號有線傳輸裝置》（GB/T6677-96）
《中華人民共和國環境保護法》
《中華人民共和國大氣污染防治法》
《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）
三、項目概述
3.1系統概述秸稈焚燒在線監測系統兼顧“聞”和“看”兩種主要功能以及一定的宣傳、警示、火情預判等附加功能。
“看”——設備具有視頻監控系統，通過內置煙火識別處理器的高清攝像頭，對禁燒區等區域的秸稈焚燒情況進行智能化、可視化、實時化的全天候監控和錄像，在監測到火點后會自動報警并進行8個輪轉的抓拍，實現有據可依的全方位監管。同時還可配備無人機，采取俯視角度不定時巡檢，實現全方位、無死角監管。
“聞”——秸稈露天焚燒為不完全燃燒，一旦燃燒，煙氣中會生成大量CO、CO2。將集成高技術數字式一氧化碳和二氧化碳傳感器的煙霧監測設備置于下風口處，當“聞”到CO、CO2氣體濃度增加，發現數據異常時，系統自動報警提醒監管人員查看。由于我國耕地面積普遍范圍廣泛，因此煙霧監測設備與視頻監控系統配合使用，可以更早更快更準確的發現火情，在第一時間進行制止，真正做到“及時發現、及時制止”，并減少漏報、誤報、錯報事件的發生。
其他可選功能——系統還可根據需求搭建微型空氣站時刻監測環境質量，集成四氣兩塵、氣象五參數等多種傳感器，對顆粒物、CO、SO2、O3、風速風向、能見度、溫濕度等環境信息及氣象信息進行監測，不僅可以有效防止監測遺漏、監測失誤等事件的發生，相關人員還可將每天監測到的各地區空氣質量狀況、環境污染等級進行公布，使民眾切實體會到秸稈焚燒的危害，自主自發的停止肆意焚燒、隨意丟棄秸稈的行為。同時，還可在視頻監控基點安裝功放喇叭，把禁燒警示語輸入系統，一旦監測到疑似確認秸稈焚燒，則系統自動開啟喊話系統，制止焚燒。
整套系統由感知層、傳輸層、平臺層和應用層四部分組成。
其中，感知層由多個監測設備組成，用于對監測區域的“聞”、“看”以及“宣傳”。對pm2.5、pm10、CO、CO2、NO2、O3等氣體以及風速風向、溫濕度、大氣壓和現場視頻進行連續自動在線監測。（監測參數可根據實際需求自行選定）
傳輸層是采用有線、無線、3G、4G等方式把各個設備的監測數據及圖像傳送到中心平臺。
平臺層接收到來自感知層的實時數據及圖像，利用大數據分析進行信息的處理和歸集整理。
在應用層，可以GIS方式直觀、形象的實時顯示各監測點位和整個區域的視頻攝像、CO和CO2濃度、空氣質量狀況，并提供異常報警、區域空氣質量變化趨勢等多種服務。
3.2建設目標
首先，利用目前應用廣泛、效果佳的現代化監測、監控技術，對全省進行監測，在全省各縣市所有鄉村的禁燒區、農業用地區域及秸稈可能覆蓋區域分別安裝監測監控設備。其中煙霧監測設備和環境空氣質量監測設備，主要安裝在下風向處，時刻監測煙霧（CO、CO2）濃度的同時也對周圍的環境情況進行監測；視頻監控設備主要架設在信號塔上或視野空曠的區域，對直徑4公里內的農田等地進行實時監控，以攝像機架設點為圓心，單個攝像機在沒有遮擋的情況下，可以達到12平方公里的監控覆蓋。同時攜帶高清攝像頭的無人機每天進行一次不定時起飛，以100米的飛行高度、俯視角度進行巡檢，預防監控死角。
然后，利用先進的大數據和云平臺技術，對實時傳輸的煙霧（CO、CO2）濃度值和視頻攝像進行全面監控，同時結合專業的空氣質量模型，將采集的環境監測（四氣兩塵）數據按照空氣質量變化的規律和趨勢進行科學預測，三管齊下，對是否為火情進行及時、準確的研判，同時以防有監測失誤、遺漏等問題的發生。
最后，在此基礎上，科學、合理的制定不同區域的農田及秸稈可能覆蓋點的執法人員安排，確保做到：確定火情并通知后，相關人員能第一時間奔赴現場進行處理，實現“及時發現，及時制止”的目標。
3.3系統優勢? 全天候全方位監控，足不出戶實現輕松高效監管
通過互聯網將視頻輸入至對應的網絡視頻監控平臺，可使相關部門全天候24小時對全省各鄉鎮的情況進行監控。同時，可精確快速聚焦、變焦，24小時無死角巡航，如有可疑情況發生，可精確到事發地點，并可抓拍相關畫面作為執法依據。
? 提高運營效率，降低運營成本
變被動為主動，可實現數據采集的連續性、真實性、可存儲性，改變傳統的維護模式，用戶足不出戶就可實時獲知前端設備的工作情況。通過故障實時監測、精確定位和報警提醒，為快速恢復系統運行提供了可靠的保障?？朔鹘y的“手工”作業和采用“人海”戰術的弊端，大大減少設備維護人員，大幅度降低了系統運維費用。
? 優化管理流程，提高執行力
可實時監督、高效監管、強力宣傳，提高了農民禁燒的自覺性，增強了監管力度。同時也極大地節省了人力物力，提高秸稈禁燒的工作效率。智能化管理系統的應用，實現了從粗放式管理到精細化管理的逐步過渡。
? 提升管理形象，增強核心競爭力
傳統管理方式對過程缺少詳細的記錄和分析，沒有足夠數據作支撐，得出結論比較片面，不易發現真正問題所在，執行結果也不容易進行監控。智能化管理系統采用圖形化人機界面展示，同時對一些關鍵性數據進行大數據挖掘，從中得到一些規律，讓所有工作都有法可依，結果有跡可尋。
四、數據管理平臺
1、實時前端數據采集與顯示；
2、專業GIS地理信息監控與管理，獨立GIS引擎，兼容百度/谷歌地圖；
3、多種報表功能，簡化用戶人工統計，優化工作流程，支持多層次地圖顯示及信息管理；
4、支持設備集中管理遠程配置、升級；
5、支持多種終端和操作系統，滿足客戶移動辦公要求；（Windows/IOS/Android）；
6、支持系統級別分布式部署，媒體轉發服務器可分布式部署，負載均衡。
五、平臺軟件
5.1系統登陸輸入網址，進入系統監測平臺的登錄界面，用戶需要輸入用戶名和密碼登錄系統。
5.2電子地圖位置呈現功能可結合電子地圖確切的知道每個設備所在位置，通過點擊電子地圖上的設備圖標就可以查看設備所帶各項傳感器采集的實時監測因子，包括顆粒物、氣體參數、氣象參數、視頻等，雙擊視頻播放界面可以實現放大或縮小，同時可疊加數據信息，方便用戶直觀查看區域內所有監測點的部署情況、環境質量狀況以及秸稈焚燒情況。
實時視頻畫面可查看現場實時狀況，如下圖所示：
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