秸稈焚燒在線監(jiān)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(nóng)作物在收貨籽實之后剩余的部分。而秸稈焚燒則指農(nóng)作物秸稈被當(dāng)作廢棄物露天焚燒，中國是一個農(nóng)業(yè)大國，秸稈資源豐富，約占世界秸稈總量的20%~30%，其數(shù)量大約相當(dāng)于我國北方草原產(chǎn)草總量的50余倍。上世紀(jì)70年代以前，農(nóng)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(chǎn)水平較低，秸稈數(shù)量也極為有限，秸稈總量供應(yīng)緊缺。但上世紀(jì)80年代以來，隨著農(nóng)作物單產(chǎn)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(nóng)民為趕農(nóng)時，多數(shù)地區(qū)就開始出現(xiàn)秸稈焚燒現(xiàn)象，并越來越嚴(yán)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(xué)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(fā)生。不僅如此，各地區(qū)每到收獲的季節(jié)因為焚燒秸稈而引發(fā)火災(zāi)的事情時有發(fā)生。為保護(hù)生態(tài)環(huán)境，防止秸稈焚燒污染，保障人體健康，維護(hù)公共安全，早在1999年環(huán)保部就發(fā)布了《秸稈禁燒和綜合利用管理辦法》，設(shè)立禁燒區(qū)的同時大力推廣機械化秸稈還田、秸稈飼料開發(fā)、秸稈氣化、秸稈微生物高溫快速漚肥和秸稈工業(yè)原料開發(fā)等多種形式的綜合利用。而如今政府每天都會用衛(wèi)星監(jiān)測秸稈焚燒情況，并對監(jiān)測到的火點進(jìn)行匯總發(fā)布，各地環(huán)保局也出臺了相應(yīng)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(jié)，環(huán)保部、農(nóng)業(yè)部及各地政府都會投入大量的人力監(jiān)控焚燒秸稈的情況。但秸稈焚燒現(xiàn)象仍然屢禁不止，每年的秸稈中仍有3億多噸被當(dāng)作廢棄物直接焚燒或扔掉，給大氣質(zhì)量、生態(tài)環(huán)境、交通安全和火災(zāi)防護(hù)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(jiān)管人員匱乏，監(jiān)管力不從心
中國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)人口約占總數(shù)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(nóng)田分布廣泛，面對季節(jié)性的秸稈焚燒問題，存在監(jiān)管人員相對嚴(yán)重匱乏，耗時耗力的困擾。
2、監(jiān)管手段單一，監(jiān)管信息不及時，效率低下
現(xiàn)如今國家利用衛(wèi)星實時監(jiān)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(jìn)行監(jiān)管。但是只有火點達(dá)到一定程度、一定范圍，攝像頭端才能發(fā)現(xiàn)，等到相關(guān)執(zhí)法人員到達(dá)現(xiàn)場，火勢已經(jīng)蔓延，因此單一的視頻監(jiān)控，并不能及時制止秸稈燃燒事件的發(fā)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(nóng)村青壯年勞動力流入城市務(wù)工，老人、婦女成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(qū)受環(huán)境因素影響，還田的秸稈腐爛、發(fā)酵慢，不僅不能達(dá)到預(yù)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(yè)費用高，因此對秸稈實施的肥料化、能源發(fā)電、用作工業(yè)原料等綜合利用措施，很難完全推廣開來。
二、項目依據(jù)
《秸稈焚燒和綜合利用管理辦法》環(huán)發(fā)〔1999〕98號
《關(guān)于進(jìn)一步加強秸稈焚燒工作的通知》（環(huán)發(fā)〔2008〕22號）
《關(guān)于加強農(nóng)作物秸稈綜合利用和禁燒工作的通知》（發(fā)改環(huán)資〔2013〕930號）
《關(guān)于推進(jìn)農(nóng)作物秸稈綜合利用和禁燒工作的意見》（發(fā)改環(huán)資〔2015〕2651號）
《關(guān)于全國秸稈綜合利用和焚燒情況的通報》（發(fā)改辦環(huán)資〔2014〕516號）
《關(guān)于印發(fā)大氣污染防治行動計劃的通知》（國發(fā)〔2013〕37號）
《關(guān)于嚴(yán)明紀(jì)律對作物秸稈禁燒實行問責(zé)的緊急通知》（濰辦發(fā)〔2008〕22號）
《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加快推進(jìn)農(nóng)作物秸稈綜合利用意見的通知》國辦發(fā)〔2008〕105號
《視頻安防監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)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(huán)境保護(hù)法》
《中華人民共和國大氣污染防治法》
《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）
三、項目概述
3.1系統(tǒng)概述秸稈焚燒在線監(jiān)測系統(tǒng)兼顧“聞”和“看”兩種主要功能以及一定的宣傳、警示、火情預(yù)判等附加功能。
“看”——設(shè)備具有視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過內(nèi)置煙火識別處理器的高清攝像頭，對禁燒區(qū)等區(qū)域的秸稈焚燒情況進(jìn)行智能化、可視化、實時化的全天候監(jiān)控和錄像，在監(jiān)測到火點后會自動報警并進(jìn)行8個輪轉(zhuǎn)的抓拍，實現(xiàn)有據(jù)可依的全方位監(jiān)管。同時還可配備無人機，采取俯視角度不定時巡檢，實現(xiàn)全方位、無死角監(jiān)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(shù)數(shù)字式一氧化碳和二氧化碳傳感器的煙霧監(jiān)測設(shè)備置于下風(fēng)口處，當(dāng)“聞”到CO、CO2氣體濃度增加，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常時，系統(tǒng)自動報警提醒監(jiān)管人員查看。由于我國耕地面積普遍范圍廣泛，因此煙霧監(jiān)測設(shè)備與視頻監(jiān)控系統(tǒng)配合使用，可以更早更快更準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)火情，在第一時間進(jìn)行制止，真正做到“及時發(fā)現(xiàn)、及時制止”，并減少漏報、誤報、錯報事件的發(fā)生。
其他可選功能——系統(tǒng)還可根據(jù)需求搭建微型空氣站時刻監(jiān)測環(huán)境質(zhì)量，集成四氣兩塵、氣象五參數(shù)等多種傳感器，對顆粒物、CO、SO2、O3、風(fēng)速風(fēng)向、能見度、溫濕度等環(huán)境信息及氣象信息進(jìn)行監(jiān)測，不僅可以有效防止監(jiān)測遺漏、監(jiān)測失誤等事件的發(fā)生，相關(guān)人員還可將每天監(jiān)測到的各地區(qū)空氣質(zhì)量狀況、環(huán)境污染等級進(jìn)行公布，使民眾切實體會到秸稈焚燒的危害，自主自發(fā)的停止肆意焚燒、隨意丟棄秸稈的行為。同時，還可在視頻監(jiān)控基點安裝功放喇叭，把禁燒警示語輸入系統(tǒng)，一旦監(jiān)測到疑似確認(rèn)秸稈焚燒，則系統(tǒng)自動開啟喊話系統(tǒng)，制止焚燒。
整套系統(tǒng)由感知層、傳輸層、平臺層和應(yīng)用層四部分組成。
其中，感知層由多個監(jiān)測設(shè)備組成，用于對監(jiān)測區(qū)域的“聞”、“看”以及“宣傳”。對pm2.5、pm10、CO、CO2、NO2、O3等氣體以及風(fēng)速風(fēng)向、溫濕度、大氣壓和現(xiàn)場視頻進(jìn)行連續(xù)自動在線監(jiān)測。（監(jiān)測參數(shù)可根據(jù)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(shè)備的監(jiān)測數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)及圖像，利用大數(shù)據(jù)分析進(jìn)行信息的處理和歸集整理。
在應(yīng)用層，可以GIS方式直觀、形象的實時顯示各監(jiān)測點位和整個區(qū)域的視頻攝像、CO和CO2濃度、空氣質(zhì)量狀況，并提供異常報警、區(qū)域空氣質(zhì)量變化趨勢等多種服務(wù)。
3.2建設(shè)目標(biāo)
首先，利用目前應(yīng)用廣泛、效果佳的現(xiàn)代化監(jiān)測、監(jiān)控技術(shù)，對全省進(jìn)行監(jiān)測，在全省各縣市所有鄉(xiāng)村的禁燒區(qū)、農(nóng)業(yè)用地區(qū)域及秸稈可能覆蓋區(qū)域分別安裝監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備。其中煙霧監(jiān)測設(shè)備和環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備，主要安裝在下風(fēng)向處，時刻監(jiān)測煙霧（CO、CO2）濃度的同時也對周圍的環(huán)境情況進(jìn)行監(jiān)測；視頻監(jiān)控設(shè)備主要架設(shè)在信號塔上或視野空曠的區(qū)域，對直徑4公里內(nèi)的農(nóng)田等地進(jìn)行實時監(jiān)控，以攝像機架設(shè)點為圓心，單個攝像機在沒有遮擋的情況下，可以達(dá)到12平方公里的監(jiān)控覆蓋。同時攜帶高清攝像頭的無人機每天進(jìn)行一次不定時起飛，以100米的飛行高度、俯視角度進(jìn)行巡檢，預(yù)防監(jiān)控死角。
然后，利用先進(jìn)的大數(shù)據(jù)和云平臺技術(shù)，對實時傳輸?shù)臒熿F（CO、CO2）濃度值和視頻攝像進(jìn)行全面監(jiān)控，同時結(jié)合專業(yè)的空氣質(zhì)量模型，將采集的環(huán)境監(jiān)測（四氣兩塵）數(shù)據(jù)按照空氣質(zhì)量變化的規(guī)律和趨勢進(jìn)行科學(xué)預(yù)測，三管齊下，對是否為火情進(jìn)行及時、準(zhǔn)確的研判，同時以防有監(jiān)測失誤、遺漏等問題的發(fā)生。
最后，在此基礎(chǔ)上，科學(xué)、合理的制定不同區(qū)域的農(nóng)田及秸稈可能覆蓋點的執(zhí)法人員安排，確保做到：確定火情并通知后，相關(guān)人員能第一時間奔赴現(xiàn)場進(jìn)行處理，實現(xiàn)“及時發(fā)現(xiàn)，及時制止”的目標(biāo)。
3.3系統(tǒng)優(yōu)勢? 全天候全方位監(jiān)控，足不出戶實現(xiàn)輕松高效監(jiān)管
通過互聯(lián)網(wǎng)將視頻輸入至對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控平臺，可使相關(guān)部門全天候24小時對全省各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的情況進(jìn)行監(jiān)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(fā)生，可精確到事發(fā)地點，并可抓拍相關(guān)畫面作為執(zhí)法依據(jù)。
? 提高運營效率，降低運營成本
變被動為主動，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的連續(xù)性、真實性、可存儲性，改變傳統(tǒng)的維護(hù)模式，用戶足不出戶就可實時獲知前端設(shè)備的工作情況。通過故障實時監(jiān)測、精確定位和報警提醒，為快速恢復(fù)系統(tǒng)運行提供了可靠的保障?？朔鹘y(tǒng)的“手工”作業(yè)和采用“人海”戰(zhàn)術(shù)的弊端，大大減少設(shè)備維護(hù)人員，大幅度降低了系統(tǒng)運維費用。
? 優(yōu)化管理流程，提高執(zhí)行力
可實時監(jiān)督、高效監(jiān)管、強力宣傳，提高了農(nóng)民禁燒的自覺性，增強了監(jiān)管力度。同時也極大地節(jié)省了人力物力，提高秸稈禁燒的工作效率。智能化管理系統(tǒng)的應(yīng)用，實現(xiàn)了從粗放式管理到精細(xì)化管理的逐步過渡。
? 提升管理形象，增強核心競爭力
傳統(tǒng)管理方式對過程缺少詳細(xì)的記錄和分析，沒有足夠數(shù)據(jù)作支撐，得出結(jié)論比較片面，不易發(fā)現(xiàn)真正問題所在，執(zhí)行結(jié)果也不容易進(jìn)行監(jiān)控。智能化管理系統(tǒng)采用圖形化人機界面展示，同時對一些關(guān)鍵性數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)挖掘，從中得到一些規(guī)律，讓所有工作都有法可依，結(jié)果有跡可尋。
四、數(shù)據(jù)管理平臺
1、實時前端數(shù)據(jù)采集與顯示；
2、專業(yè)GIS地理信息監(jiān)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(tǒng)計，優(yōu)化工作流程，支持多層次地圖顯示及信息管理；
4、支持設(shè)備集中管理遠(yuǎn)程配置、升級；
5、支持多種終端和操作系統(tǒng)，滿足客戶移動辦公要求；（Windows/IOS/Android）；
6、支持系統(tǒng)級別分布式部署，媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器可分布式部署，負(fù)載均衡。
五、平臺軟件
5.1系統(tǒng)登陸輸入網(wǎng)址，進(jìn)入系統(tǒng)監(jiān)測平臺的登錄界面，用戶需要輸入用戶名和密碼登錄系統(tǒng)。
5.2電子地圖位置呈現(xiàn)功能可結(jié)合電子地圖確切的知道每個設(shè)備所在位置，通過點擊電子地圖上的設(shè)備圖標(biāo)就可以查看設(shè)備所帶各項傳感器采集的實時監(jiān)測因子，包括顆粒物、氣體參數(shù)、氣象參數(shù)、視頻等，雙擊視頻播放界面可以實現(xiàn)放大或縮小，同時可疊加數(shù)據(jù)信息，方便用戶直觀查看區(qū)域內(nèi)所有監(jiān)測點的部署情況、環(huán)境質(zhì)量狀況以及秸稈焚燒情況。
實時視頻畫面可查看現(xiàn)場實時狀況，如下圖所示：
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