秸稈焚燒在線監(jiān)控方案
一、項(xiàng)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(shí)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(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，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(guó)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(lái)，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(shí)，多數(shù)地區(qū)就開(kāi)始出現(xiàn)秸稈焚燒現(xiàn)象，并越來(lái)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(huì)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?yàn)榉贌斩挾l(fā)火災(zāi)的事情時(shí)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(shí)大力推廣機(jī)械化秸稈還田、秸稈飼料開(kāi)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(kāi)發(fā)等多種形式的綜合利用。而如今政府每天都會(huì)用衛(wèi)星監(jiān)測(cè)秸稈焚燒情況，并對(duì)監(jiān)測(cè)到的火點(diǎn)進(jìn)行匯總發(fā)布，各地環(huán)保局也出臺(tái)了相應(yīng)的焚燒管理辦法，對(duì)焚燒工作極為重視，每年夏秋季收獲時(shí)節(jié)，環(huán)保部、農(nóng)業(yè)部及各地政府都會(huì)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(guò)是以下幾點(diǎn)：
1、點(diǎn)多面廣，監(jiān)管人員匱乏，監(jiān)管力不從心
中國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，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(duì)季節(jié)性的秸稈焚燒問(wèn)題，存在監(jiān)管人員相對(duì)嚴(yán)重匱乏，耗時(shí)耗力的困擾。
2、監(jiān)管手段單一，監(jiān)管信息不及時(shí)，效率低下
現(xiàn)如今國(guó)家利用衛(wèi)星實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各地火點(diǎn)情況，很多地方政府也實(shí)行安裝攝像頭的方式，進(jìn)行監(jiān)管。但是只有火點(diǎn)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(chǎng)，火勢(shì)已經(jīng)蔓延，因此單一的視頻監(jiān)控，并不能及時(shí)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(lái)，由于大量農(nóng)村青壯年勞動(dòng)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(yùn)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(lái)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(dòng)性。
4、秸稈利用率低下，綜合利用難以推廣
由于秸稈利用價(jià)值低，作業(yè)費(fèi)用高，因此對(duì)秸稈實(shí)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(kāi)來(lái)。
二、項(xiàng)目依據(jù)
《秸稈焚燒和綜合利用管理辦法》環(huán)發(fā)〔1999〕98號(hào)
《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)秸稈焚燒工作的通知》（環(huán)發(fā)〔2008〕22號(hào)）
《關(guān)于加強(qiáng)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(hào)）
《關(guān)于推進(jìn)農(nóng)作物秸稈綜合利用和禁燒工作的意見(jiàn)》（發(fā)改環(huán)資〔2015〕2651號(hào)）
《關(guān)于全國(guó)秸稈綜合利用和焚燒情況的通報(bào)》（發(fā)改辦環(huán)資〔2014〕516號(hào)）
《關(guān)于印發(fā)大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃的通知》（國(guó)發(fā)〔2013〕37號(hào)）
《關(guān)于嚴(yán)明紀(jì)律對(duì)作物秸稈禁燒實(shí)行問(wèn)責(zé)的緊急通知》（濰辦發(fā)〔2008〕22號(hào)）
《國(guó)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(jiàn)的通知》國(guó)辦發(fā)〔2008〕105號(hào)
《視頻安防監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求》（GA/T367-01）
《報(bào)警圖像信號(hào)有線傳輸裝置》（GB/T6677-96）
《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》
《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》
《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-2012）
三、項(xiàng)目概述
3.1系統(tǒng)概述秸稈焚燒在線監(jiān)測(cè)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(guò)內(nèi)置煙火識(shí)別處理器的高清攝像頭，對(duì)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(shí)時(shí)化的全天候監(jiān)控和錄像，在監(jiān)測(cè)到火點(diǎn)后會(huì)自動(dòng)報(bào)警并進(jìn)行8個(gè)輪轉(zhuǎn)的抓拍，實(shí)現(xiàn)有據(jù)可依的全方位監(jiān)管。同時(shí)還可配備無(wú)人機(jī)，采取俯視角度不定時(shí)巡檢，實(shí)現(xiàn)全方位、無(wú)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(huì)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(cè)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(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警提醒監(jiān)管人員查看。由于我國(guó)耕地面積普遍范圍廣泛，因此煙霧監(jiān)測(cè)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(shí)間進(jìn)行制止，真正做到“及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)制止”，并減少漏報(bào)、誤報(bào)、錯(cuò)報(bào)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(shí)刻監(jiān)測(cè)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(duì)顆粒物、CO、SO2、O3、風(fēng)速風(fēng)向、能見(jiàn)度、溫濕度等環(huán)境信息及氣象信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不僅可以有效防止監(jiān)測(cè)遺漏、監(jiān)測(cè)失誤等事件的發(fā)生，相關(guān)人員還可將每天監(jiān)測(cè)到的各地區(qū)空氣質(zhì)量狀況、環(huán)境污染等級(jí)進(jìn)行公布，使民眾切實(shí)體會(huì)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(shí)，還可在視頻監(jiān)控基點(diǎn)安裝功放喇叭，把禁燒警示語(yǔ)輸入系統(tǒng)，一旦監(jiān)測(cè)到疑似確認(rèn)秸稈焚燒，則系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)啟喊話系統(tǒng)，制止焚燒。
整套系統(tǒng)由感知層、傳輸層、平臺(tái)層和應(yīng)用層四部分組成。
其中，感知層由多個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)備組成，用于對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域的“聞”、“看”以及“宣傳”。對(duì)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(chǎng)視頻進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)。（監(jiān)測(cè)參數(shù)可根據(jù)實(shí)際需求自行選定）
傳輸層是采用有線、無(wú)線、3G、4G等方式把各個(gè)設(shè)備的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及圖像傳送到中心平臺(tái)。
平臺(tái)層接收到來(lái)自感知層的實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)顯示各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位和整個(gè)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(bào)警、區(qū)域空氣質(zhì)量變化趨勢(shì)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(cè)、監(jiān)控技術(shù)，對(duì)全省進(jìn)行監(jiān)測(cè)，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(cè)監(jiān)控設(shè)備。其中煙霧監(jiān)測(cè)設(shè)備和環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備，主要安裝在下風(fēng)向處，時(shí)刻監(jiān)測(cè)煙霧（CO、CO2）濃度的同時(shí)也對(duì)周圍的環(huán)境情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)；視頻監(jiān)控設(shè)備主要架設(shè)在信號(hào)塔上或視野空曠的區(qū)域，對(duì)直徑4公里內(nèi)的農(nóng)田等地進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以攝像機(jī)架設(shè)點(diǎn)為圓心，單個(gè)攝像機(jī)在沒(méi)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(shí)攜帶高清攝像頭的無(wú)人機(jī)每天進(jìn)行一次不定時(shí)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(tái)技術(shù)，對(duì)實(shí)時(shí)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(shí)結(jié)合專業(yè)的空氣質(zhì)量模型，將采集的環(huán)境監(jiān)測(cè)（四氣兩塵）數(shù)據(jù)按照空氣質(zhì)量變化的規(guī)律和趨勢(shì)進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)，三管齊下，對(duì)是否為火情進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確的研判，同時(shí)以防有監(jiān)測(cè)失誤、遺漏等問(wèn)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(diǎn)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(shí)間奔赴現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)“及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)制止”的目標(biāo)。
3.3系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)? 全天候全方位監(jiān)控，足不出戶實(shí)現(xiàn)輕松高效監(jiān)管
通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將視頻輸入至對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控平臺(tái)，可使相關(guān)部門全天候24小時(shí)對(duì)全省各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的情況進(jìn)行監(jiān)控。同時(shí)，可精確快速聚焦、變焦，24小時(shí)無(wú)死角巡航，如有可疑情況發(fā)生，可精確到事發(fā)地點(diǎn)，并可抓拍相關(guān)畫(huà)面作為執(zhí)法依據(jù)。
? 提高運(yùn)營(yíng)效率，降低運(yùn)營(yíng)成本
變被動(dòng)為主動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的連續(xù)性、真實(shí)性、可存儲(chǔ)性，改變傳統(tǒng)的維護(hù)模式，用戶足不出戶就可實(shí)時(shí)獲知前端設(shè)備的工作情況。通過(guò)故障實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、精確定位和報(bào)警提醒，為快速恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行提供了可靠的保障?？朔鹘y(tǒng)的“手工”作業(yè)和采用“人?！睉?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(yùn)維費(fèi)用。
? 優(yōu)化管理流程，提高執(zhí)行力
可實(shí)時(shí)監(jiān)督、高效監(jiān)管、強(qiáng)力宣傳，提高了農(nóng)民禁燒的自覺(jué)性，增強(qiáng)了監(jiān)管力度。同時(shí)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(shí)現(xiàn)了從粗放式管理到精細(xì)化管理的逐步過(guò)渡。
? 提升管理形象，增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力
傳統(tǒng)管理方式對(duì)過(guò)程缺少詳細(xì)的記錄和分析，沒(méi)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(wèn)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(jī)界面展示，同時(shí)對(duì)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(tái)
1、實(shí)時(shí)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(dú)立GIS引擎，兼容百度/谷歌地圖；
3、多種報(bào)表功能，簡(jiǎn)化用戶人工統(tǒng)計(jì)，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(jí)；
5、支持多種終端和操作系統(tǒng)，滿足客戶移動(dòng)辦公要求；（Windows/IOS/Android）；
6、支持系統(tǒng)級(jí)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(tái)軟件
5.1系統(tǒng)登陸輸入網(wǎng)址，進(jìn)入系統(tǒng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)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(gè)設(shè)備所在位置，通過(guò)點(diǎn)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(xiàng)傳感器采集的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(shí)現(xiàn)放大或縮小，同時(shí)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(cè)點(diǎn)的部署情況、環(huán)境質(zhì)量狀況以及秸稈焚燒情況。
實(shí)時(shí)視頻畫(huà)面可查看現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)狀況，如下圖所示：
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