秸秆焚烧在线监控方案

一、项目背景

秸秆是指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗和其他杂粮等农作物在收货籽实之后剩余的部分。而秸秆焚烧则指农作物秸秆被当作废弃物露天焚烧，中国是一个农业大国，秸秆资源丰富，约占世界秸秆总量的20%~30%，其数量大约相当于我国北方草原产草总量的50余倍。上世纪70年代以前，农作物秸秆主要用作生活燃料和大牲畜的饲料，由于作物单产水平较低，秸秆数量也极为有限，秸秆总量供应紧缺。但上世纪80年代以来，随着农作物单产提高，秸秆总量迅速增加，而直接作为生活燃料和饲料的比例大幅度减少，农民为赶农时，多数地区就开始出现秸秆焚烧现象，并越来越严重。

秸秆的露天焚烧属于低温焚烧，不完全燃烧，其烟气中含有大量的一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、光化学氧化剂和悬浮颗粒物等造成大气污染，且会在一定程度上加重雾霾的发生。不仅如此，各地区每到收获的季节因为焚烧秸秆而引发火灾的事情时有发生。为保护生态环境，防止秸秆焚烧污染，保障人体健康，维护公共安全，早在1999年环保部就发布了《秸秆禁烧和综合利用管理办法》，设立禁烧区的同时大力推广机械化秸秆还田、秸秆饲料开发、秸秆气化、秸秆微生物高温快速沤肥和秸秆工业原料开发等多种形式的综合利用。而如今政府每天都会用卫星监测秸秆焚烧情况，并对监测到的火点进行汇总发布，各地环保局也出台了相应的焚烧管理办法，对焚烧工作极为重视，每年夏秋季收获时节，环保部、农业部及各地政府都会投入大量的人力监控焚烧秸秆的情况。但秸秆焚烧现象仍然屡禁不止，每年的秸秆中仍有3亿多吨被当作废弃物直接焚烧或扔掉，给大气质量、生态环境、交通安全和火灾防护都造成了极大的危害。

究其原因不过是以下几点：

1、点多面广，监管人员匮乏，监管力不从心

中国是一个农业大国，农业人口约占总数的40%以上，耕地面积121亿公顷，居世界第三位，占世界总耕地面积的百分之8.0%左右，农田分布广泛，面对季节性的秸秆焚烧问题，存在监管人员相对严重匮乏，耗时耗力的困扰。

2、监管手段单一，监管信息不及时，效率低下

现如今国家利用卫星实时监测各地火点情况，很多地方政府也实行安装摄像头的方式，进行监管。但是只有火点达到一定程度、一定范围，摄像头端才能发现，等到相关执法人员到达现场，火势已经蔓延，因此单一的视频监控，并不能及时制止秸秆燃烧事件的发生。

3、宣传力度不够，不能使民众真正理解秸秆焚烧的危害

近年来，由于大量农村青壮年劳动力流入城市务工，老人、妇女成为农业生产的主力军，客观上造成了秸秆清理运输困难，而秸秆还田成本又明显偏高，尤其是一些高纬度地区受环境因素影响，还田的秸秆腐烂、发酵慢，不仅不能达到预想中的效果，反而给春季耕种带来不小的麻烦。因此，民众在不能真正理解其危害前，缺乏一定的积极主动性。

4、秸秆利用率低下，综合利用难以推广

由于秸秆利用价值低，作业费用高，因此对秸秆实施的肥料化、能源发电、用作工业原料等综合利用措施，很难完全推广开来。

二、项目依据

《秸秆焚烧和综合利用管理办法》环发〔1999〕98号

《关于进一步加强秸秆焚烧工作的通知》（环发〔2008〕22号）

《关于加强农作物秸秆综合利用和禁烧工作的通知》（发改环资〔2013〕930号）

《关于推进农作物秸秆综合利用和禁烧工作的意见》（发改环资〔2015〕2651号）

《关于全国秸秆综合利用和焚烧情况的通报》（发改办环资〔2014〕516号）

《关于印发大气污染防治行动计划的通知》（国发〔2013〕37号）

《关于严明纪律对作物秸秆禁烧实行问责的紧急通知》（潍办发〔2008〕22号）

《国务院办公厅关于加快推进农作物秸秆综合利用意见的通知》国办发〔2008〕105号

《视频安防监测系统技术要求》（GA/T367-01）

《报警图像信号有线传输装置》（GB/T6677-96）

《中华人民共和国环境保护法》

《中华人民共和国大气污染防治法》

《环境空气质量标准》（GB3095-2012）

三、项目概述

3.1系统概述秸秆焚烧在线监测系统兼顾“闻”和“看”两种主要功能以及一定的宣传、警示、火情预判等附加功能。

“看”——设备具有视频监控系统，通过内置烟火识别处理器的高清摄像头，对禁烧区等区域的秸秆焚烧情况进行智能化、可视化、实时化的全天候监控和录像，在监测到火点后会自动报警并进行8个轮转的抓拍，实现有据可依的全方位监管。同时还可配备无人机，采取俯视角度不定时巡检，实现全方位、无死角监管。

“闻”——秸秆露天焚烧为不完全燃烧，一旦燃烧，烟气中会生成大量CO、CO2。将集成高技术数字式一氧化碳和二氧化碳传感器的烟雾监测设备置于下风口处，当“闻”到CO、CO2气体浓度增加，发现数据异常时，系统自动报警提醒监管人员查看。由于我国耕地面积普遍范围广泛，因此烟雾监测设备与视频监控系统配合使用，可以更早更快更准确的发现火情，在第一时间进行制止，真正做到“及时发现、及时制止”，并减少漏报、误报、错报事件的发生。

其他可选功能——系统还可根据需求搭建微型空气站时刻监测环境质量，集成四气两尘、气象五参数等多种传感器，对颗粒物、CO、SO2、O3、风速风向、能见度、温湿度等环境信息及气象信息进行监测，不仅可以有效防止监测遗漏、监测失误等事件的发生，相关人员还可将每天监测到的各地区空气质量状况、环境污染等级进行公布，使民众切实体会到秸秆焚烧的危害，自主自发的停止肆意焚烧、随意丢弃秸秆的行为。同时，还可在视频监控基点安装功放喇叭，把禁烧警示语输入系统，一旦监测到疑似确认秸秆焚烧，则系统自动开启喊话系统，制止焚烧。

整套系统由感知层、传输层、平台层和应用层四部分组成。

其中，感知层由多个监测设备组成，用于对监测区域的“闻”、“看”以及“宣传”。对pm2.5、pm10、CO、CO2、NO2、O3等气体以及风速风向、温湿度、大气压和现场视频进行连续自动在线监测。（监测参数可根据实际需求自行选定）

传输层是采用有线、无线、3G、4G等方式把各个设备的监测数据及图像传送到中心平台。

平台层接收到来自感知层的实时数据及图像，利用大数据分析进行信息的处理和归集整理。

在应用层，可以GIS方式直观、形象的实时显示各监测点位和整个区域的视频摄像、CO和CO2浓度、空气质量状况，并提供异常报警、区域空气质量变化趋势等多种服务。

3.2建设目标

首先，利用目前应用广泛、效果佳的现代化监测、监控技术，对全省进行监测，在全省各县市所有乡村的禁烧区、农业用地区域及秸秆可能覆盖区域分别安装监测监控设备。其中烟雾监测设备和环境空气质量监测设备，主要安装在下风向处，时刻监测烟雾（CO、CO2）浓度的同时也对周围的环境情况进行监测；视频监控设备主要架设在信号塔上或视野空旷的区域，对直径4公里内的农田等地进行实时监控，以摄像机架设点为圆心，单个摄像机在没有遮挡的情况下，可以达到12平方公里的监控覆盖。同时携带高清摄像头的无人机每天进行一次不定时起飞，以100米的飞行高度、俯视角度进行巡检，预防监控死角。

然后，利用先进的大数据和云平台技术，对实时传输的烟雾（CO、CO2）浓度值和视频摄像进行全面监控，同时结合专业的空气质量模型，将采集的环境监测（四气两尘）数据按照空气质量变化的规律和趋势进行科学预测，三管齐下，对是否为火情进行及时、准确的研判，同时以防有监测失误、遗漏等问题的发生。

最后，在此基础上，科学、合理的制定不同区域的农田及秸秆可能覆盖点的执法人员安排，确保做到：确定火情并通知后，相关人员能第一时间奔赴现场进行处理，实现“及时发现，及时制止”的目标。

3.3系统优势? 全天候全方位监控，足不出户实现轻松高效监管

通过互联网将视频输入至对应的网络视频监控平台，可使相关部门全天候24小时对全省各乡镇的情况进行监控。同时，可精确快速聚焦、变焦，24小时无死角巡航，如有可疑情况发生，可精确到事发地点，并可抓拍相关画面作为执法依据。

? 提高运营效率，降低运营成本

变被动为主动，可实现数据采集的连续性、真实性、可存储性，改变传统的维护模式，用户足不出户就可实时获知前端设备的工作情况。通过故障实时监测、精确定位和报警提醒，为快速恢复系统运行提供了可靠的保障。克服传统的“手工”作业和采用“人海”战术的弊端，大大减少设备维护人员，大幅度降低了系统运维费用。

? 优化管理流程，提高执行力

可实时监督、高效监管、强力宣传，提高了农民禁烧的自觉性，增强了监管力度。同时也极大地节省了人力物力，提高秸秆禁烧的工作效率。智能化管理系统的应用，实现了从粗放式管理到精细化管理的逐步过渡。

? 提升管理形象，增强核心竞争力

传统管理方式对过程缺少详细的记录和分析，没有足够数据作支撑，得出结论比较片面，不易发现真正问题所在，执行结果也不容易进行监控。智能化管理系统采用图形化人机界面展示，同时对一些关键性数据进行大数据挖掘，从中得到一些规律，让所有工作都有法可依，结果有迹可寻。

四、数据管理平台

1、实时前端数据采集与显示；

2、专业GIS地理信息监控与管理，独立GIS引擎，兼容百度/谷歌地图；

3、多种报表功能，简化用户人工统计，优化工作流程，支持多层次地图显示及信息管理；

4、支持设备集中管理远程配置、升级；

5、支持多种终端和操作系统，满足客户移动办公要求；（Windows/IOS/Android）；

6、支持系统级别分布式部署，媒体转发服务器可分布式部署，负载均衡。

五、平台软件

5.1系统登陆输入网址，进入系统监测平台的登录界面，用户需要输入用户名和密码登录系统。

5.2电子地图位置呈现功能可结合电子地图确切的知道每个设备所在位置，通过点击电子地图上的设备图标就可以查看设备所带各项传感器采集的实时监测因子，包括颗粒物、气体参数、气象参数、视频等，双击视频播放界面可以实现放大或缩小，同时可叠加数据信息，方便用户直观查看区域内所有监测点的部署情况、环境质量状况以及秸秆焚烧情况。

实时视频画面可查看现场实时状况，如下图所示：