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信息來源：中國儀表網

    近日，“2014無錫物聯網應用案例”評選發布活動舉行。在活動中所評選的“十大物聯網應用案例”中，無錫中科光電技術有限公司建設的“大氣復合污染（灰霾）智能監測系統”成功入選。

    近年來，大氣灰霾現象日趨嚴重。無錫中科光電技術有限公司創新環境監測傳感技術，以智能化技術升級開發核心監測設備，形成在線監測儀器的集成應用，研發出具有完全自主知識產權的大氣復合污染智能監測系統。該系統目前在無錫新區試點應用，成功布設大氣污染智能化防控的“天羅地網”，成為國內首家區縣級大氣復合污染評估、預測模型應用示范點。該系統的成功應用，有效滿足城市灰霾天氣日益復雜的監測需要，為政府決策者制定大氣污染控制策略提供了數據支持，推動了大氣污染聯防聯控布局。

    獲選的中科光電灰霾監測系統工程在2013年4月就已經開始正式運行，項目建立了一站式大氣復合污染（灰霾）綜合監測、分析、預警系統，實現監測數據全自動的采集、傳輸、審核、處理、上報；灰霾污染區域特征分析、機理研究、預測預報和科研應用，成功布設大氣污染智能化防控網絡，適應城市日益突出的特征污染物以及灰霾天氣現象日益復雜的監測需要，為政府決策者制定大氣污染控制策略制定提供技術支持，將有力推進大氣污染聯防聯控工作。

    其中值得一提的是，中科光電灰霾監測系統所使用的大氣顆粒物監測激光雷達，采用532nm和355nm線偏振激光對大氣顆粒物的時空分布進行遙感探測，獲取大氣消光系數、退偏振比、邊界層高度、光學厚度等參數，全面圖形化展示細顆粒物時空演變過程，結合近地面站點數據，可立體綜合分析本地區域細顆粒物污染過程、污染特征，有效判別局地污染與外界輸送的關系，有效探測高度可達5千米，實現了對大氣污染來源分析具有核心意義的邊界層的探測，填補了國內高空探測的空白。

    “我國目前面臨的是發達國家都未遇到的復雜的復合型大氣環境污染。我國灰霾治理面臨的最大難題，是精準分析灰霾形成的污染物來源,大氣污染監測是最基礎的工作。”無錫中科光電技術有限公司總經理萬學平說，目前國內主要采用點式常規自動空氣監測站監測城市大氣復合污染（灰霾），監測指標主要是氮氧化物，二氧化硫和PM10等常規因子。

    雖然已新增O3和PM2.5等監測指標，但是對于復雜的復合型大氣污染來說，常規的監測指標仍然非常有限，監測儀器和系統信息化程度低，不能支持規模化集成應用，所獲得的信息也只是地面附近和局部監測信息，無法準確反映大氣灰霾環境狀況。

    “環境監測傳感領域迫切需要深刻變革。”萬學平表示，環境監測傳感技術是大氣灰霾治理的基礎，亟需向多樣化、智能化、精細化和網絡化方向邁進。

    為突破環境在線監測領域的技術瓶頸，無錫中科光電技術有限公司充分發揮產學研用聯合創新機制優勢，與江蘇物聯網研究發展中心、無錫市新區環境監測中心、無錫市環保信息中心組建項目團隊，研發大氣復合污染（灰霾）智能監測系統。

    中科光電技術有限公司總工程師宋炳超介紹說，該系統結合物聯網、云計算技術，建設統一的數據采集、存儲、交換平臺，整合環境空氣質量自動監測和污染源在線監測數據，并對海量監測數據進行存儲、更新、管理，打造統一的環境空氣質量動態云數據中心。

    系統建成后，可支持大氣污染監測目標狀態定時查詢、按需求實時查詢、數據分析及顯示、自動報警等功能，并集成智能在線監測儀器與網絡化信息平臺，形成一整套具有智能化、網絡化的環境在線監測“物聯網”。

    “通過系統升級，開發出適用于大氣復合污染在線監測的智能化在線監測儀，并形成規模化集成應用，成功實現了立體監測，監測的范圍從近地面延伸至高空，監測的參數指標更加全面，覆蓋SO2、PM2.5、CO、NOx、O3、VOCs、細顆粒物光學特性等多項指標。”宋炳超說。

    中國工程院院士、中國科學院安徽光學精密機械研究所所長劉文清認為，中科光電研發的大氣復合污染智能監測系統，成功布設大氣污染智能化防控的“天羅地網”，適應城市日益突出的特征污染物以及灰霾天氣現象日益復雜的監測需要，為政府決策者制定大氣污染控制策略制定提供技術支持，將有力推進大氣污染聯防聯控工作。

    無錫新區構筑天地一體化智能監測網

    作為國內首家區縣級大氣復合污染評估、預測模型的應用示范點，無錫新區于2013年4月正式運行中科光電研發的“大氣復合污染智能監測系統”。

    “霧霾嚴重威脅居民健康，近年來無錫呼吸道疾病患病率明顯增加。”無錫新區環境監測中心實驗室主任沈毅表示，目前的監測系統不能準確反映污染物的立體空間分布、跨區域輸送過程，和污染物的來源，更缺乏預報預警能力。

    據了解，中科光電研發的“大氣復合污染（灰霾）智能監測系統”以“一個信息監控中心”、“一個產品驗證中心”、“五個子站”為核心建設內容，從高空至近地面，為無錫新區構筑了一張“天地一體化”的智能監測網。

    宋炳超說，“信息監控中心”即為灰霾整體解決方案信息化平臺，集成監測監控、現狀評估、預測預警、決策支撐、運行管理五個子系統。

    “產品驗證中心”主要開展大氣復合監測核心產品產業化升級開發、應用驗證等工作。

    “五個子站”是信息監控中心成功運作的關鍵。根據無錫功能區布局、氣象條件等情況，分別在上、下風向位置、污染源集中區域布設監測站點，包括三個固定站，一個科研站，同時布設一個流動監控點位，即應急環境監測車，以應對大氣污染突發事件。

    長期以來，我國大氣監測的高空探測主要依賴進口美國的激光雷達。美國的激光雷達采用高頻率單脈沖，在中國復雜的灰霾天氣下，有效探測高度不足1千米。中科光電基于物聯網領域的研發優勢，實現了智能傳感層技術突破。

    “中科光電的地基遙感激光雷達采用低頻且大能量的單脈沖，有效探測高度可達5千米，實現了對大氣污染來源分析具有核心意義的邊界層的探測，填補了國內高空探測的空白”宋炳超說。

    調研分析師在無錫新區灰霾科研監測站四層樓頂部的小閣樓里，見到了中科光電自主研發的地基遙感激光雷達。這個長度不足一米、外觀類似望遠鏡的黑色監測裝置可通過接收大氣后向散射的回波信號，實現對污染物的識別以及時空演變過程的監控。

    灰霾核心監測設備的智能化升級是該系統的又一大技術突破。“傳統的大氣環境在線監測儀器對復雜工況適應性較差，導致故障率較高，由于不能支持規模化集成應用，難以實現對現場儀器狀態的集中管理、遠程維護。”宋炳超說。

    相比傳統的監測系統，該系統實現了對現場監測數據的自動、精準識別。”中科光電結合云計算與物聯網技術，對多軸差分吸收光譜儀、光散射法PM2.5監測儀等核心監測設備進行智能化關鍵技術攻關，實現整個系統的自維護、自補償、自校正、狀態自診斷、故障自分析，使傳感器更加智能。

    沈毅表示，該系統能夠有效監控大氣污染過程、污染特征，并厘清了污染物的局地和區域輸送來源，有助于環保管理部門研究區域性、突發性環境復合污染形成的機理和條件，準確預警各類潛在的環境問題。

    示范項目助力大氣污染聯防聯控

    “無錫新區是該系統區縣級監測應用的試點項目，未來還將向地市級應用擴展，最終實現大氣污染聯防聯控。”萬學平說。

    基于“大氣復合污染（灰霾）智能監測系統”采集的數據，無錫新區形成春、夏、秋三份空氣質量與灰霾成因的相關分析報告。沈毅表示，這些具有針對性的報告，將推動地方政府有效開展區域產業結構調整，制定大氣復合污染治理規劃，并構建大氣污染聯防聯控機制。

    目前，中科光電正以東部沿海經濟發達地區為核心，逐步向三區十群復合重污染地區、環保重點城市推廣應用該系統。

    萬學平認為，“大氣復合污染（灰霾）智能監測系統”社會需求旺盛，市場前景廣闊。根據國務院發布的《大氣污染防治行動計劃》進度表，2014年，京津冀、長三角、珠三角區域要完成區域、省、市級重污染天氣監測預警系統建設，其他省（區、市）、副省級市、省會城市將于2015年底前完成。

    據萬學平介紹，2014年中科光電參與南京青奧會空氣質量安保聯合觀測與分析工作，為青奧會的環境保障工作提供了有力的數據支撐，廣受好評。今年，中科光電的立體監測設備大氣復合污染智能監測系統及其附屬立體監測設備銷售額將突破5000萬元。