垃圾填埋场智慧环保管理系统

一、项目背景

垃圾填埋场作业至设计标高或垃圾堆放场不再受纳垃圾而停止使用时，需要做封场处理。填埋场封场工程包括地表水径流控制、排水、防渗、渗滤液收集处理、填埋气体收集处理、堆体稳定、植被类型选择及覆盖等内容，具体要求按照《生活垃圾卫生填埋场封场技术规程》(CJJ112-2007)执行。

据了解，封场区域面积有48.6万m2（约729亩），其中该填埋场分为3个区域（A区、B区、C区）。现在要对该垃圾填埋场封场区域进行土壤、水质、气体环境监测，并增加视频监控设施，达到生态恢复的目的。

填埋场总平面布置图

二、项目分析

2.1监测的目的

1、通过填埋场表面的修筑来减少侵蚀并大限度排水，控制垃圾渗滤液和垃圾填埋气体的污染，并起到生态恢复的作用。

2、对封场覆盖系统之上的0.5m支持土层+0.5m营养土层进行监测，了解土壤是否适合植物生长，及时反馈导致植物死亡的因素，为消除危险提供依据。

3、对水质实现在线监测，及时发现地下水、地表水污染情况，及时反馈，及时解决。

4、对大气环境进行监测，为周边市民提供可感知的环境指标。

5、对有毒有害、可燃可爆炸气体进行泄露监测，为安全提供保障。

6、对范围内各出入口及主要点位进行监测，为安全管理提供保障。

7、对垃圾堆体内情况进行监测，为知晓堆体内降解情况提供依据。

8、以此为研究根本，为今后垃圾填埋封场环境评估提供依据，对各种开发利用项目的可行性进行有效分析。

2.2监测依据

环境空气质量标准 GB3095-1996

《生活垃圾卫生填埋场封场技术规程》(CJJ112-2007)

地表水环境质量标准 GB3838-2002

土壤环境质量标准 GB15618 1995

《环境空气质量指数（AQI）技术规定（试行）》 HJ633-2012

《水质采样方案设计规定》 GB/T12997-91

《水质采样技术指导》 GB/T12998-91

《地表水环境质量标准》 GB38382002

《水污染源与在线监测系统安装技术规范》 HJ/T353-2007

《水污染源在线监测系统验收技术规范》 HJ/T354-2007

《水污染源在线监测系统运行与考核技术规范》 HJ/T355-2007

《水污染源在线监测数据有效性判别技术规范》 HJ/T356-2007

《污染源与在线自动监控（监测）系统数据传输标准》 HJ/T104-2003

《仪表供电设计规定》 HG/T20509-2000

《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》 HJ/T212-2005

《环境污染源自动监控信息传输、交换技术规范》 HJ-T352-2007

《土壤环境监测技术规范》 HJ/T166-2004

2.3监测的主要内容

• 土壤监测

监测目的：对封场覆盖系统之上的0.5m支持土层+0.5m营养土层进行监测，了解土壤是否适合植物生长，及时反馈导致植物死亡的因素，为消除危险提供依据。

监测指标：湿度

• 水监测

①地下水

②地表水

监测目的：对水质实现在线监测，及时发现地下水、地表水污染情况，及时反馈，及时解决。

③污水

监测目的：对入水口的水量和水质进行监测，为调整运行参数提供依据。

• 气体监测

①沼气

监测目的：对沼气收集产生情况进行监测，为调整运行参数提供依据。

②大气

监测目的：对大气环境进行监测，为周边市民提供可感知的环境指标。

因此，在监测体系中，主要包括土壤、水质、大气、视频监控等，具体监测因子如下：

• 土壤环境监测：土壤温湿度、重金属微量元素（镉、汞、砷、铅等）度等

• 水环境监测：COD、氨氮、PH值、溶解氧、重金属等

• 气体环境监测：NH4、CH4、SO2、NOx、可燃气体等

• 视频监控

三、系统概况

本方案提供的垃圾填埋场封场智慧环保管理系统是主要针对垃圾填埋场封地监测用户的一种实用型自动监测系统，集“气，水，土三大战役”的监测参数，构建垃圾填埋场封场智慧环保管理系统监测平台。

整套系统由感知层、平台层和应用层三部分组成。

其中，感知层由微型空气监测站、水质监测仪、土壤监测站、视频监控等前端监测设备组成，并通往无线网络把各个监测设备的监测数据传送到中心平台。

平台层接收到来自感知层的实时数据进行分析，利用大数据分析进行数据处理和归集整理。

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空气质量状况，以及污染物浓度水平，并提供异常报警、区域空气质量变化趋势等多种服务。

3.1系统特点

1)全面监测垃圾填埋场各方面环境要素，土壤环境、水环境、空气环境质量。

2)设置污染预警发布系统，对有毒有害、可燃可爆炸气体进行泄露监测，为安全提供保障。

3)云服务平台，B/S 架构软件平台，可随时查看、下载和在线分析数据。

4)集百家之长，利用先进技术，保证传感器的精度，稳定性，和环境耐受力。

5)RTU(遥测数采) 高度集成传统的数据采集器，数据传输单元，电池等，IP67 防水，野外耐受能力*。

6)数据有 RTU ，网关和服务器三级缓存，断点数据主动续传，保证数据的完整不丢失。

7)支持数据传输协议加密，保证数据传输安全，不被恶意截获和解析。

8）平台功能强大，运行稳定，界面友好，画面精致。

3.2系统组成

1)云平台，服务器，视频监控设备。

2)监测站：土壤监测站，水质监测仪，微型空气站等。

3.3布点原则

3.3.1周边

在垃圾填埋场封场周边，安装土壤在线监测设备、水质在线监测设备、微型空气监测设备，根据需要，配套安装视频监控。

3.3.2敏感区

在垃圾填埋场封场敏感区域，对垃圾堆体内情况进行监测，为知晓堆体内降解情况提供依据，需要另外安装土壤、水质、大气在线监测设备。

3.3.3下风口

在垃圾填埋场封场下风口，需额外安装有大气在线监测设备，了解主要污染物，为周边市民提供可感知的环境指标。

布点原则参考

四、平台软件系统

4.1数据管理平台

数据库管理系统通过利用大型关系型数据库在数据安全、*性和分布式处理等方面的优势，将各种参数等数据集中起来，使用户通过单一界面就可以方便的管理、查询、分析大量的环境数据，从而简化环境数据管理的难度，提高环境数据管理水平。

数据管理平台建设遵循《环境数据库设计与运行管理规范》相应要求。采用Web Service数据访问技术、ETL数据加工分析技术等整合环境质量监测各项数据，并通过对数据的整理、加工、挖掘、分析，提取综合、有效的环境数据结果，为环境质量数据的发布提供支撑，为环境管理决策提供数据支持。架构如下图所示：

数据管理平台采用四层设计，主要有标准层、采集层、数据库层、服务层。在标准层采用标准及国家标准对输入数据标准化，采用标准编码，使进入数据库的数据格式共享，实现了数据格式标准、数据接口标准、数据传输标准、数据集成标准，通过这些标准的制定，系统就能够实现各个层面的良好交流。

数据采集层主要实现对数据的采集。数据入库的方式主要有两种批量导入和手工输入。在这个层面系统对采集到的数据进行校验，合格后才能入库。这些数据在经过校验、规则处理后再进行归类入库。

在数据服务层主要有数据调用、数据写入、数据加密、数据交换这些功能，通过Web Service接口与数据库相连。

数据库层主要用于元数据、基础数据的存储和管理等功能，对于已经建设空气自动监测管理数据库的县来说，保持现有数据库管理体系，在现有数据库管理体系作进一步开发，作好与省、市级数据库管理系统的借口与数据交换功能，数据库管理系统的主要功能包括建库管理、数据输入、数据查询输出、数据维护管理、代码维护、数据库安全管理、数据库备份恢复、数据库外部接口等，是数据更新、数据库建立和维护的主要工具，也是在系统运行过程中进行原始数据处理和查询的主要手段。

4.2环境质量综合监测与智能管控平台

4.2.1环境数据可视化综合信息系统

环境数据可视化综合信息系统(以下简称数据可视化系统)为用户提供监管、监测、视频等异构数据的管理、展示和分析的功能，实现“用数据说话，用数据管理，用数据决策”，提高生态环境监管的主动性、准确性和有效性。数据可视化系统打破了监测和监管数据在各自的子系统里，无法互相配合使用的格局，可以让监控中心的核心用户通过环保一张图来统筹掌握整体的生态环境情况，同时也可以为不同业务分工的用户切换环境专题图，进行专项管理。

4.2.2环境管理一张图

结合GIS的应用，以业务信息和环境信息的空间化、可视化为目的，综合监管 业务设计在线监控、污染源管理，将垃圾填埋场区域环境监管状况一览无余地展现于环境管理者面前，真正实现环境管理的*、无盲区监管。将主体、企业主体与环境要素客体有机的统一起来，同时将空气质量监测点位、土壤监测点位、水质监测点位、监测报警的点位、视频摄像头点位的实时信息展示。在地图上及时、动态、形象的反映出垃圾填埋场区域内的环境、状况，实现垃圾填埋场区域环境管理工作的可视化、透明化管理。

环保一张图（此图片仅为参考）

4.2.3综合监管一平台

满足当前环境管理需要，基于现有资源，应用物联网、移动互联、GIS等技术，整合气、水、土等监测、监控设施形成综合监测平台，并结合GIS服务平台，对监控因子、监控数据进行立体、可视化展示。其次，以实现规范化、智能化、解决现阶段人员不足、压力大为目标，建设环境平台，规范工作程序，实现流程化、标准化、专业化。

平台展现的样式可以定制化，根据需要提供平台展示样式，一下提供两种展示样式，如下图所示：

参考样式一

参考样式二

（图片供参考使用）

（1）土壤监测分析系统

根据土壤环境监控布点情况，以 GIS 为基础，展示土壤环境质量的分布及统计分析结果，同时对土壤监测结果进行统计分析及展示，实现土壤环境质量可查询、可展示。

（2）水质监测分析系统

水环境包含地表水、地下水、污水分区。因此监测功能类型基本*。

为了能够在环境监测信息收集、整理、加工和数据处理方面具备快速反应能力和综合分析能力，并达到规范化、科学化管理的监测管理工作要求，需要对环境监测信息进行规范化科学管理。

搭建基于 WEB 服务的平台，统计分析结果在 GIS 图上实时显示：建立提供面向业务工作人员的综合分析服务描述、发现、访问平台，实现查询功能、统计、模型分析等功能。

（3）气体监测分析系统

根据空气质量监测的特点，该模块主要通过分区域（填埋场A、B、C区），并按照日、周、月、季度和全年进行评价。系统实现评价结果的保存、修改、删除、打印功能。空气质量评价内容主要有空气质量指数和依据国家标准划分空气质量指数级别以及首要污染物和超标污染物。

功能设计充分考虑气体监测特点，力求功能设计完整合理，从横向功能上分析，实现查询、预警、追源、评估、展示等功能，同时通过污染源筛选，根据污染源特征建设重点源库、化学品库、设备库、监测方法库等各数据库。搭建基于 WEB 服务的平台，统计分析结果在GIS 图上实时显示：建立提供面向业务工作人员的综合分析服务描述、发现、访问平台，实现查询、统计、预警、风险评估等功能。

（4）视频监控模块

每套前端监测设备都会根据需求选择配备监控摄像头，因此系统提供实时监控的功能，用户通过视频管理模块可实时查看前端点位监控视频，利用GIS地图位置呈现功能，通过点击地图上的视频或点位图标可查看设备所配备摄像头的实时画面，可实现放大或缩小，方便直观查看区域内所有监测点的部署情况和环境质量状况。

• 前端设备系统

监测数据包括：土壤温度、湿度、NH4、CH4、SO2、CO2、NOx、COD、氨氮、PH值、及视频监控等，所有监测数据可根据用户实际需求进行调整。

5.1土壤监测站

功能：可连续在线监测土壤环境因子（可监测项目：土壤PH值、重金属微量元素、土壤温湿度等）。

（图片供参考使用）

5.2水质在线监测仪

功能：可连续在线监测水质环境因子（可监测项目：PH值、COD、BOD、氨氮、总磷、总氮等）。

（1）COD在线分析仪器

仪器采用模块化设计，用户可以根据现场的水质特点、检测精度和成本要求，通过选用软件和功能组件来定制或更改仪器的检测。

性能特点：

• 可分析氯离子含量在CL—10000mg/L以下的污水；

• 可预约定时采集，等间隔采集，遥控采集等多种模式；

• 可视化的系统动化流程或测量曲线分析过程；

• 水冷低温试剂储藏箱技术使得试剂保存更持久；

• 超标数据自动留样接口，为备查和复检提供便利；

• 创新的数据总线模块化设计，降低系统维护率；

• 自动复位和自动维护保养无须过多人为干预；

• 在网设备具有远程访问和自动故障诊断功能；

• 主从型数据端口，可以配置网络或任意无线模块；

• 7寸TFT触摸屏，和谐的运行和数据显示界面；

• 兼具USB数据导出功能，导出数据时段可以选择；

• .友好的图形、表格化人机界面，设备操作简单易用。

技术参数：

（2）氨氮水质在线自动监测仪

选型参考图片

工作原理

在碱性介质和亚硝基铁存在的条件下，待测水样中的铵与水杨酸盐和次氯酸离子反应生成水溶性的蓝色化合物，该物质在697nm处具有大吸收，通过光电比色法，根据朗伯—比尔定律，测量出水样中氨氮的含量，测量值通过显示屏显示。其中加入特定的掩蔽剂除去阳离子（特别是钙镁离子）的干扰。

性能特点

• 本仪器采用国家标准HJ536-2009《水质-氨氮的测定—水杨酸分光光度法》，本仪器已通过中国环境保护产业协会认证，检测数据具有法定效力；

• 测量范围为（0～300.0）mg/L，并可据水样实际情况自动进行量程切换；

• *的高、中、低三级精密光电计量装置，保证了加入试剂和待测水样量的准确，大幅减小蠕动泵管老化的影响，提高了检测精度和重复性；

• 精密的温度补偿算法及环境光消除装置，无论春夏秋冬，精度始终如一；

• 高可靠的进口多通道阀组和消解组件，防腐性能强，使用寿命长，安全可靠；

• 可自动控制外部采水泵启动、停止，与仪器的监测同步，可设置定时、间隔等采样方式；

• 智能故障自诊断功能，报警提示，仪器管理和维护十分方便；

• 水质适应性强，适合于各种污水，并且水质颜色、悬浮物等对氨氮值检测结果无影响；

• 更为人性化的触摸式图形界面，操作极其简单，无需劳神记忆，触手可及；

• 校准功能：具有自动和手动两种方法进行零点和量程校正；

• 每次测量结束后，自动清洗仪器管路、消解瓶、多通阀组等，防止藻类或者生物膜的生成；

• 异常复位和断电后来电，仪器自动排出消解瓶或者计量管中残留反应物，自动恢复到初始工作状态；

• 报警功能：具有系统故障、水样超标、断电、试剂存量不足、无试样、无洗净水、数值超标异常等情况下的自动报警功能，上述报警信号能输出到远程控制网；

• 试剂环保无毒，用量少，运行成本低，仪器自带冷凝杯，用于低温保存试剂；

• 大容量存储空间，保存五年以上的测量数据及日志信息，设备运行状态一览无遗。

性能参数

（3）总磷在线监测仪

基本原理：

●总磷在线监测仪是一种智能型工业流程在线监测仪，仪器采用大屏幕液晶显示器，以中文菜单方式引导操作，显示仪器工作状态和测量结果。仪器能自动定时的对工艺流程溶液的某一分组进行定量分析。并可输出一个对应与浓度值的模拟量信号和数字信号，对工业工艺流程进行监控，用于工业废水和工业生产过程中的总磷自动连续分析检测。

●总磷在线监测仪的基本原理是，在中性环境下，用过硫酸钾（或硝酸一高氯酸）在100℃下保温3分钟，使试样消解，将所含磷全部氧化为正磷酸盐。而在酸性介质中，锑盐的存在下，正磷酸盐与钼酸铵反应生成磷钼杂多酸，随即被抗坏血酸还原，生成蓝色的络合物，后冷却到38℃再通过光电比色法，测出水样中总磷的含量，测量值通过显示屏显示。

性能特点

• *的设计，使本产品较之同类产品具有更低故障率、更低维护量、更低的试剂消耗量以及更高的性价比和准确度。

• 利用光电计量管系统克服了蠕动泵流量不稳定造成的误差：增加了一个可视式光电定量装置，通过液面遮挡光线引起信号的改变，精确实现试剂定量，所以该法克服了软管磨损降低定量精度的缺点。

• 同时实现了微量试剂的精确定量，大大减少了试剂使用量。

• 多向选择阀，通道灵活多样，摒弃了昂贵的隔膜电磁阀，大大降低了维护量和维护成本。隔膜电磁阀虽然防腐性能很高，但是对试剂清洁度却有较高的要求，试剂不洁时，经常会出现倒流，并且这类电磁阀具有随其开闭而使流体被吸入或排出的泵功能，所以对于分析取样的精度提出了更高的要求，尤其是在所取剂量很少的情况下，带来的误差更是严重的。本发明涉及的选择阀，与目前市场上水质分析仪的电磁阀相比较，具有死体积少，防腐性能高，故障率低，使用寿命长，易维护更换等优点。

• 试剂进样采用蠕动泵负压吸入方式，保证液体不和泵管接触，试剂与软管间存在一个空气缓冲区，试剂与软管没有直接接触，所以大大降低了软管的要求并且杜绝了泵管对液体的污染、避免了泵管腐蚀。

• 采用严格控制的温度条件，采用温度补偿技术，克服了温漂影响，确保反应条件符合要求，甚至优于人工操作。

• 试剂管路均采用进口的氟材料管，减少了水样颗粒堵塞的几率。

性能参数

（4）总氮在线分析仪

仪器原理

总氮在线分析仪是基于比色法测量水中的总氮含量的产品。在120～124℃下，碱性过硫酸钾溶液使样品中含氮化合物的氮转化为硝酸盐，采用紫外分光光度法于波长220nm和275nm处，分别测定吸光度A220和A275，按公式计算校正吸光度A，总氮（以N计）含量与校正吸光度A成正比 。仪器方法原理符合中国环保部标准《水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》（HJ 636－2012）的要求。

仪器特点

• 仪表微型化，集成度高，便于运输和安装；

• 平台化和模块化设计，易于维护和快速修复，通用模块达95%以上；

• 整套管路系统采用防腐蚀材料，并且前向维护，故障率低，维护量少 ；

• 精准微量计量，保证试剂消耗量小，节约运营成本；

• 试剂消耗少，试剂余量监控及预警；

• 具备远程标样核查，加标回收功能；

• 具备仪表状态远程监控及软件远程在线升级功能；

• 自动/手动/网络远程测量、清洗与校准；

• 故障报警、试剂余量预警、上电自检、断电保护功能；

• 支持4-20mA、RS232、RS485通讯接口以及MODBUS通讯方式；

• 采用高清7寸彩色触摸屏，中文界面显示，完善的用户权限管理。

5.3空气质量监测站

ZWIN-AQMS-Q微型环境空气质量监测站是我公司推出的一款用于提供室外空气污染物实时、准确检测经济型产品。与市面上便宜的备选产品相比，ZWIN-AQMS-Q可以给网格化平台提供强大的数据基础，而且能根据现场进行校对，确保其具有可追溯性。

ZWIN-AQMS06微型空气站

ZWIN-AQMS08微型空气站

1）产品特点

• 数据准确：搭载高精度的传感器；

• 实时监测：各项监测指标传感器精准测量，快速输出，快速响应；

• 集中监测：可实现多项监测指标同时进行；

• 数据查看：配置室内LED显示屏，显示实时监测数据，方便观察；

• 模块化设计，各部件独立运行，系统可靠性高；

• 一键式开机运行，触摸屏显示，面板显示有气体种类、浓度、温度、IP地址、流量、时间等；

• 防水防尘设计，壁挂式或落地式部署；

• 环境使用范围广，风沙、雨雪及扬尘等恶劣天气均可；

• 无线传输数据设计，标准配置智能除湿系统、自动排污系统。

2）配置参数

我司自主研发的这款产品成本比基于分析仪构建的传统型参考站低3~5倍。与市面上便宜的备选产品相比，不仅可以给网格化平台提供强大的数据基础，而且能根据现场进行校准，确保其具有可追溯性。

可选项包括：标准污染物氨气（NH4）、甲烷（CH4）、臭氧（O3）、二氧化氮（NO2）、氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、颗粒物（PM10、PM2.5）、挥发性有机化合物（VOC）、硫化氢（H2S）、二氧化碳（CO2）；以及温度、湿度等气象参数。

5.4视频监控单元

在以上设备监测终端均可集成视频监控摄像头。平台式管理方式为核心的视频监控系统，采用视频压缩芯片，图像清晰，图像采用自主优化 H.264图像压缩方式，视频压缩效率高。标准分辨率1280*720像素，达 1920*1080像素，并可自定义。带有音频接口，支持音视频同时传输监控。

a)可将监测项目的监测数据叠加至视频画面，使中心的监控系统能够实时监控图像信息与监测数据，可实现定时图片和超标图片抓拍功能。

b)通过选中设备查看与其对应的摄像头视频图像，带云台的设备可以控制摄像机云台进行查看位置自由调整。

六、售后服务

6.1技术服务承诺

对我公司所有工程，我们将负责其安装、调试直至投入运行。并派专职管理协调人员、技术人员。在系统进入运营期后，我公司将成立专门的维修小组负责该系统的维修维护工作，，我们还设立技术，维修负责人7*24小时开机，接到用户报修后快速响应，一般情况1个工作日到达现场。为用户提供高效、优质的技术服务。

服务承诺内容：

• 我公司将同业务单位一起，共同保证合同顺利执行。并协助用户做好一切有关的准备工作，保证系统从建设阶段到实际开通到长期运行，从始至终保持进展与运行状态。

• 在服务周期内，我公司除免费为用户提供技术咨询和书函技术咨询外，同时免费提供系统软件优化服务。

• 在服务期间，将提供免费的系统版本升级服务。

• 公司实行定期巡检制度。定期对用户进行现场回访，了解用户实际情况，现场为用户解决技术难题。

6.2支持方式

• 不定期以信函、电子邮件、等形式提供；

• 定期或应要求组织系统改进研讨；

• 不定期提供免费升级服务；

• 不定期回访；

• 对用户进行技术培训，使用户能够熟练操作、正确使用

• 及时现场维修、维护。

6.3系统维护

• 系统交付后的一年内，免费对系统软硬件进行维修维护，系统出现故障后，即时到达现场，快速解决问题。

• 当用户需要对系统增加功能或进行其他改动时，以优惠的价格为用户服务。