矿区大气监测站应用

时间：2025-04-27 涉川

1. 方案介绍
矿区作业活动频繁，如采矿、运输、爆破、筛分、堆放等环节，均会产生大量粉尘及污染气体。为落实生态环境保护要求，提升矿区空气质量管理水平，建设一套覆盖PM₂.₅、NO₂、CO、O₃四项污染物的自动化在线监测站，通过太阳能供电、4G主动上报，实现每日采样、定时上传、远程数据查看和异常报警，为矿山绿色发展和环保合规提供数据支撑。

2. 监测目标

定量评估矿区环境空气中细颗粒物及气态污染物浓度水平；
掌握空气质量日变化规律，预判异常污染趋势；
支持矿区环保达标考核、项目环评复核、绿色矿山建设验收；
提供污染溯源依据，为污染防控与治理措施优化提供决策依据。

3. 需求分析

政策合规：满足国家及地方矿区环境空气质量监测要求（HJ 654、GB 3095）；
技术可靠：要求设备具有高精度、高稳定性，适应野外高粉尘、风沙等极端环境；
数据联通：支持4G无线主动上报，接入环保局、省市环保云平台或自建监控平台；
低功耗运行：采用太阳能独立供电，保障连续阴雨天至少5天续航；
便捷运维：无人值守设计，支持远程设置、远程维护和软件升级。

4. 监测方法

PM₂.₅监测：激光散射法实时采样，测量空气中细颗粒物浓度；
NO₂、CO、O₃监测：基于电化学传感器检测气体浓度，反应灵敏、漂移小；
数据处理：传感器测得的原始信号经内部算法校正与滤波处理；
周期采样：系统每天定时启动采样，完成采集、分析、记录和数据上报。

5. 应用原理

颗粒物监测模块基于激光光散射定量检测空气中颗粒反射光强与数量变化，推算出单位体积空气中的PM₂.₅浓度；
气体监测模块采用电化学感应原理，当目标气体分子与传感器内部活性材料反应时，产生微弱电流，电流强度与气体浓度成正比，经过高精度采样电路测定浓度；
采集控制主机定时激活各监测单元，采集实时数据，经处理后通过4G无线网络上传至指定服务器。

6. 功能特点

支持PM₂.₅、NO₂、CO、O₃四参数同步监测；
具备每天自动采样一次并主动上报功能；
采用4G无线通信，无须布设有线网络；
供电系统为30W太阳能板+20Ah锂电池，保障连续阴雨天运行；
监测主机具备本地存储功能，断网续传；
支持超限预警设置，自动推送报警信息至手机或平台；
系统具备远程设置、远程维护、远程升级能力；
整机防护等级≥IP65，耐高温抗风沙。

7. 硬件清单

颗粒物（PM₂.₅）激光传感模块
气体传感模块（NO₂、CO、O₃）电化学式
数据采集与传输主机（含4G模块）
30W单晶硅太阳能板
20Ah高效锂电池组（带防护保温箱）
防水一体化设备箱（防护等级IP65）
安装支架与地锚系统
电源管理控制器（太阳能充放电管理）
通讯天线与辅材配套

8. 设备参数（量程、精度）

指标	测量范围	分辨率	精度	测量原理
PM₂.₅	0–1000 μg/m³	1 μg/m³	±10%	激光散射法
NO₂	0–20 ppm	0.01 ppm	±2% F.S	电化学传感器
CO	0–1000 ppm	0.1 ppm	±3% F.S	电化学传感器
O₃	0–20 ppm	0.01 ppm	±2% F.S	电化学传感器
工作温度	-30℃ ～ +70℃	—	—	—
通讯方式	4G LTE	—	—	—
供电系统	30W太阳能+20Ah锂电池	—	—	—

9. 方案实现

在矿区核心作业区或周边敏感点位建设监测站；
安装太阳能供电系统并接入数据主机；
设置每日固定采样时间（如上午10点），自动采集空气质量数据；
数据通过4G网络上传至云平台或环保部门监管系统；
平台可实时展示数据曲线、生成报表，并支持超标报警推送；
支持后台远程维护、故障报警与日志记录。

10. 数据分析

平均浓度计算、日变化趋势曲线绘制；
多日对比分析，异常波动捕捉；
结合气象数据，开展污染溯源分析；
月度、季度、年度自动统计报表输出；
支持EXCEL、CSV格式数据导出。

11. 预警决策

支持用户自定义各监测指标的预警阈值；
超标自动推送至手机、电脑端提醒；
系统生成报警日志与超标趋势分析；
辅助矿区调整作业计划、粉尘控制、气体排放治理等措施。

12. 方案优点

低成本快速布设，适合矿区野外环境；
高可靠性，适应风沙、高温、低温等恶劣工况；
数据真实准确，符合国家环保标准；
支持无人值守，降低维护与人力成本；
灵活组网，便于多点扩展与统一管理。

13. 应用领域

金属矿、非金属矿露天采矿区空气质量监测
煤矿运输道路、堆场扬尘监控
绿色矿山建设验收项目
矿区生活区、办公区周边生态环境质量评价
矿山采空区生态修复成效跟踪监测

14. 效果分析

提前预警污染高发时段，科学调度采矿运输活动；
为矿区达标排放、生态保护项目提供客观数据；
帮助提升矿区对外环保形象，满足绿色矿山建设评审要求；
支持环保督察、生态绩效考核材料准备。

15. 国标规范

HJ 654-2013《环境空气自动监测技术规范（试行）》
GB 3095-2012《环境空气质量标准》
HJ 193-2013《环境空气PM₂.₅的测定重量法》
HJ 693-2014《环境空气中一氧化碳的测定》
HJ 654修订版草案（适用于近年最新规范要求）

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