矿物砂石粉尘浓度环保排放管控
时间：2026-02-27
涉川
一、方案介绍
在矿山开采、砂石骨料破碎筛分、皮带输送、堆料装卸及车辆运输过程中，会持续产生大量矿物颗粒物。此类粉尘具有粒径分布宽、瞬时浓度波动大、扩散受风场影响显著等特点，属于典型的无组织排放源。
矿物砂石扬尘主要包括：
-
PM2.5（细颗粒物）
-
PM10（可吸入颗粒物）
-
TSP（总悬浮颗粒物）
在实际生产过程中，破碎机出口、振动筛分区域、料仓落料口及运输道路扬尘浓度可在短时间内达到较高峰值，若缺乏实时监测与控制，将造成厂界排放超标、环保投诉及行政处罚风险。本方案采用工业级激光散射式粉尘浓度监测仪，通过RS485总线接入4G环保数据采集主机，构建“多点布设 + 主动上报 + 云端分析 + 联动控制”的闭环环保排放管理体系，实现扬尘全过程数字化监管。
系统架构为：
粉尘浓度传感器（RS485）
气象传感器（RS485）
→ 4G工业级采集主机
→ 云端监管平台
→ 手机端与电脑端可视化管理
气象传感器（RS485）
→ 4G工业级采集主机
→ 云端监管平台
→ 手机端与电脑端可视化管理
二、监测目标
-
实现厂界无组织扬尘浓度连续在线监测
-
建立排放趋势数据库，形成可追溯档案
-
分析风速风向与扬尘扩散之间的耦合关系
-
建立多级预警机制，提前识别超标风险
-
联动喷淋抑尘系统，实现自动化控制
-
满足国家及地方环保在线监测联网要求
三、需求分析
1. 排放特性复杂
矿物粉尘属于非均匀分布排放源，其浓度受设备工况、物料含水率、风速风向等因素影响显著，呈现随机波动特征。
2. 环保合规压力
企业必须满足：
GB 16297
GB 3095
HJ 653
GB 3095
HJ 653
对颗粒物浓度的控制与监测要求。
3. 传统管理方式不足
人工巡检方式存在：
-
采样间断性
-
数据滞后
-
无法反映瞬时峰值
-
无法形成趋势分析
因此必须采用连续在线自动监测技术。
四、监测方法
1. 监测参数体系
颗粒物指标：
-
PM2.5
-
PM10
-
TSP
气象参数：
-
风速
-
风向
-
温度
-
湿度
-
大气压
2. 布点原则
厂界四角对角布设
破碎筛分主扬尘区上下风向对比布设
料堆区域设置独立监测点
运输主干道路布设监测节点
破碎筛分主扬尘区上下风向对比布设
料堆区域设置独立监测点
运输主干道路布设监测节点
布点高度一般为2.5m～3.5m，模拟人体呼吸带高度。
五、应用原理
1. 激光散射检测原理
当空气样本进入检测腔体后，激光束照射悬浮颗粒物，颗粒物产生米氏散射现象。散射光强度与颗粒粒径及数量成函数关系。通过光电转换与算法反演，可计算出质量浓度值。
系统内部采用多通道信号处理算法，对不同粒径颗粒进行分级统计，并转换为PM2.5、PM10及TSP浓度。
2. 排放判定逻辑
系统采用以下逻辑判断是否超标：
-
单次瞬时值超过阈值
-
连续5分钟平均值超标
-
与风向耦合判断是否为本厂源排放
六、功能特点
-
支持高量程矿山扬尘监测
-
采用工业级RS485总线通讯
-
4G网络主动周期上报
-
本地断网缓存功能
-
支持远程参数配置
-
支持环保平台协议对接
-
支持喷淋系统联动控制
-
支持多维度数据统计
-
支持报警记录溯源
-
支持企业分级权限管理
七、硬件清单
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工业级在线扬尘监测仪
-
气象五参数传感器
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4G工业环保采集主机
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工业级防护机箱
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防水立杆及基础
-
喷淋控制电磁阀
-
声光报警模块
-
工业电源与避雷模块
八、硬件参数（量程与精度）
1. PM2.5
量程：0～1000 μg/m³
分辨率：1 μg/m³
精度：±10%
分辨率：1 μg/m³
精度：±10%
2. PM10
量程：0～2000 μg/m³
精度：±10%
精度：±10%
3. TSP
量程：0～20000 μg/m³
重复性误差：≤5%
重复性误差：≤5%
4. 风速
量程：0～60 m/s
精度：±0.3 m/s
精度：±0.3 m/s
5. 风向
量程：0～360°
精度：±3°
精度：±3°
6. 通讯接口
RS485
MODBUS-RTU协议
4G Cat-1网络
MODBUS-RTU协议
4G Cat-1网络
九、方案实现
-
现场污染源识别
-
扬尘扩散路径分析
-
确定布点数量与位置
-
建立RS485总线结构
-
采集主机安装与调试
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平台建模与设备编号
-
设置排放阈值
-
联动喷淋系统调试
-
环保监管联网对接
十、数据分析
平台提供：
-
实时浓度曲线
-
24小时均值分析
-
周期性排放趋势分析
-
风向玫瑰图
-
多点对比分析
-
峰值频次统计
-
排放强度模型
通过大数据算法识别高风险排放时段。
十一、预警决策机制
预警分级：
一级预警（接近限值）
二级预警（持续超标）
三级预警（严重超标）
二级预警（持续超标）
三级预警（严重超标）
联动措施：
自动开启喷淋系统
提高洒水频率
通知管理人员
生成环保整改报告
提高洒水频率
通知管理人员
生成环保整改报告
十二、方案优点
构建全过程数字化监管体系
实现排放实时可视化
降低环保处罚风险
支持无人值守运行
可扩展噪声与振动监测
数据具备法律溯源效力
实现排放实时可视化
降低环保处罚风险
支持无人值守运行
可扩展噪声与振动监测
数据具备法律溯源效力
十三、应用领域
露天矿山
砂石骨料加工厂
混凝土搅拌站
水泥厂
建筑材料堆场
港口散料装卸区
砂石骨料加工厂
混凝土搅拌站
水泥厂
建筑材料堆场
港口散料装卸区
十四、效益分析
降低行政处罚风险
减少环保投诉
优化喷淋用水效率
提升企业环保评级
增强企业市场竞争力
减少环保投诉
优化喷淋用水效率
提升企业环保评级
增强企业市场竞争力
十五、执行标准与规范
GB 16297
GB 3095
HJ 653
GBZ 2.1
GB 3095
HJ 653
GBZ 2.1
十六、参考文献
《工业无组织排放控制技术》
《矿山扬尘扩散机理研究》
《颗粒物在线监测技术进展》
《环保在线监测系统建设规范》
《矿山扬尘扩散机理研究》
《颗粒物在线监测技术进展》
《环保在线监测系统建设规范》
十七、案例分享
某大型砂石骨料企业部署本系统后：
布设厂界4个监测点
破碎筛分区2个监测点
运输道路1个监测点
破碎筛分区2个监测点
运输道路1个监测点
通过风向耦合分析识别主要扬尘扩散路径，优化喷淋覆盖区域。系统上线三个月后：
PM10平均浓度下降约35%
喷淋用水量降低20%
顺利通过环保在线验收
喷淋用水量降低20%
顺利通过环保在线验收
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