环境颗粒物（PM2.5/PM10/TSP）在线监测

时间：2026-06-06 涉川

一、方案介绍

环境空气颗粒物包含总悬浮颗粒物 T、可吸入 PM10、细颗粒物 PM2.5，是大气污染管控核心考核指标，广泛产生于建筑施工、矿山堆场、工业园区、道路扬尘、城市面源、建材冶炼等场景。颗粒物超标不仅影响空气质量考核，还易诱发雾霾天气、危害人居健康，属地生态环境部门常态化巡查、企业环保验收均以此为关键依据。

传统管控依靠人工现场采样滤膜称重法，人工按月或季度上门取样、实验室烘干称重检测，采样周期长、时效性差，大风、土方作业等短时扬尘爆发无法捕捉；人工单点取样代表性不足，受瞬时风向影响大，数据离散度高；无全天候连续数据，扬尘突发后无法精准锁定污染时段与污染源，环保督查出现超标后难以溯源整改；工地、园区靠人工巡逻管控，巡查覆盖面有限，漏管点位多，易因超标收到行政处罚。

本方案采用国标 β 射线称重核心监测 + 激光散射辅助校核 + 多路气象同步采集 + 超标视频抓拍 + 白色户外防爆防水采集柜 + HJ212 协议云端平台一体化架构，全天候 24h 无人值守在线连续监测 PM2.5、PM10、TSP 三项颗粒物指标，同步采集温湿度、气压、风速风向，超标自动抓拍现场画面取证，数据按照环保标准协议自动上传监管平台，实现从间断人工送检向全天候数字化扬尘管控转变，适配建筑工地、矿山砂石堆场、工业厂区、城市道路、园区空气网格化全场景落地。

二、监测目标

三项颗粒物精准定量：实时输出 PM2.5、PM10、T 实时质量浓度（μg/m³），数据符合滤膜称重比对要求，满足环保质控精度。
气象因子同步联动：同步采集环境温湿度、大气压、风速风向，建立扬尘与气象变化关联数据库。
全天候时序连续监测：自定义 1~60min 采集周期，大风、土方作业等突发扬尘时段自动加密采样。
超标视频取证留存：颗粒物超标瞬间自动启动高清相机抓拍现场，形成图片 + 数据双凭证。
分级超限智能预警：按照区域管控阈值划分四级预警，平台弹窗 + 手机短信双渠道提醒。
数据合规联网上报：数据兼容 HJ212 环保传输协议，自动生成日报 / 月报，满足环保督查、项目验收。
污染溯源优化管控：依托时序数据锁定高发时段，指导喷淋、雾炮启停，降低扬尘与环保处罚风险。

三、需求分析

3.1 行业痛点

人工滤膜送检周期 3~7 天，突发扬尘事后才知晓，无法提前处置。
单点人工取样受风向、瞬时工况干扰大，数据无法代表区域平均扬尘水平。
超标无现场影像证据，环保核查时缺少扬尘现场凭证，整改举证困难。
园区、工地大面积靠人工巡逻，巡查成本高、盲区多，易阶段性超标被罚。
缺少扬尘 - 风速联动数据，大风天气无法提前开启喷淋抑尘。
老旧监测设备协议不兼容，无法直连属地环保监管平台。

3.2 核心功能需求

β 射线国标法测量：主机采用滤膜走带 β 射线称重，满足环保比对验收要求。
自动除湿除雾预处理：进气前端配备加热除湿结构，高湿阴雨环境减少水汽干扰。
三参数一体化：一台设备同步测 PM2.5/PM10/TSP，配套五参数气象。
超标自动抓拍：浓度超阈值即时启动高清摄像头拍照留存取证。
双链路传输：4G + 以太网冗余传输，断线本地缓存、上线自动补传。
白色户外一体化机柜：IP65 防护，露天工地、堆场常年稳定运行。
远程参数配置：云端修改预警阈值、采样周期、上报频次。

3.3 场景差异化需求

建筑施工工地：全三参数 + 视频抓拍，重点管控土方开挖、渣土外运扬尘；
砂石 / 矿山堆场：加大量程配置，侧重大风起尘时段高频监测；
工业园区（建材 / 冶炼）：配套无组织多点布控，分区溯源污染源；
城市道路网格化：精简配置 PM10+PM2.5，依托风向研判道路扬尘扩散；
园区边界质控点位：全套国标 β 机型，用于环保验收、排污核查。

四、监测方法

β 射线滤膜称重法（国标主测）：空气经切割器分粒径，颗粒物沉积在走带滤膜上，利用 β 射线衰减量换算颗粒物质量浓度。
进气恒温除湿预处理法：进气管路恒温控湿，消除雨天高湿水汽对滤膜增重干扰。
超标视频取证法：颗粒物浓度突破预设阈值，系统瞬时触发相机抓拍现场实景。
气象耦合分析法：结合风速风向，统计大风天气扬尘上升规律。
时序阈值研判法：结合区域环境管控限值、本地常年本底划分预警等级。
多点位空间溯源法：同片区多站点组网，依据风向锁定扬尘源头点位。

五、应用原理

5.1 颗粒物生成规律

大风、土方作业、物料装卸、车辆通行是扬尘主要诱因，风速提升会显著抬升 TSP 与 PM10 浓度；阴雨天气空气湿度大，颗粒物沉降、浓度回落；不同污染源排放颗粒物粒径占比不同，通过三项指标变化可区分污染来源。

5.2 系统整体工作原理

环境空气→前置恒温除湿进气→多级粒径切割（TSP/PM10/PM2.5）→颗粒物沉积在走带滤膜→β 射线源穿透滤膜测衰减→主机换算实时浓度→气象同步采集→超标触发抓拍→数据汇总入白色防水采集箱→双链路上传云端→分级预警 + 报表生成全闭环。设备定期自动走新滤带，规避滤膜饱和误差；断电保存参数，来电补传缺失数据。

5.3 智能控制逻辑

常规定时采集；浓度突升、大风天气自动缩短采样间隔；超标瞬间抓拍取证；可远程调整预警阈值与上报协议参数。

六、功能特点

国标 β 射线法，可通过第三方滤膜比对验收，数据受环保认可。
前置恒温除湿，阴雨天高湿环境数据无虚高。
三项颗粒物同机测量，一体化节省点位布设成本。
超标自动拍照存证，环保核查有据可依。
HJ21 标准协议，可直接对接各地环保监管平台。
白色 IP65 户外机柜，抗风沙暴晒，工地露天长期使用。
双链路冗余传输，断网缓存，上线自动补发数据。
模块化拓展，可按需加装 SO₂、NO、噪声监测。

七、硬件清单

β 射线法 PM2.5/PM10/TSP 一体化分析仪主机

2 进气恒温除湿预处理单元 + 多级粒径切割器

3 自动走带滤膜耗材组件

4 高清超标抓拍摄像头（室外防水）

5 温湿度 / 气压 / 风速风向五参数一体化传感器

6 工业数据采集控制器

7 HJ212 协议 4G + 以太网双通讯模块

8 IP65 白色户外一体化防水采集机柜

9 太阳能 + 市电双供电系统（偏远无市电选配）

10 不锈钢立杆、混凝土基座、防雷接地配件

11 设备避雷、防水布线辅材

八、硬件参数

设备名称	量程规格	精度指标	备注
β 颗粒物分析仪	TSP：0~30mg/m³；PM10/PM2.5：0~10mg/m³	示值误差≤±5%（对比滤膜法）	国标核心主机
恒温预处理	控温 35~55℃可调	控温精度 ±1℃	消除水汽干扰
五参数气象	T：-40~70℃；RH0~100%；风速 0~60m/s；风向 0~360°	温 ±0.3℃；风速 ±0.5m/s	立杆百叶箱安装
抓拍相机	室外 IP66，200W 像素	超标瞬时抓拍存储	本地存图≥3 个月
白色采集柜	IP65 防腐防晒	整机寿命≥5 年	落地立杆安装
采集终端	1~60min 可调，HJ212 协议	存储≥1 年数据	箱内集成
太阳能系统	12V，阴雨续航≥25 天	稳压 ±0.1V	野外选配

九、方案实现

9.1 点位布设

工地布设在围挡中部上风侧；堆场布设在料堆外围主导风向下风向；城市网格化点位开阔无高大建筑遮挡，离地高度按规范布设。

9.2 基座施工

浇筑混凝土基座，立杆垂直固定，防雷接地施工，接地电阻＜4Ω。

9.3 设备安装

分析仪、采集模块全部集成白色机柜，进气口避开扬尘直喷点位，摄像头朝向厂区 / 工地作业面。

9.4 设备校准

现场用标准颗粒物对标校准，录入区域管控预警限值、HJ212 平台参数。

9.5 平台对接

调试环保协议，配置报表、告警联系人，测试平台实时、小时数据上传。

9.6 72h 试运行

连续 3 天全天候采样，比对人工滤膜数据，微调除湿与采样参数。

9.7 常态化运维

月度检查滤带余量，季度整机标定，年度全机保养。

十、数据分析

浓度时序统计：自动生成 PM2.5/PM10/TSP 日、周、月曲线，统计超标频次、峰值。
气象关联分析：量化风速、降雨对扬尘的抑制规律。
风向溯源分析：依托风向数据锁定污染高发方位，精准定位源头。
管控效果对比：喷淋开启前后浓度对比，核算抑尘成效。
区域横向对比：多站点组网，片区扬尘空间分布统计。
环保报表导出：一键生成合规月报，用于环保上报验收。

十一、预警决策

11.1 四级预警

Ⅰ 级正常：全部指标低于管控值，常规监测；
Ⅱ 级轻度：单项小幅超标，APP 提醒，现场巡查；
Ⅲ 级中度：持续超标，短信推送，开启喷淋雾炮；
Ⅳ 重度：三项同步大幅超标，紧急告警，停工抑尘整改；

设备预警：滤带不足、通讯掉线、供电异常单独提醒。

11.2 管控决策

建筑工地：超标立即暂停土方开挖、渣土外运，开启围挡喷淋；
砂石堆场：大风预警提前全覆盖抑尘网、启动喷雾；
工业园区：超标排查物料装卸无组织排放点位。

十二、方案优点

β 国标法，数据环保认可，可通过第三方比对验收；
恒温除湿，阴雨天数据不虚高，杜绝误告警；
超标自动拍照，环保督查具备有效举证材料；
直连环保平台，免除人工填报数据；
远程值守大幅减少人工巡查成本；
数据量化喷淋抑尘效果，优化喷淋启停时间，节水降耗。

十三、应用领域

建筑土石方、房建施工工地扬尘在线管控；
砂石矿山、煤场、矿石堆场无组织监测；
建材、钢铁、搅拌站工业园区边界网格化监测；
城市道路、园区网格化大气质控点位；
环保网格化监管项目、第三方运维监测点位；
产业园环评验收、扬尘治理改造项目。

十四、效益分析

14.1 经济效益

省去月度第三方滤膜检测费用，降低检测成本；
提前预警扬尘，规避环保高额罚款；
按需启停喷淋，减少水电耗材消耗。

14.2 环境效益

精准管控无组织扬尘，降低区域颗粒物浓度，改善周边大气环境质量。

14.3 管理效益

实现扬尘数字化管控，满足环保在线监管要求，提升园区 / 工地环保管理水平。

十五、国标规范

遵照颗粒物 β 射线监测、扬尘在线监测、HJ212 环保传输、环境空气质量相关现行规范设计。

十六、参考文献

大气颗粒物 β 射线监测技术手册、扬尘在线监测相关技术资料、环保数据传输规范文件。

十七、案例分享

案例 1 山东大型建筑施工工地扬尘监测项目

12 万㎡房建工地原靠人工每日巡检，土方阶段多次短时扬尘超标被罚。部署 β 射线颗粒物在线系统，超标自动抓拍、短信提醒，管控人员收到预警立即开启围挡喷淋、暂停土方作业。投用后全年扬尘处罚清零，环保月度核查全部达标。

案例 2 河北砂石堆场扬尘管控项目

露天砂石料场大风起尘严重，此前无连续监测。布设整套在线监测设备，大风预警提前加盖防尘网、启动雾炮，TSP 平均下降 38%，顺利通过环保无组织验收。

案例 3 南方建材工业园网格化项目

园区建材加工无组织扬尘管控，多点组网布控，依托风向 + 颗粒物数据锁定 3 处超标车间，整改后园区 PM10 平均浓度下降 29%，在线数据直连属地环保平台。

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