项目背景与行业痛点

TSP即总悬浮颗粒物，是环境空气、工业园区、企业厂界、港口堆场、矿山建材、城市道路及环境网格化监测中的重要颗粒物指标。与只关注PM₂.₅或PM₁₀相比，TSP覆盖更宽的悬浮颗粒物粒径范围，更适合观察扬尘、物料装卸、道路二次扬尘、露天堆场和工业无组织排放造成的整体颗粒物变化。传统TSP监测常采用人工采样、滤膜称重等方式，能够获得特定时间段的颗粒物结果，但采样、恒重、称量和数据整理需要一定周期，不容易连续捕捉分钟级浓度变化。工业园区、港口、矿山和城市环境中的颗粒物浓度具有明显时间波动。车辆通过、物料装卸、堆场扰动、生产工况改变和风速升高，都可能使TSP在较短时间内明显增加。高湿也是环境TSP连续监测的重要影响因素。雾滴、空气冷凝和吸湿性颗粒增长可能导致光学颗粒物信号偏高，如果监测设备没有合理的湿度处理和质量状态记录，连续数据容易失去可比性。另一方面，单一TSP数据往往难以解释颗粒物来源。如果同时获得PM₁、PM₂.₅、PM₁₀、PM₁₀₀和TSP等多粒径数据，可以观察不同颗粒物粒径范围随环境和工况发生的变化，为扬尘来源、颗粒物组成和污染过程分析提供更多信息。环境TSP浓度监测系统采用S-TSPS多粒径颗粒物监测技术，通过受控流量采样、激光散射、动态加热除湿、边缘质量控制和4G远程通信，对TSP及多粒径颗粒物进行长期连续监测，并统一接入SIYB智能监测平台。

建设目标与监测目标

本项目建设环境TSP综合在线监测系统，对目标区域总悬浮颗粒物浓度进行全天候连续观测。

核心监测指标为TSP，并可根据项目配置同步获取PM₁、PM₂.₅、PM₁₀和PM₁₀₀等颗粒物数据。

系统连续形成分钟、小时和日尺度颗粒物浓度时间序列，记录颗粒物背景浓度、快速升高、高值持续和恢复过程。

通过受控流量采样保证不同时间段监测工况具有较好的可比性。

采用动态加热除湿减少高湿、雾滴和冷凝对颗粒物光学测量造成的不利影响，同时保留加热及运行状态用于数据质量判断。

现场边缘主机完成采集、补偿、质量判断、本地存储和告警，数据通过4G蜂窝网络上传SIYB智能监测平台。

通过多站点建设，可进一步形成工业园区、企业厂界、港区、矿区或城市区域TSP空间分布监测网络。

需求分析

环境TSP监测首先需要明确监测目的。厂界无组织排放、工业园区网格、港口堆场、矿山扬尘和城市环境补充监测的布点方式和评价用途存在明显差异。

第二，需要合理选择TSP量程。普通环境背景、工业园区边界和高扬尘场景的颗粒物浓度差异较大，因此TSP量程应根据现场实际浓度和项目用途确定。

第三，需要控制采样流量。激光颗粒物监测不仅依赖光学响应，还与实际空气采样状态有关，因此采样泵、气路和流量稳定性需要纳入质量控制。

第四，需要重点处理高湿问题。环境湿度较高、出现雾或采样管路冷凝时，颗粒物光学信号可能受到液滴和吸湿增长影响。

第五，需要保证监测点具有环境代表性。大型建筑、局部道路、排风口、堆场边缘和其他局部颗粒物源可能导致单点长期偏高。

第六，环境TSP综合在线监测主要用于连续趋势、异常发现、空间比较和管理辅助。如果项目用于法定环境评价，应根据适用的标准方法、设备要求和数据审核程序另行确定。

总体解决方案

本方案以S-TSPS TSP浓度监测系统为核心，由多粒径颗粒物监测单元、受控流量采样系统、动态加热除湿组件、边缘数据采集主机、4G通信模块、供电及防雷组件和SIYB智能监测平台组成。

环境空气首先通过具有代表性的采样入口进入受控采样气路。

颗粒物进入激光检测区域后产生散射光信号，系统根据颗粒物散射特征和标定模型形成不同粒径范围的颗粒物浓度结果。

动态加热除湿系统根据实际环境条件调节采样空气状态，在降低湿度干扰的同时避免长期过度加热造成部分挥发性组分损失。

边缘主机同步获取颗粒物、采样流量、加热、设备污染及通信状态，并完成质量标记、趋势计算和异常判断。

监测数据通过4G蜂窝网络上传SIYB平台；4G暂时中断时设备继续本地记录，网络恢复后按照原始时间戳自动补传。

系统架构设计

系统由颗粒物环境感知层、受控采样层、动态除湿层、边缘计算层、4G通信层和SIYB平台应用层组成。

颗粒物环境感知层负责PM₁、PM₂.₅、PM₁₀、PM₁₀₀及TSP连续获取。

受控采样层通过采样泵和闭环流量控制形成稳定采样条件。

动态除湿层根据采样空气湿度和项目控制策略进行加热除湿。

边缘计算层负责信号解析、线性化、温压补偿、单位换算、质量标记、告警和本地存储。

4G通信层负责环境监测站与远程服务器之间的数据传输。

SIYB平台按照“项目—区域—站点—颗粒物测点”的方式统一管理多站点环境TSP数据。

监测内容与监测方法

TSP浓度是本系统的核心监测结果，用于描述环境空气中较宽粒径范围总悬浮颗粒物的连续浓度变化。

PM₁用于记录较细颗粒物变化。

PM₂.₅主要反映细颗粒物质量浓度，可用于观察区域细颗粒污染变化。

PM₁₀对道路扬尘、堆场扬尘和较粗颗粒物活动较为敏感。

PM₁₀₀可作为更宽粒径颗粒物环境变化的项目化分析参数。

采样流量用于记录实际采样工况，并辅助判断气路堵塞、采样泵异常和设备运行状态。

动态加热状态用于判断高湿环境下当前设备是否执行除湿处理。

污染状态用于提示采样口、光学部件或气路可能存在积尘和维护需求。

技术原理与算法模型

S-TSPS采用激光散射与受控流量采样技术。空气中的颗粒物进入激光光路以后产生散射光，不同粒径、数量和光学性质的颗粒物会形成不同的散射响应。

检测单元将颗粒物散射信号转换为电信号，再结合设备标定模型形成PM₁、PM₂.₅、PM₁₀、PM₁₀₀及TSP等项目配置结果。

激光散射响应会受到颗粒物粒径、形态、折射率、颜色和湿度等因素影响，因此连续环境监测需要结合现场比对和长期质量控制。

设当前TSP浓度为C(t)，上一采样时刻浓度为C(t-1)，则浓度变化率可以表示为：

Vc=[C(t)-C(t-1)]/Δt。

Vc持续明显为正时表示颗粒物浓度处于快速增长过程，可结合风速、生产、车辆或装卸状态进一步分析。

平台应同时保存颗粒物结果、采样流量、加热状态、污染状态、质量码和校准记录，使最终TSP数据能够追溯其测量工况。

动态加热除湿设计

动态加热除湿是环境TSP连续光学监测的重要组成部分。

高湿空气进入采样系统以后，吸湿性颗粒可能吸收水分并增大，雾滴也可能直接进入光学检测区域，从而使颗粒物测量结果出现偏高。

S-TSPS采用动态加热除湿，根据采样环境和设备控制策略调节加热状态，而不是长期固定高温加热。

动态控制的目的之一是降低湿度和冷凝影响，同时尽量减少过度加热造成部分挥发性颗粒物组分损失。

平台同步记录加热或除湿状态，使高湿天气期间的颗粒物浓度能够结合设备实际运行条件进行复核。

对于长期高湿、海边、港口、河湖附近和频繁出现雾天气的项目，应在实施阶段重点验证除湿效果及数据合理性。

多粒径颗粒物联合分析

TSP不应孤立分析。S-TSPS可根据配置同时获得不同粒径颗粒物数据，使颗粒物事件具有更完整的粒径信息。

如果TSP和PM₁₀同时快速升高，而PM₂.₅变化相对较小，通常可以进一步关注道路扬尘、物料装卸、裸露地表和其他较粗颗粒物活动。

如果PM₂.₅和PM₁同步明显升高，则应结合区域污染、燃烧、车辆尾气或其他细颗粒物来源进一步分析。

上述粒径关系只能用于趋势分析和来源辅助判断，不能仅凭多个粒径浓度比例直接确定具体污染源。

结合风速风向、生产工况和视频等其他数据后，可以进一步提高颗粒物事件解释能力。

系统功能设计

系统支持PM₁、PM₂.₅、PM₁₀、PM₁₀₀及TSP连续监测。

受控采样功能实时监视采样流量，并记录闭环控制状态。

动态除湿功能根据环境状态进行项目化加热控制。

边缘质量控制支持超量程、突变、流量异常、温湿度异常、设备污染和离线判断。

报警功能支持颗粒物浓度阈值、变化率、持续时间和设备状态组合规则。

本地存储功能保证4G断网期间数据继续保存。

通信恢复后按照原始采集时间自动补传，并进行完整性检查。

平台支持趋势、排名、事件、报表、视频及项目化治理设备联动。

硬件组成与配置方案

系统主要由S-TSPS多粒径颗粒物监测单元、环境空气采样头、受控流量采样系统、动态加热除湿组件、边缘数据采集主机、4G通信模块、户外防护机柜、供电、防雷接地和安装基础组成。

工业园区网格可按照区域面积和污染源分布配置多个TSP监测节点。

厂界项目可以根据主导风向和企业边界设置不同方向的颗粒物监测站。

港口和堆场项目宜结合装卸区、道路、堆场及下风向敏感区域进行布点。

矿山、建材和露天物料场应根据主要扬尘源和运输线路确定监测位置。

如果项目需要分析颗粒物输送方向，可增加超声波风速风向设备并统一接入边缘主机。

多个环境监测站分别通过4G蜂窝网络上传至同一个SIYB项目，实现区域综合在线管理。

核心设备参数

S-TSPS支持PM₁、PM₂.₅、PM₁₀、PM₁₀₀和TSP监测，具体指标按照项目配置。

PM₂.₅典型量程为0～10mg/m³。

PM₁₀典型量程为0～20mg/m³。

TSP量程根据项目配置和实际环境确定。

颗粒物分辨率为0.1μg/m³。

示值误差典型取±10%与±10μg/m³中的较大者，最终以实际检验方法和项目配置确认。

采样流量典型为1.5L/min。

流量闭环控制精度典型为±2.5%。

颗粒物粒径范围典型为0.3～100μm。

系统采用动态加热除湿方式，避免长期过度加热造成挥发性组分损失。

通信支持4G/5G、RS232、RS485，按照项目配置。

本方案远程通信统一采用4G蜂窝网络。

数据协议支持HJ 212-2025或项目约定协议。

供电采用AC220V、50Hz。

整机典型功耗≤150W。

工作环境温度为-10～+60℃。

工作环境湿度为0～95%RH。

典型防护等级IP53。

本地存储典型可保存24个月小时/分钟数据，实际保存周期根据采样频率和存储容量确定。

软件平台与数据展示

SIYB智能监测平台按照“区域—监测站—颗粒物指标”的方式集中管理环境TSP监测数据。

地图总览可显示各站点当前TSP浓度、在线状态、告警状态和最近数据时间。

实时数据页面可以同时显示TSP、PM₁、PM₂.₅、PM₁₀和PM₁₀₀。

历史趋势页面支持分钟、小时、日及自定义时间范围查询。

多站点比较页面可以对不同工业园区区域、企业厂界方向、港口堆场或城市网格站点进行同期比较。

平台能够生成小时均值、日均趋势以及项目化统计数据。

质量控制页面同步展示采样流量、加热状态、污染状态、校准、质量码和设备异常信息。

告警页面记录颗粒物高值开始时间、峰值、持续时间、确认人员和处置结果。

系统支持CSV、Excel数据导出，并可按照项目采用HJ 212-2025、API、MQTT、Modbus等方式接入第三方管理平台。

数据分析与智能应用

环境TSP连续监测首先可以识别一天中颗粒物浓度的高值时段和变化规律。

工业园区多点监测可以比较不同区域的TSP变化，观察颗粒物污染是否具有明显空间差异。

厂界项目可以结合实时风向分析上风向和下风向测点之间的浓度变化。

港口堆场可以将TSP与风速、装卸状态和车辆运输记录联合，分析不同作业阶段扬尘变化。

矿山和建材项目可以比较爆破、破碎、装载、运输和停工期间不同颗粒物粒径数据。

如果出现TSP快速增加而PM₂.₅相对稳定，可以优先关注粗颗粒扬尘活动，并结合现场视频进一步确认。

雨天、雾天和高湿环境下，可结合动态除湿状态和湿度数据判断颗粒物高值是否需要进一步质量复核。

长期运行以后，可形成不同季节、风场、生产工况和区域位置下的颗粒物环境数据库。

预警机制与决策支撑

系统支持按照TSP及其他颗粒物指标设置项目化关注、预警和高值条件。

不建议只使用单个瞬时高值触发高级别告警，可结合持续时间降低车辆经过、短时扬尘或瞬态干扰造成的频繁报警。

颗粒物变化率明显增加时，可以在浓度尚未达到较高阈值前形成趋势关注。

厂界项目可将TSP高值与当前风向组合，当监测站位于主要污染源下风向时提高事件分析优先级。

工业园区可对多个站点进行空间比较，识别同一时间只有局部站点异常还是整个区域颗粒物普遍升高。

流量异常、动态加热异常、设备污染、通信中断和数据长期固定应作为设备质量报警独立显示。

如果TSP监测结果用于行政监管、环境质量评价或处罚，应按照对应法定标准方法和数据审核程序进行确认，本系统项目化告警主要用于趋势监测和管理辅助。

项目实施方案

项目实施前首先明确监测区域、TSP浓度范围、同时需要的颗粒物粒径指标、数据用途和联网要求。

现场调查主要污染源、道路、建筑、堆场、主导风向、湿度、降雨、供电和4G网络条件。

按照监测目标确定环境点位或厂界点位，并预留采样、维护和防碰撞空间。

完成采样头、受控流量系统、动态除湿、机柜、供电、防雷和4G通信安装。

设置采样流量、周期、量程、单位、HJ 212或项目通信协议、质量规则和异常状态码。

通过零点、跨度或项目化比对、流量、动态加热、通信和断电恢复测试建立设备初始基线。

试运行期间重点观察高湿、低湿、晴天、雨雾及不同扬尘工况下的数据合理性。

根据试运行结果冻结最终量程、报警、质量规则和项目验收口径。

运维服务保障

环境TSP设备长期运行需要重点维护采样入口、气路、动态除湿组件和颗粒物光学单元。

高粉尘环境中采样口和管路容易积尘，应根据现场颗粒物负荷制定检查和清洁周期。

采样流量需要定期检查，出现流量持续偏低时应检查采样泵、管路和堵塞情况。

动态除湿状态应结合高湿天气重点检查，避免加热系统异常造成长期数据偏差。

户外机柜、4G天线、防雷和接地应纳入周期性维护。

监测站周边出现新建建筑、围挡、堆场或其他环境变化时，应重新评估测点代表性。

网络中断期间边缘主机继续存储数据，4G恢复后自动补传。

零点、流量、比对、清洁、设备更换和算法调整均应保存维护和版本记录。

项目优势与方案价值

S-TSPS不是单一TSP传感器，而是多粒径颗粒物、受控采样、动态除湿、边缘质控、4G通信和SIYB平台组成的完整环境颗粒物监测系统。

同时支持PM₁、PM₂.₅、PM₁₀、PM₁₀₀和TSP，使TSP高值可以结合其他粒径数据进一步分析。

0.3～100μm典型颗粒物粒径范围更适合覆盖从细颗粒到较粗悬浮颗粒物的环境变化。

1.5L/min典型采样流量并采用闭环控制，使环境空气采样具有稳定运行工况。

动态加热除湿专门针对环境颗粒物光学监测中的高湿干扰，同时控制过度加热风险。

4G远程通信适合工业园区、港区、矿山、企业厂界和城市网格等分散式监测站。

平台同时保存多粒径浓度、流量、加热、污染状态、质量码和告警，使颗粒物数据不仅能查看，还能够复核。

24个月级本地历史数据能力为长期环境监测和网络异常期间的数据连续性提供基础。

应用场景

本方案适用于工业园区TSP网格化在线监测。

适用于企业厂界无组织TSP和多粒径颗粒物监测。

适用于港口、码头、煤场、矿石堆场和散货装卸区域TSP监测。

适用于矿山、砂石、建材及露天物料场颗粒物环境监测。

适用于城市道路和环境网格颗粒物补充监测。

适用于物流园区、大型仓储及运输场站TSP监测。

适用于高校、科研院所开展颗粒物粒径变化、高湿影响及环境空气研究。

适用于需要4G、HJ 212-2025和远程平台管理的综合在线颗粒物监测项目。

效益分析

连续监测方面，将TSP人工阶段性采样扩展为全天候连续颗粒物时间序列。

粒径分析方面，同时获得多粒径浓度，有助于区分粗颗粒扬尘与细颗粒变化特征。

高湿适应方面，动态加热除湿减少高湿和雾滴对光学监测结果产生的不利影响。

环境管理方面，TSP数据可以与风速风向、生产和装卸活动联合，提高异常事件解释能力。

多站点管理方面，可以在工业园区、港口或城市区域建立颗粒物空间监测网络。

远程运维方面，平台能够查看采样流量、加热、污染和设备状态，减少无目标现场巡检。

数据资产方面，长期运行可形成颗粒物浓度、粒径变化、环境条件和质量控制组成的完整历史数据库。

标准规范与政策依据

环境空气PM₁₀和PM₂.₅连续监测项目在适用情况下可参考HJ 653-2021《环境空气颗粒物（PM10和PM2.5）连续自动监测系统技术要求及检测方法》。

环境空气颗粒物连续自动监测运行和质量控制在适用情况下可参考HJ 817-2018《环境空气颗粒物（PM10和PM2.5）连续自动监测系统运行和质控技术规范》。

污染物自动监测数据上传和监管平台联网可根据项目适用范围参考HJ 212-2025《污染物自动监测监控系统数据传输技术要求》。

具有外壳防护等级声明的设备可根据实际配置参考GB/T 4208-2017《外壳防护等级（IP代码）》。

采用RS485/Modbus进行现场设备和边缘主机通信时，可参考MODBUS Application Protocol Specification。

TSP具体评价方法、厂界无组织排放要求和项目限值，应根据行业、污染物、所在地及项目采用的现行标准单独确定，不能直接使用PM₂.₅或PM₁₀连续自动监测规范代替TSP法定评价方法。

所列标准用于方案设计、设备选型、联网及质量控制参考，不表示S-TSPS所有配置自动取得法定环境监测认证或满足全部标准条款。

成功案例

成功案例应以真实完成并取得客户公开授权的项目资料为准。典型工业园区TSP网格监测项目，可根据园区企业分布、道路、堆场及主导风向布置多个S-TSPS环境颗粒物监测站。

各站点连续监测TSP，并同步获取项目配置的PM₁、PM₂.₅、PM₁₀和PM₁₀₀数据，通过4G网络统一上传SIYB智能监测平台。

正常情况下，平台形成不同区域颗粒物背景浓度和日变化曲线。

当某一区域发生物料装卸、道路运输或其他扬尘活动时，附近站点TSP和较粗粒径颗粒物可能出现同步升高。

如果项目同时接入风速风向，平台可进一步观察该高值站点是否位于相关区域下风向。

高湿或雾天期间，动态除湿系统根据项目策略运行，并同步保存加热、流量和质量状态，避免颗粒物数据脱离工况解释。

如果4G暂时中断，边缘主机继续保存多粒径颗粒物数据，恢复网络后再按照原始时间戳补传。

长期运行以后，可以形成“多粒径颗粒物—风场—区域位置—异常事件—设备质量状态”的园区颗粒物综合在线数据库。

以上内容属于依据S-TSPS系统能力编制的典型应用流程，不作为欣仰邦既有客户名称、实际项目业绩、固定污染来源判定结果或法定环境评价声明。

参考文献

[1] HJ 653-2021，《环境空气颗粒物（PM10和PM2.5）连续自动监测系统技术要求及检测方法》。

[2] HJ 817-2018，《环境空气颗粒物（PM10和PM2.5）连续自动监测系统运行和质控技术规范》。

[3] HJ 212-2025，《污染物自动监测监控系统数据传输技术要求》。

[4] GB/T 4208-2017，《外壳防护等级（IP代码）》及相关修改文件。

[5] Modbus Organization，MODBUS Application Protocol Specification V1.1b3。

[6] 环境TSP、多粒径颗粒物、激光散射、受控流量采样及高湿颗粒物测量相关环境监测技术资料。