1. 產品背景

秸稈是指小麥、水稻、玉米、薯類、油料、棉花、甘蔗和其他雜糧等農作物在收貨籽實之后剩余的部分。而秸稈焚燒則指農作物秸稈被當作廢棄物露天焚燒，中國是一個農業大國，秸稈資源豐富，約占世界秸稈總量的20%~30%，其數量大約相當于我國北方草原產草總量的50余倍。上世紀70年代以前，農作物秸稈主要用作生活燃料和大牲畜的飼料，由于作物單產水平較低，秸稈數量也極為有限，秸稈總量供應緊缺。但上世紀80年代以來，隨著農作物單產提高，秸稈總量迅速增加，而直接作為生活燃料和飼料的比例大幅度減少，農民為趕農時，多數地區就開始出現秸稈焚燒現象，并越來越嚴重。
秸稈的露天焚燒屬于低溫焚燒，不完全燃燒，秸稈燃燒時二氧化硫的濃度比平時高出一倍，二氧化氮、可吸入顆粒物的濃度比平時高出三倍，相當于日均濃度的五級水平。使人咳嗽、流淚、精神煩躁，污染環境、危害人體健康，以及破壞土壤結構，造成農田質量下降等危害。焚燒秸稈所形成的滾滾煙霧、片片焦土，破壞環境，造成大氣污染，且會在一定程度上加重霧霾的發生。

2. 現狀分析

2.1. 點多面廣，監管人員匱乏，監管力不從心

中國是一個農業大國，農業人口約占總數的40%以上，耕地面積121億公頃，居世界第三位，占世界總耕地面積的百分之8.0%左右，農田分布廣泛，面對季節性的秸稈焚燒問題，存在監管人員相對嚴重匱乏，耗時耗力的困擾。

2.2. 監管手段單一，監管信息不及時，效率低下

現如今國家利用衛星實時監測各地火點情況，很多地方政府也實行安裝攝像頭的方式，進行監管。但是只有火點達到一定程度、一定范圍，攝像頭端才能發現，等到相關執法人員到達現場，火勢已經蔓延，因此單一的視頻監控，并不能及時制止秸稈燃燒事件的發生。

2.3. 宣傳力度不夠，不能真正理解秸稈焚燒的危害

近年來，由于大量農村青壯年勞動力流入城市務工，老人、婦女成為農業生產的主力軍，客觀上造成了秸稈清理運輸困難，而秸稈還田成本又明顯偏高，尤其是一些高緯度地區受環境因素影響，還田的秸稈腐爛、發酵慢，不僅不能達到預想中的效果，反而給春季耕種帶來不小的麻煩。因此，民眾在不能真正理解其危害前，缺乏一定的積極主動性。

2.4. 秸稈利用率低下，綜合利用難以推廣

由于秸稈利用價值低，作業費用高，因此對秸稈實施的肥料化、能源發電、用作工業原料等綜合利用措施，很難完全推廣開來。

3. 建設任務

首先，利用科學現代化監測、監控技術，對農業園區進行全天候24小時監測，在各個區域分別安裝監測監控設備，進行環境空氣質量監測，主要有溫度、濕度、風速、風向、大氣壓力、PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO，同時現場配備LED顯示大屏，將監測數據實時顯示在大屏上，可供監管人員查看，對污染排放進行有效管控。
然后在監測點同時布設一套觀測型熱成像雙光譜網絡中載云臺攝像機，其適用于輸電線路防山火、森林防火、邊海防等中遠距離可視化管理。內置深度學習煙火識別算法和Smart功能，環境適應性強,可對遠距離目標做到24小時全天候實時視頻采集。
最后，建立一套科學、有效的高科技能管控系統，前端利用熱成像智能識別和可見光視頻AI智能算法，以及全天候空氣質量監測系統和專業的空氣質量模型算法，將采集的AQI六要素（四氣兩塵）數據按照空氣質量變化的規律和趨勢進行科學預測，三管齊下，準確的研判，同時依托林區雙光譜視頻監控、火險預警，以應對違規操作造成的火險警情。
 

4. 秸稈焚燒在線監測系統

4.1. 空氣質量在線監測系統

空氣質量在線監測系統，集數據采集、存儲、傳輸和管理于一體的無人值守的環境監測系統，能全天候、連續、自動地監測環境，可提供PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO、O3、溫度、濕度、風速、風向、大氣壓力等參數的實時數據監測，并可根據需求擴展添加：負氧離子、含氧量、噪聲、雨量、日照、TVOC、H2S等參數的監測，按照“網定格、格定責、責定人”的理念，建立“橫向到邊、縱向到底”的區域網格化監控平臺，應用、整合了多項智慧環保技術，在全面掌握、分析污染源排放、氣象因素的基礎之上，采用因地制宜的靈活設點方法進行部署。
實時統計各地區監測點的監測設備數據，并根據各監測點的環境條件及其污染情況，來分析與推測區域內整體的排放情況，實現對熱點排放區域整體監控，污染物擴散趨勢推算以及排放源解析等功能；同時結合物聯網、智能采集系統、地理信息系統、動態圖表系統等先進技術，整合、共享、開發，建立全面化、精細化、信息化、智能化的區域環境在線監測平臺，實現對控制污染源無組織排放，減少大氣污染等綜合管理，為制定節能減排方案提供可靠的數據信息和科學的輔助管理決策；為環保部門的環境決策、環境管理、污染防治提供詳實的數據資料和科學依據。

4.1.1. 參數配置

總體性能	總體性能	嵌入式、模塊化結構設計，體積小
	實時數據	實時顯示監測數據
	信號輸出	RS232、RS485、4G
	遠程訪問	支持遠程訪問模式、遠程升級
	本地存儲	支持本地SD卡存儲
	供電電壓	AC220V/DC24V
空氣質量 監測參數	PM2.5	量程：0-1000ug/m³；分辨率:1ug/m3原理：光散射
	PM10	量程：0-2000ug/m3；分辨率:1ug/m3；原理：光散射
	CO	量程：0-3000ppb；分辨率:﹤5ppb；原理：電化學
	SO2	量程：0-4000ppb；分辨率:﹤10ppb；原理：電化學
	NO2	量程：0-3000ppb；分辨率:﹤10ppb；原理：電化學
	O3	量程：0-1000ppb；分辨率:﹤5ppb；原理：電化學
氣象環境監測參數	風速	測量范圍：0-45m/s；精度：±0.5+2%FS；分辨率：0.01m/s
	風向	測量范圍：0-360°；精度：±3°；分辨率：1°
	溫度	測量范圍：-50-100℃；精度：±0.5℃；分辨率：0.1℃
	濕度	測量范圍：0-100%RH；精度：±5%RH；分辨率：0.1%RH
	大氣壓	測量范圍：500-1100hPa；精度：±1.5hPa；分辨率：0.1hPa
顯示單元	戶外高清LED屏幕	可通過同步或異步顯示，含控制系統及防水外框（屏幕尺寸可靈活定制）
支架	立桿	標配1.5M*2截立桿

4.1.2. 功能特點

l 采用柵格網孔，適用于各種氣象條件，保證空氣流通無死角，內外無溫差，采用自由擴散的方式進行氣體流動監測，以柵格網孔結構包裹監測傳感器，實現監測傳感器與外部氣體的自由接觸，保證空氣流通無死角，內外無溫差。同時，空氣監測傳感器位于設備的底部，而且以柵格網狀金屬結構包裹，能夠很好的防雨防風，適用于各種氣象條件。
l 配備LED單色屏、雙色屏、全彩屏進行數據顯示，具備超標變色功能。
l 可擴展性：可擴展添加噪聲，降雨量，氣象要素，含氧量檢測指標等參數，通訊模塊參數要求。
l 在設備離線的情況下，正常監測數據，設備恢復網絡后遠程補傳。
l 具備加熱除濕功能、濃度報警功能、斷電保護功能。
l 具有云端自動在線校準功能，可實現零點和量程飄移自動校正及交叉干擾自動修正，支持人工校準和平臺自動校準。微型自動監測站設備支持遠程在線校準功能，用戶可在平臺端對設備進行在線校準，修正因設備零點漂移而產生的數據異常及環境干擾，無需現場人工校準。
l 支持采用外接太陽能、蓄電池供電，解決布線接電等問題。支持智能切換工作模式，市政斷電情況下，自動切換太陽能或蓄電池供電模式，保證設備連續正常工作≥8小時。（不含LED配置）。

4.2. 觀測型熱成像雙光譜網絡中載云臺攝像機

4.2.1. Smart功能（熱成像）

l Smart跟蹤：全景跟蹤、事件跟蹤等多種跟蹤方式并支持多場景巡航跟蹤功能
l Smart偵測：區域入侵偵測、越界偵測、進入區域偵測、離開區域偵測、音頻異常偵測、高溫物體檢測等功能
l Smart錄像：支持斷網續傳功能保證錄像不丟失
l Smart圖像增強：Smart編碼：支持低碼率、SVC自適應編碼技術
l Smart報警：支持網線斷、IP地址沖突、存儲器滿、存儲器錯、非法訪問異常檢測并聯動報警的功能
l Smart聯動：熱成像和可見光聯動智能跟蹤
l Smart防灼傷：熱成像探測器防灼傷智能躲避

4.2.2. 系統功能

l 采用1/1.8”英寸高性能傳感器，圖像清晰，可見光最大分辨率可達2688×1520
l 6-240mm40倍光學變倍，16倍數字變倍
l 支持自動光圈、自動聚焦、自動白平衡、背光補償、數字寬動態、3D數字降噪、日夜轉換
l 支持激光補光，有效距離800m
l 支持多邊形隱私遮蔽，多區域可設，多顏色可選
l 支持透霧、強光抑制、電子防抖、SmartIR防紅外過曝技術
l ROI感興趣區域增強編碼
l 支持智能雨刷功能（單次、自動、循環等設定）

4.2.3. 熱成像機芯功能

l 分辨率384×288，高靈敏度探測器，支持對比度調節
l 支持智能火點檢測功能
l 支持溫度異常報警功能
l 支持定時、溫差和手動模式下快門校正，AGC模式可選擇
l 支持3D降噪功能，15種偽彩色可調節，圖像細節增強功能
l 支持鏡像、本地視頻輸出；熱成像鏡頭25mm，最大支持8倍數字變倍

5. 技術方案

5.1. 方案概述

秸稈焚燒在線監測系統兼顧“聞”和“看”兩種主要功能以及一定的宣傳、警示、火情預判等附加功能 。
“看”——設備具有視頻監控系統，通過高清攝像頭，對禁燒區等區域的秸稈焚燒情況進行智能化、可視化、實時化的全天候監控和錄像，實現全方位、無死角、有據可依的全方位監管。
“聞”——秸稈露天焚燒為不完全燃燒，一旦燃燒，煙氣中會生成大量有害氣體。將監測設備置于下風口處，當“聞”到有害氣體濃度增加，發現數據異常時，系統自動報警提醒監管人員查看。由于我國耕地面積普遍范圍廣泛，因此監測設備與視頻監控系統配合使用，可以更早更快更準確的發現火情，在第一時間進行制止，真正做到“及時發現、及時制止”，并減少漏報、誤報、錯報事件的發生。
同時，還可在視頻監控基點安裝功放喇叭，把禁燒警示語輸入系統，一旦監測到疑似或確認秸稈焚燒，則系統自動開啟喊話系統，制止焚燒。

6. 環保大數據云平臺

主要依托于大數據可視化分析模型進行建設，數據24小時全天侯實時，接收、保存，并通過圖表等形式具象化顯示、智能分析、智能告警提醒/管理，自動生成報表分析，集數據與視頻于一體，實現污染溯源、趨勢預測、火線預警等功能，充分貫徹總量管理、總量控制的原則，包含了環境管理信息系統的許多重要功能，充分滿足各級環保部門環境信息網絡的建設要求，政府部門可充分挖掘環境監測數據價值，打通環境監測、監管的通道，形成一套集監測、預警、指揮、執法、管理五位一體的環境監管模式，構建區域化高分辨率監測網絡，實現大氣環境精準化管理。切實為跨界各領域提供全方位的解決方案，為打贏污染防治攻堅戰提供科學、真實數據決策依據。

6.1. 應用模塊

6.1.1. 環境監測監控

構建“互聯網+環保”理念，建設監測與監控一體化平臺，實現污染源、水質、空氣質量、噪聲、土壤、惡臭等在線監測，同時結合“時”“空”“物”分析等技術手段進行污染源分析，為預測預警、執法指揮提供有利數據支撐。

6.1.2. 污染源監控監管

結合大數據分析模型，由點及面，網格化全面覆蓋，刻畫污染擴散軌跡，實現污染溯源，趨勢預測，形成對污染源 企業的生命周期監管，掌握企業環境行為的詳細情況，為污染源的監管提供科學的數據決策支持。

6.1.3. 環保綜合應急指揮

建立現場應急業務數據庫，以應急指揮和決策分析為基礎，支持遠程畫面實時監控，云臺控制界面，實現應急處理預案電子化、可視化、可控化界面，為應急指揮提供強有力支持。

6.1.4. AI智能煙火識別

本系統基于視頻的實時森林智能識別系統，自主研發了智能識別算法，能同時識別煙、火目標，檢測率高、誤告率低。同時應用了傳統的圖像處理、模式識別技術外，還改進了目前流行的深度學習技術。

6.1.5. 雙光譜結合檢測 

采用可見過與紅外熱成像技術，系統檢測時采用紅外線熱成像進行全面掃描，檢測到疑似火情時，通過可見過圖片進行二次識別，提升報警準確性與漏報等。

6.1.6. 檢測區域全景拼接 

對森林煙火檢測區域進行全景掃描，系統自動生成全景畫面，全景畫面與檢測設備具有聯動功能，在全景畫面上點擊某位置時，攝像機自動會轉動到指定位置，同時畫面也進行變化。

6.1.7. 生態環境綜合展示

  勢、達標率分析綜合執法數據、環境數據排名數據等，促進多方資源共享，探索生態環境現況，直觀展現生態環境質量的變化趨勢，綜合提高環境事件的預警能力。

6.1.8. 環境質量改善決策

基于環境數據中心資源，利用大數據挖掘、分析技術，實現環境質量智能化綜合評價，支持環境形勢綜合研判、環境政策措施制定、環境風險預測預警、環境改善任務監督落實、提供生態環境綜合治理能力，為環境質量決策提供
數據支持。

6.1.9. 信息發布

集成多種發布方式，加強相關監管部門與企業，公眾間的交流，實現環境數據對外開放，為公眾展現生態環境質量現況，滿足日益多元化的公眾對生態環境質量了解的需求，提供正負環境信息服務能力以及公眾參與環保的意識。