1. 產(chǎn)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(nóng)作物在收貨籽實之后剩余的部分。而秸稈焚燒則指農(nóng)作物秸稈被當(dāng)作廢棄物露天焚燒，中國是一個農(nóng)業(yè)大國，秸稈資源豐富，約占世界秸稈總量的20%~30%，其數(shù)量大約相當(dāng)于我國北方草原產(chǎn)草總量的50余倍。上世紀(jì)70年代以前，農(nóng)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(chǎn)水平較低，秸稈數(shù)量也極為有限，秸稈總量供應(yīng)緊缺。但上世紀(jì)80年代以來，隨著農(nóng)作物單產(chǎn)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(nóng)民為趕農(nóng)時，多數(shù)地區(qū)就開始出現(xiàn)秸稈焚燒現(xiàn)象，并越來越嚴(yán)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(dāng)于日均濃度的五級水平。使人咳嗽、流淚、精神煩躁，污染環(huán)境、危害人體健康，以及破壞土壤結(jié)構(gòu)，造成農(nóng)田質(zhì)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(huán)境，造成大氣污染，且會在一定程度上加重霧霾的發(fā)生。

2. 現(xiàn)狀分析

2.1. 點多面廣，監(jiān)管人員匱乏，監(jiān)管力不從心

中國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)人口約占總數(shù)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(nóng)田分布廣泛，面對季節(jié)性的秸稈焚燒問題，存在監(jiān)管人員相對嚴(yán)重匱乏，耗時耗力的困擾。

2.2. 監(jiān)管手段單一，監(jiān)管信息不及時，效率低下

現(xiàn)如今國家利用衛(wèi)星實時監(jiān)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(jiān)管。但是只有火點達到一定程度、一定范圍，攝像頭端才能發(fā)現(xiàn)，等到相關(guān)執(zhí)法人員到達現(xiàn)場，火勢已經(jīng)蔓延，因此單一的視頻監(jiān)控，并不能及時制止秸稈燃燒事件的發(fā)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(nóng)村青壯年勞動力流入城市務(wù)工，老人、婦女成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(qū)受環(huán)境因素影響，還田的秸稈腐爛、發(fā)酵慢，不僅不能達到預(yù)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(yè)費用高，因此對秸稈實施的肥料化、能源發(fā)電、用作工業(yè)原料等綜合利用措施，很難完全推廣開來。

3. 建設(shè)任務(wù)

首先，利用科學(xué)現(xiàn)代化監(jiān)測、監(jiān)控技術(shù)，對農(nóng)業(yè)園區(qū)進行全天候24小時監(jiān)測，在各個區(qū)域分別安裝監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備，進行環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測，主要有溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、大氣壓力、PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO，同時現(xiàn)場配備LED顯示大屏，將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時顯示在大屏上，可供監(jiān)管人員查看，對污染排放進行有效管控。
然后在監(jiān)測點同時布設(shè)一套觀測型熱成像雙光譜網(wǎng)絡(luò)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(nèi)置深度學(xué)習(xí)煙火識別算法和Smart功能，環(huán)境適應(yīng)性強,可對遠距離目標(biāo)做到24小時全天候?qū)崟r視頻采集。
最后，建立一套科學(xué)、有效的高科技能管控系統(tǒng)，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(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)和專業(yè)的空氣質(zhì)量模型算法，將采集的AQI六要素（四氣兩塵）數(shù)據(jù)按照空氣質(zhì)量變化的規(guī)律和趨勢進行科學(xué)預(yù)測，三管齊下，準(zhǔn)確的研判，同時依托林區(qū)雙光譜視頻監(jiān)控、火險預(yù)警，以應(yīng)對違規(guī)操作造成的火險警情。
 

4. 秸稈焚燒在線監(jiān)測系統(tǒng)

4.1. 空氣質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)

空氣質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)，集數(shù)據(jù)采集、存儲、傳輸和管理于一體的無人值守的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，能全天候、連續(xù)、自動地監(jiān)測環(huán)境，可提供PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO、O3、溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、大氣壓力等參數(shù)的實時數(shù)據(jù)監(jiān)測，并可根據(jù)需求擴展添加：負(fù)氧離子、含氧量、噪聲、雨量、日照、TVOC、H2S等參數(shù)的監(jiān)測，按照“網(wǎng)定格、格定責(zé)、責(zé)定人”的理念，建立“橫向到邊、縱向到底”的區(qū)域網(wǎng)格化監(jiān)控平臺，應(yīng)用、整合了多項智慧環(huán)保技術(shù)，在全面掌握、分析污染源排放、氣象因素的基礎(chǔ)之上，采用因地制宜的靈活設(shè)點方法進行部署。
實時統(tǒng)計各地區(qū)監(jiān)測點的監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)，并根據(jù)各監(jiān)測點的環(huán)境條件及其污染情況，來分析與推測區(qū)域內(nèi)整體的排放情況，實現(xiàn)對熱點排放區(qū)域整體監(jiān)控，污染物擴散趨勢推算以及排放源解析等功能；同時結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、智能采集系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、動態(tài)圖表系統(tǒng)等先進技術(shù)，整合、共享、開發(fā)，建立全面化、精細化、信息化、智能化的區(qū)域環(huán)境在線監(jiān)測平臺，實現(xiàn)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(jié)能減排方案提供可靠的數(shù)據(jù)信息和科學(xué)的輔助管理決策；為環(huán)保部門的環(huán)境決策、環(huán)境管理、污染防治提供詳實的數(shù)據(jù)資料和科學(xué)依據(jù)。

4.1.1. 參數(shù)配置

總體性能	總體性能	嵌入式、模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，體積小
	實時數(shù)據(jù)	實時顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)
	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(zhì)量 監(jiān)測參數(shù)	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(xué)
	SO2	量程：0-4000ppb；分辨率:﹤10ppb；原理：電化學(xué)
	NO2	量程：0-3000ppb；分辨率:﹤10ppb；原理：電化學(xué)
	O3	量程：0-1000ppb；分辨率:﹤5ppb；原理：電化學(xué)
氣象環(huán)境監(jiān)測參數(shù)	風(fēng)速	測量范圍：0-45m/s；精度：±0.5+2%FS；分辨率：0.01m/s
	風(fēng)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(tǒng)及防水外框（屏幕尺寸可靈活定制）
支架	立桿	標(biāo)配1.5M*2截立桿

4.1.2. 功能特點

l 采用柵格網(wǎng)孔，適用于各種氣象條件，保證空氣流通無死角，內(nèi)外無溫差，采用自由擴散的方式進行氣體流動監(jiān)測，以柵格網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)包裹監(jiān)測傳感器，實現(xiàn)監(jiān)測傳感器與外部氣體的自由接觸，保證空氣流通無死角，內(nèi)外無溫差。同時，空氣監(jiān)測傳感器位于設(shè)備的底部，而且以柵格網(wǎng)狀金屬結(jié)構(gòu)包裹，能夠很好的防雨防風(fēng)，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(shù)據(jù)顯示，具備超標(biāo)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(biāo)等參數(shù)，通訊模塊參數(shù)要求。
l 在設(shè)備離線的情況下，正常監(jiān)測數(shù)據(jù)，設(shè)備恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)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(zhǔn)功能，可實現(xiàn)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(zhǔn)和平臺自動校準(zhǔn)。微型自動監(jiān)測站設(shè)備支持遠程在線校準(zhǔn)功能，用戶可在平臺端對設(shè)備進行在線校準(zhǔn)，修正因設(shè)備零點漂移而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)異常及環(huán)境干擾，無需現(xiàn)場人工校準(zhǔn)。
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(shè)備連續(xù)正常工作≥8小時。（不含LED配置）。

4.2. 觀測型熱成像雙光譜網(wǎng)絡(luò)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(qū)域入侵偵測、越界偵測、進入?yún)^(qū)域偵測、離開區(qū)域偵測、音頻異常偵測、高溫物體檢測等功能
l Smart錄像：支持?jǐn)嗑W(wǎng)續(xù)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(yīng)編碼技術(shù)
l Smart報警：支持網(wǎng)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(lián)動報警的功能
l Smart聯(lián)動：熱成像和可見光聯(lián)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(tǒng)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(xué)變倍，16倍數(shù)字變倍
l 支持自動光圈、自動聚焦、自動白平衡、背光補償、數(shù)字寬動態(tài)、3D數(shù)字降噪、日夜轉(zhuǎn)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(qū)域可設(shè)，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(shù)
l ROI感興趣區(qū)域增強編碼
l 支持智能雨刷功能（單次、自動、循環(huán)等設(shè)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(diào)節(jié)
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(diào)節(jié)，圖像細節(jié)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(shù)字變倍

5. 技術(shù)方案

5.1. 方案概述

秸稈焚燒在線監(jiān)測系統(tǒng)兼顧“聞”和“看”兩種主要功能以及一定的宣傳、警示、火情預(yù)判等附加功能 。
“看”——設(shè)備具有視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過高清攝像頭，對禁燒區(qū)等區(qū)域的秸稈焚燒情況進行智能化、可視化、實時化的全天候監(jiān)控和錄像，實現(xiàn)全方位、無死角、有據(jù)可依的全方位監(jiān)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(jiān)測設(shè)備置于下風(fēng)口處，當(dāng)“聞”到有害氣體濃度增加，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常時，系統(tǒng)自動報警提醒監(jiān)管人員查看。由于我國耕地面積普遍范圍廣泛，因此監(jiān)測設(shè)備與視頻監(jiān)控系統(tǒng)配合使用，可以更早更快更準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)火情，在第一時間進行制止，真正做到“及時發(fā)現(xiàn)、及時制止”，并減少漏報、誤報、錯報事件的發(fā)生。
同時，還可在視頻監(jiān)控基點安裝功放喇叭，把禁燒警示語輸入系統(tǒng)，一旦監(jiān)測到疑似或確認(rèn)秸稈焚燒，則系統(tǒng)自動開啟喊話系統(tǒng)，制止焚燒。

6. 環(huán)保大數(shù)據(jù)云平臺

主要依托于大數(shù)據(jù)可視化分析模型進行建設(shè)，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)與視頻于一體，實現(xiàn)污染溯源、趨勢預(yù)測、火線預(yù)警等功能，充分貫徹總量管理、總量控制的原則，包含了環(huán)境管理信息系統(tǒng)的許多重要功能，充分滿足各級環(huán)保部門環(huán)境信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)要求，政府部門可充分挖掘環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)價值，打通環(huán)境監(jiān)測、監(jiān)管的通道，形成一套集監(jiān)測、預(yù)警、指揮、執(zhí)法、管理五位一體的環(huán)境監(jiān)管模式，構(gòu)建區(qū)域化高分辨率監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)大氣環(huán)境精準(zhǔn)化管理。切實為跨界各領(lǐng)域提供全方位的解決方案，為打贏污染防治攻堅戰(zhàn)提供科學(xué)、真實數(shù)據(jù)決策依據(jù)。

6.1. 應(yīng)用模塊

6.1.1. 環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控

構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)保”理念，建設(shè)監(jiān)測與監(jiān)控一體化平臺，實現(xiàn)污染源、水質(zhì)、空氣質(zhì)量、噪聲、土壤、惡臭等在線監(jiān)測，同時結(jié)合“時”“空”“物”分析等技術(shù)手段進行污染源分析，為預(yù)測預(yù)警、執(zhí)法指揮提供有利數(shù)據(jù)支撐。

6.1.2. 污染源監(jiān)控監(jiān)管

結(jié)合大數(shù)據(jù)分析模型，由點及面，網(wǎng)格化全面覆蓋，刻畫污染擴散軌跡，實現(xiàn)污染溯源，趨勢預(yù)測，形成對污染源 企業(yè)的生命周期監(jiān)管，掌握企業(yè)環(huán)境行為的詳細情況，為污染源的監(jiān)管提供科學(xué)的數(shù)據(jù)決策支持。

6.1.3. 環(huán)保綜合應(yīng)急指揮

建立現(xiàn)場應(yīng)急業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫，以應(yīng)急指揮和決策分析為基礎(chǔ)，支持遠程畫面實時監(jiān)控，云臺控制界面，實現(xiàn)應(yīng)急處理預(yù)案電子化、可視化、可控化界面，為應(yīng)急指揮提供強有力支持。

6.1.4. AI智能煙火識別

本系統(tǒng)基于視頻的實時森林智能識別系統(tǒng)，自主研發(fā)了智能識別算法，能同時識別煙、火目標(biāo)，檢測率高、誤告率低。同時應(yīng)用了傳統(tǒng)的圖像處理、模式識別技術(shù)外，還改進了目前流行的深度學(xué)習(xí)技術(shù)。

6.1.5. 雙光譜結(jié)合檢測 

采用可見過與紅外熱成像技術(shù)，系統(tǒng)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(zhǔn)確性與漏報等。

6.1.6. 檢測區(qū)域全景拼接 

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

6.1.7. 生態(tài)環(huán)境綜合展示

  勢、達標(biāo)率分析綜合執(zhí)法數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)排名數(shù)據(jù)等，促進多方資源共享，探索生態(tài)環(huán)境現(xiàn)況，直觀展現(xiàn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的變化趨勢，綜合提高環(huán)境事件的預(yù)警能力。

6.1.8. 環(huán)境質(zhì)量改善決策

基于環(huán)境數(shù)據(jù)中心資源，利用大數(shù)據(jù)挖掘、分析技術(shù)，實現(xiàn)環(huán)境質(zhì)量智能化綜合評價，支持環(huán)境形勢綜合研判、環(huán)境政策措施制定、環(huán)境風(fēng)險預(yù)測預(yù)警、環(huán)境改善任務(wù)監(jiān)督落實、提供生態(tài)環(huán)境綜合治理能力，為環(huán)境質(zhì)量決策提供
數(shù)據(jù)支持。

6.1.9. 信息發(fā)布

集成多種發(fā)布方式，加強相關(guān)監(jiān)管部門與企業(yè)，公眾間的交流，實現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)對外開放，為公眾展現(xiàn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)況，滿足日益多元化的公眾對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量了解的需求，提供正負(fù)環(huán)境信息服務(wù)能力以及公眾參與環(huán)保的意識。