基于物联网的环境污染源在线监测与智能管理关键技术及工程应用

环境污染直接威胁着人民生命健康和国家安全。中国政府始终把环境保护作为重中之重。

在国家与省部级科技计划的资助下，该项目针对工业放射源、工业烟气、工业生产废水、煤层气开发地下产出水等环境污染源监管问题，通过近十年的科研与技术攻关，取得了以下成果：

1. 突破了环境污染源在线监测与智能管理的关键技术，在放射源监测、油烟气体分析、工业生产废水防控治、煤层气产出水污染处理方面形成了自主知识产权。

2. 获授权国家发明/实用新型专利8件，计算机软件著作权15项，发表被SCI收录论文10篇。

3. 该成果可显著提高企业污染处理能力和中国各级政府环境监管水平。

具体创新如下：

（1）发明了放射性物质传感监测技术、辐射位移传感探测技术、辐射身份识别绑定技术和危险探测联动报警技术。研制了在线辐射信号传感器、智能辐射信号处理终端和智能辐射信号巡检仪三款硬件设备，研发了放射源传感网络管理系统，实现精确的放射源监控，解决了工业放射性污染源被盗、丢弃、泄漏等危害问题。研发的辐射传感器可精确测量0.1-200μSv/h，比市场上同类产品更为精确，体积也仅约为同类产品的1/6。

（2）提出了基于颜色半径邻近域像素分类的彩色图像边缘检测技术，以及基于小波变换和轮廓波变换统计特性的视频图像分析技术。研制了智能油烟气体分析设备，实现了实时在线监控工业排放烟气浓度。

（3）提出了工业生产废水遥测感应技术，实时完成对污染物入口、深度处理过程、出口主要参数、处理设施负荷与运行状况进行测控，自动生成污染物的排放总量，全过程监管企业污染物处理，实现企业工业生产废水等污染源防控治一体化，解决只测不控、防控分离的问题。

（4）率先提出了集中与分散式煤层气产出水处理相结合的模式。研制了可移动式煤层气田产出水处理组合装置，提出了基于情景分析和层次分析的优化决策方法，首次开发了中国第一套煤层气田开发环境保护决策支持系统，解决了煤层气排采中的地下产出水污染应急决策问题。

该项目已成功应用于淮北芦岭煤矿、海安中丰合成纤维有限公司、海安中山合成纤维有限公司、北京九尊能源技术股份有限公司、北京奥瑞安能源技术开发有限公司和无锡大禹科技有限公司等，产生巨大的经济效益。近2年新增利润4297万元，节省开支6500万元。

同时，推广应用到滁州市、仪征市、溧阳市和扬州邗江区环保局、及四川省和无锡市核辐射环境管理监测站等管理部门，有效监管了环境污染源，降低了放射源丢失和泄漏的危害，减少了工业烟气和工业生产废水的排放，避免了煤层气开发过程中的地下产出水污染，保护了环境，社会效益显著。

环境污染直接威胁着人民生命健康和国家安全，中国政府始终把环境保护作为重中之重。在国家与省部级科技计划的资助下，该项目针对工业放射源、工业烟气、工业生产废水、煤层气开发地下产出水等的环境污染源监管问题，通过近十年的科研与技术攻关，突破了环境污染源在线监测与智能管理的关键技术，在放射源监测、油烟气体分析、工业生产废水防控治、煤层气产出水污染处理方面形成了自主知识产权，获授权国家发明/实用新型专利8/5件，计算机软件著作权15项，发表被SCI收录论文10篇。该成果可显著提高企业污染处理能力和中国各级政府环境监管水平。该成果主要创新：(1)发明了放射性物质传感监测技术、辐射位移传感探测技术、辐射身份识别绑定技术和危险探测联动报警技术，研制了在线辐射信号传感器、智能辐射信号处理终端和智能辐射信号巡检仪三款硬件设备，研发了放射源传感网络管理系统，实现精确的放射源监控，解决了工业放射性污染源被盗、丢弃、泄漏等危害问题。研发的辐射传感器可精确测量0.1-200μSv/h，比市场上同类产品更为精确，体积也仅约为同类产品的1/6。(2)提出了基于颜色半径邻近域像素分类的彩色图像边缘检测技术，以及基于小波变换和轮廓波变换统计特性的视频图像分析技术，研制了智能油烟气体分析设备，实现了实时在线监控工业排放烟气浓度。(3)提出了工业生产废水遥测感应技术，实时完成对污染物入口、深度处理过程、出口主要参数、处理设施负荷与运行状况进行测控，自动生成污染物的排放总量，全过程监管企业污染物处理，实现企业工业生产废水等污染源防控治一体化，解决只测不控、防控分离的问题。(4)率先提出了集中与分散式煤层气产出水处理相结合的模式，研制了可移动式煤层气田产出水处理组合装置，提出了基于情景分析和层次分析的优化决策方法，首次开发了中国第一套煤层气田开发环境保护决策支持系统，解决了煤层气排采中的地下产出水污染应急决策问题。该项目已成功应用于淮北芦岭煤矿、海安中丰合成纤维有限公司、海安中山合成纤维有限公司、北京九尊能源技术股份有限公司、北京奥瑞安能源技术开发有限公司和无锡大禹科技有限公司等，产生巨大的经济效益，近2年新增利润4297万元，节省开支6500万元；并推广应用到滁州市、仪征市、溧阳市和扬州邗江区环保局、及四川省和无锡市核辐射环境管理监测站等管理部门，有效监管了环境污染源，降低了放射源丢失和泄漏的危害，减少了工业烟气和工业生产废水的排放，避免了煤层气开发过程中的地下产出水污染，保护了环境，社会效益显著。