“互聯(lián)網(wǎng)＋”在環(huán)境監(jiān)控信息化建設(shè)中的實(shí)踐

李瑛 李樂安

摘要：文章介紹了“互聯(lián)網(wǎng)十”在環(huán)境監(jiān)控信息化建設(shè)中的實(shí)踐案例，闡述了信息化建設(shè)成果—“智慧環(huán)?！北O(jiān)控平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)，以及它在菏澤市智慧環(huán)保監(jiān)控指揮平臺(tái)的應(yīng)用情況。關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng);環(huán)境監(jiān)控;信息化;實(shí)踐創(chuàng)新

中圖法分類號(hào)：TP277文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Practice of “Internet+” in construction of environmental monitoringinformatization

LI Ying'，LI Lean 2

（1.Heze Environmental Monitoring Center，Heze，Shandong 274000，China;

2.Heze Water Group Co.，Ltd.，Heze，Shandong 274000，China）

Abstract：The article introduces the practical cases of “Internet+” in the construction of environmental monitoring informatization， and expounds the results of informatization construction-the technical framework of the “smart environmental protection” monitoring platform， and the application of the intelligent environmental protection monitoring and command platform in Heze City.

Key words：Internet，environmental monitoring， informatization， practical innovation

1技術(shù)架構(gòu)

1.1大數(shù)據(jù)支撐與業(yè)務(wù)平臺(tái)

為緊跟菏澤市生態(tài)環(huán)境管理需求，我們構(gòu)建了一套基于數(shù)據(jù)應(yīng)用的可擴(kuò)展平臺(tái)（圖1）。該平臺(tái)分為4個(gè)層次，包含4套規(guī)范體系，服務(wù)于各級(jí)政府、環(huán)保及不同市直部門和網(wǎng)格員、公眾、企業(yè)等不同參與者，實(shí)現(xiàn)“監(jiān)測監(jiān)管監(jiān)督”三網(wǎng)互聯(lián)管理，采用科學(xué)分析和強(qiáng)效管理并行的管理思路?？紤]到管理方式的發(fā)展和更新，以及后續(xù)運(yùn)維和擴(kuò)展，我們從不同維度建立了4套規(guī)范體系，包括標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系（用于環(huán)境要素統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化）、信息安全體系（保障應(yīng)用和數(shù)據(jù)的安全）、運(yùn)維保障體系（用于提升服務(wù)質(zhì)量）、網(wǎng)格化環(huán)境管理體系（用于落實(shí)閉環(huán)處置機(jī)制），在4套規(guī)范體系指導(dǎo)下，對(duì)平臺(tái)進(jìn)行分層建設(shè)。在4個(gè)層次中，第一層是數(shù)據(jù)匯聚層，用于集中各類環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù);第二層是支撐層，用于打造支撐應(yīng)用的軟硬件環(huán)境;第三層是大數(shù)據(jù)平臺(tái)，用于給具體應(yīng)用提供公共服務(wù)，包括地理信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)計(jì)算技術(shù)、工作流技術(shù)等[1];第四層是應(yīng)用層，用于實(shí)現(xiàn)管理和分析落地，從各個(gè)維度保障環(huán)境分析決策、落實(shí)網(wǎng)格監(jiān)管評(píng)估。

1.2基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

菏澤市“智慧環(huán)保”監(jiān)控指揮中心于2018年10月建設(shè)完成，建成了700平方米中心機(jī)房及配套輔助設(shè)施、3600平方米環(huán)境應(yīng)急指揮中心和70平方米視頻會(huì)議中心，中心機(jī)房配置41個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，采用了全國領(lǐng)先的節(jié)能制冷技術(shù)，建設(shè)了安全高效的供電保障系統(tǒng)，環(huán)保云平臺(tái)由50臺(tái)服務(wù)器、虛擬化管理平臺(tái)和高速存儲(chǔ)系統(tǒng)組成，可達(dá)到400核 CPU 計(jì)算和30萬億次150萬億次浮點(diǎn)運(yùn)算能力，以及220 TB 高速數(shù)據(jù)、110TB 空間數(shù)據(jù)和500 TB 視頻存儲(chǔ)能力。

1.3運(yùn)行模式

菏澤市“智慧環(huán)?！北O(jiān)管平臺(tái)集市、縣區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)于一體，橫向打通生態(tài)環(huán)境局、住建局、城管局等多個(gè)職能部門;縱向串聯(lián)市級(jí)指揮中心、11個(gè)區(qū)縣級(jí)指揮中心、168個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)指揮中心以及1045個(gè)網(wǎng)格員。該平臺(tái)建立了一套規(guī)范化管理機(jī)制，將菏澤市網(wǎng)格化環(huán)境監(jiān)測體系與“智慧環(huán)?！毕嗳诤?，以保障網(wǎng)格化監(jiān)管順暢、高效運(yùn)行，對(duì)環(huán)境質(zhì)量和治污措施落實(shí)情況實(shí)施24小時(shí)不間斷監(jiān)控，切實(shí)做到監(jiān)管責(zé)任無縫隙、全覆蓋[2]。

2運(yùn)行成效

2.1環(huán)境質(zhì)量

2019年，菏澤市 PM2.5平均濃度為57微克每立方米，同比改善1.7%;PM10平均濃度為112微克每立方米，同比改善5.9%;SO2平均濃度為14微克每立方米，同比持平;NO2平均濃度為33微克每立方米，同比改善8.3%;綜合指數(shù)為5.80，同比改善6.9%。

2019年，菏澤市四條省控以上河流斷面水質(zhì)分別為三類、四類、四類、四類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)照國家和省下達(dá)的年度水質(zhì)考核目標(biāo)，完成率100%。

2020年，菏澤市全年空氣優(yōu)良率為63.4%，同比增加13.8個(gè)百分點(diǎn);PM2.5平均濃度為53微克每立方米，同比改善7.0%;PM10平均濃度為99微克每立方米，同比改善11.6%;SO2平均濃度為11微克每立方米，同比改善21.4%;NO2平均濃度為30微克每立方米，同比改善9.1%;綜合指數(shù)為5.26，同比改善9.3%;重污染天數(shù)為12天，同比減少6天。2019～2020年秋冬季期間，菏澤市 PM2.5平均濃度為73微克每立方米，同比改善16.1%，重污染天數(shù)為13天，同比減少12天。

2020年，菏澤市洙趙新河、東魚河、新萬福河三條國考河流斷面水質(zhì)21項(xiàng)指標(biāo)全部達(dá)到了地表水三類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)良率100%。

2.2監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)

通過建立健全生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)對(duì)接標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制，進(jìn)行部門數(shù)據(jù)對(duì)接與交換共享，生態(tài)環(huán)境主題庫不斷完善，為菏澤市“智慧環(huán)?！北O(jiān)控平臺(tái)大數(shù)據(jù)分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。截至2021年初，菏澤市“智慧環(huán)?！北O(jiān)測網(wǎng)已接入21個(gè)國、省控空氣站，151個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)空氣站，58道路揚(yáng)塵監(jiān)測站，1027個(gè)建筑工地?fù)P塵監(jiān)測站，2305路建筑工地視頻，144路城管街頭視頻，3954家污染源企業(yè)，459家重點(diǎn)在線監(jiān)管企業(yè)，3574家電監(jiān)管平臺(tái)企業(yè)，6個(gè)遙感監(jiān)測點(diǎn)位，54個(gè)地表水站點(diǎn);固定污染源（養(yǎng)殖業(yè)、煤炭業(yè)、建材業(yè)、能源業(yè)企業(yè)、建筑工地）2071個(gè)，移動(dòng)污染源77984個(gè)，共計(jì)接入監(jiān)測點(diǎn)源94633個(gè)。

2.3“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)

隨著生態(tài)環(huán)保體制改革深化，充分應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新興信息技術(shù)，搭建了30萬億次規(guī)模的計(jì)算資源和云服務(wù)平臺(tái)，為菏澤市“智慧環(huán)?！北O(jiān)控平臺(tái)提供計(jì)算能力支撐和各類決策分析模型。提供了包括地理信息（GIS）、模型計(jì)算、數(shù)據(jù)報(bào)表、大數(shù)據(jù)采集、交換、存儲(chǔ)、計(jì)算等在內(nèi)的公共能力，能夠支撐業(yè)務(wù)平臺(tái)應(yīng)用。該平臺(tái)所提供的軟硬件支撐環(huán)境，預(yù)留了一定擴(kuò)展能力，能夠滿足業(yè)務(wù)擴(kuò)展需求。五大核心應(yīng)用統(tǒng)籌市、縣、鄉(xiāng)三級(jí)用戶需求，融合各行業(yè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測預(yù)警、網(wǎng)格監(jiān)管、應(yīng)急響應(yīng)、分析決策、公共服務(wù)及輿情監(jiān)控。

2.4典型應(yīng)用實(shí)例

2.4.1空氣質(zhì)量預(yù)警預(yù)報(bào)

菏澤市“智慧環(huán)?！北O(jiān)控平臺(tái)利用CAMx，CMAQ 等空氣質(zhì)量模型，輸出空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）、空氣質(zhì)量等級(jí)、六參數(shù)（ SO2，NO2，CO ，O3，PM2.5和 PM10）質(zhì)量濃度及首要污染物等預(yù)報(bào)結(jié)果，為預(yù)警預(yù)報(bào)提供決策支持[3]。此外，菏澤市“智慧環(huán)?！北O(jiān)控平臺(tái)將模型中的顆粒物識(shí)別技術(shù)（? Particulate? Source Apportionment Technology ，PSAT ）和臭氧識(shí)別技術(shù)（ Ozone Source Apportionment Technology ，OSAT）加以應(yīng)用，追蹤顆粒物與臭氧，快速準(zhǔn)確模擬污染物對(duì)本區(qū)域的污染物貢獻(xiàn)。

2.4.2空氣污染溯源分析

氣象條件一方面影響污染物的稀釋擴(kuò)散，另一方面與周邊區(qū)域污染物的中遠(yuǎn)距離傳輸有著密切關(guān)系。利用美國大氣海洋管理局（ National? Oceanic? and Atmospheric Administration ，NOAA）的空氣資源實(shí)驗(yàn)室和澳大利亞氣象局共同研發(fā)的 HYSPLIT （ Hybrid Single?ParticleLagrangian Integrated Trajectory）模型，研究顆粒物的傳輸路徑及可能的去向。該模型在處理不同氣象條件、多種物理過程和不同類型污染物排放源方面具有功能較為完整的輸送、擴(kuò)散和沉降模式，已得到國內(nèi)外的廣泛應(yīng)用。在“智慧環(huán)保”中融入 HYSPLIT 模型的前向軌跡、后向軌跡分析，為正確認(rèn)識(shí)大氣細(xì)顆粒物污染狀況提供重要數(shù)據(jù)，為對(duì)比研究和制定相應(yīng)污染控制措施提供參考依據(jù)。除此之外，對(duì)于區(qū)域內(nèi)污染物溯源分析，為探尋監(jiān)測點(diǎn)之間同一污染物的線性關(guān)系，利用最小二乘法擬合線性方程，結(jié)合風(fēng)向玫瑰圖、相關(guān)性系數(shù)等反向追蹤溯源分析，定位區(qū)域內(nèi)污染來源。

2.4.3網(wǎng)格化事件管理

菏澤市將網(wǎng)格化環(huán)境監(jiān)管體系與“智慧環(huán)保”相融合，以保障網(wǎng)格化監(jiān)管順暢、高效運(yùn)行。將信息化手段與菏澤市網(wǎng)格化環(huán)境監(jiān)管體系全面融合，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)，縱向打通各級(jí)網(wǎng)格間的信息通道，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一指揮調(diào)度、問題快速上報(bào)、任務(wù)快速下達(dá)的數(shù)字化網(wǎng)格管理;橫向打通各行業(yè)部門的環(huán)境數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境問題統(tǒng)一監(jiān)管和多部門聯(lián)防聯(lián)控。線上物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境狀況，線下網(wǎng)格員精準(zhǔn)執(zhí)法，實(shí)現(xiàn)所有事務(wù)的閉環(huán)管理。全面執(zhí)行環(huán)保事件下派任務(wù)、污染源小時(shí)超標(biāo)和日超標(biāo)報(bào)警處理任務(wù)、輿情監(jiān)控環(huán)保事件下派任務(wù)、核查巡查等任務(wù)。同時(shí)，管理過程全面留痕，使網(wǎng)格化環(huán)境監(jiān)管的運(yùn)行可量化、可考核、可監(jiān)督，推動(dòng)各項(xiàng)環(huán)境治理行動(dòng)的全面落地，切實(shí)改善環(huán)境質(zhì)量。

3經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)

3.1經(jīng)驗(yàn)

3.1.1服務(wù)核心工作

以環(huán)境質(zhì)量的根本性改善（質(zhì)量達(dá)標(biāo)）為目標(biāo)，全方位提高環(huán)保業(yè)務(wù)管理水平，為環(huán)保能力建設(shè)提供多層次、多渠道、從短期應(yīng)急到長期調(diào)控、從過程到目標(biāo)、從定性到定量的綜合服務(wù)和技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)環(huán)境污染防治的“精確監(jiān)測、精準(zhǔn)預(yù)測、精密溯源、精妙控制”，為地方政府從容應(yīng)對(duì)重大事件提供保障，提升環(huán)境質(zhì)量排名，最終實(shí)現(xiàn)環(huán)境污染的有效治理。全面提升菏澤市環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控質(zhì)量，為打贏全市藍(lán)天保衛(wèi)攻堅(jiān)戰(zhàn)、改善提高全市環(huán)境質(zhì)量、加快生態(tài)菏澤建設(shè)步伐提供全面支撐。

3.1.2解決實(shí)際問題

以“智慧環(huán)?！北O(jiān)控指揮中心為平臺(tái)，在菏澤市“四區(qū)”大氣污染防治工作指揮部的正確指揮下，督辦問責(zé)組、專家團(tuán)隊(duì)及五大戰(zhàn)區(qū)工作隊(duì)伍密切配合，菏澤市完成了2019～2020年冬防目標(biāo)。

3.1.3提高決策、管理、服務(wù)能力

該平臺(tái)整合監(jiān)測站點(diǎn)和其他系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，可向環(huán)境管理部門提供區(qū)域內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量的監(jiān)測、評(píng)價(jià)、分析服務(wù)，幫助掌握區(qū)域內(nèi)的環(huán)境空氣質(zhì)量狀況，發(fā)現(xiàn)污染特征狀況。環(huán)境監(jiān)測部門可全面、及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握空氣質(zhì)量變化，為環(huán)境監(jiān)督管理、污染控制提供依據(jù)。全面落實(shí)網(wǎng)格化監(jiān)管、提升環(huán)境質(zhì)量;構(gòu)建政府部門聯(lián)防聯(lián)控、社會(huì)參與多元共治的工作體系，打造大數(shù)據(jù)分析與共享平臺(tái);預(yù)警監(jiān)測與污染源管控為大氣環(huán)境治理提供強(qiáng)有力支撐;提升生態(tài)環(huán)境治理科學(xué)決策分析能力。

3.1.4提升工作效率

基于“智慧環(huán)?！北O(jiān)控指揮中心，建設(shè)覆蓋全市所有污染源的監(jiān)測網(wǎng)和覆蓋全市所有地域的網(wǎng)格化監(jiān)管網(wǎng)。形成“覆蓋全面、邊界清晰、職責(zé)明確、任務(wù)具體、處置及時(shí)”的大氣污染防治多級(jí)網(wǎng)格化管理體系。貫徹“全面覆蓋，突出重點(diǎn);屬地管理，責(zé)任到人;上下聯(lián)動(dòng)，部門協(xié)同”的原則，以重心下移、實(shí)時(shí)監(jiān)督為基礎(chǔ)，基于各部門之間的資源整合共享，做到監(jiān)管條塊聯(lián)動(dòng)，信息互通，提供協(xié)同處置于一體的業(yè)務(wù)體系功能。讓監(jiān)測無處不在，讓污染無處遁形，環(huán)境問題一“網(wǎng)”打盡，切實(shí)改善環(huán)境空氣質(zhì)量。其中，監(jiān)測預(yù)警功能是當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)超標(biāo)時(shí)，該平臺(tái)會(huì)按照預(yù)先設(shè)定的報(bào)警方式及時(shí)通知給相關(guān)人員以提醒處置。任務(wù)生成、處置、結(jié)案整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)全局監(jiān)控。該平臺(tái)與 APP 系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)協(xié)作，將報(bào)警、事件、巡查任務(wù)責(zé)任分配到個(gè)人，全面提升事件處置的有效率。

3.1.5業(yè)務(wù)協(xié)同

已初步形成政府部門聯(lián)防聯(lián)控、社會(huì)參與多元共治的工作體系。菏澤市“智慧環(huán)?！北O(jiān)控指揮中心縱向?qū)崿F(xiàn)對(duì)縣區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)的實(shí)時(shí)指揮，橫向?qū)崿F(xiàn)對(duì)環(huán)保、住建、城管等各職能部門的實(shí)時(shí)調(diào)度，從而實(shí)現(xiàn)工作過程可監(jiān)控、全程可追溯、公眾可監(jiān)督，實(shí)現(xiàn)綜合、動(dòng)態(tài)、事前、事中、事后相結(jié)合，打造一個(gè)全方位、多層次、規(guī)范化的信息化指揮中心。全面落實(shí)網(wǎng)格化監(jiān)管、提升環(huán)境質(zhì)量，構(gòu)建多級(jí)多部門聯(lián)動(dòng)一體的應(yīng)急響應(yīng)體系。

3.2教訓(xùn)

3.2.1加強(qiáng)職能部門數(shù)據(jù)對(duì)接

本著應(yīng)接盡接的原則，將菏澤市生態(tài)環(huán)境局及相關(guān)職能部門現(xiàn)有可接入的數(shù)據(jù)全部納入菏澤市“智慧環(huán)?！北O(jiān)控平臺(tái)，充分發(fā)揮其“智慧指揮”功能。

3.2.2加強(qiáng)市、縣、鄉(xiāng)3級(jí)平臺(tái)應(yīng)用

實(shí)現(xiàn)工作過程可監(jiān)控、全程可追溯、公眾可監(jiān)督，實(shí)現(xiàn)綜合、動(dòng)態(tài)、事前、事中、事后相結(jié)合，打造一個(gè)全方位、多層次、規(guī)范化的信息化指揮中心。

4總結(jié)

利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，逐步推進(jìn)菏澤市“智慧環(huán)?！北O(jiān)控指揮中心各項(xiàng)建設(shè)工作，圍繞總體規(guī)劃設(shè)計(jì)、方針路線、目標(biāo)成效，制定后期科學(xué)管理、深入應(yīng)用、工作計(jì)劃，加快菏澤市“智慧環(huán)保”監(jiān)控平臺(tái)可持續(xù)建設(shè)，打造“智慧環(huán)保”城市大腦，全面提高菏澤市生態(tài)環(huán)境治理能力。實(shí)現(xiàn)環(huán)境污染防治的“精確監(jiān)測、精準(zhǔn)預(yù)測、精密溯源、精妙控制”。全面提升菏澤市環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控水平，為打贏全市藍(lán)天保衛(wèi)攻堅(jiān)戰(zhàn)、改善提高菏澤市環(huán)境質(zhì)量、加快生態(tài)菏澤建設(shè)步伐提供全面支撐。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

李瑛（1970—），本科，研究員，研究方向：環(huán)境大數(shù)據(jù)分析、大氣環(huán)境監(jiān)測。