基于大數據應用的環境信息監測技術研究

郝世宏 山西省晉中市環境保護局

隨著環境問題的日益突出和人們對環境問題的日益重視，各類環境監測數據的日益增多，以往利用計算機技術對數據的簡單收集已經不能滿足當前環保工作的要求，環境監測是環境管理的基礎，也是環保部門的立足之本。環境監測數據應用于環境管理、環境執法、環保決策，如何采集數據、如何保證數據的質量、如何利用計算機技術對監測數據實現全方位監管并應用，是我們目前急需解決的難題。

1.環境監測數據的采集技術及特點

隨著科學的發展，用肉眼去感知環境污染現象和污染程度，已經不能滿足環保工作的需要，需要借助計算機科學技術，利用傳感器技術、計算機技術、通訊技術，實時監測污染物濃度和環境空氣環境質量，并將監測數據傳輸到環境監管平臺，作為環保部門對環境質量的評價、管理和執法依據。近年來已應用到實際工作中的環保信息系統，不僅涵蓋對廢氣企業、廢水企業污水處理廠等污染的自動監控，還涵蓋了對環境空氣、飲用水源地、河流斷面、噪聲、重金屬等環境質量的在線監測。

利用環保信息系統實現對污染源數據的監測、收集和處理的過程中，需要優先考慮監測數據的準確性。為實現這一目的，需要借助計算機科學技術利用標準物質對現場端的自動監測儀器進行周期性校準、標定。例如污染源監管系統中，可以實現對各監測點監測數據的實時監控，正常數據和超標數據區分顯示。可以查詢單個站點的實時數據、企業的生產狀態和儀器運行狀態等信息，還具備調用視頻、歷史數據、站點信息功能，實現了數據超標報警、實時發布、查詢統計、監控交流、有效性審核、聯網驗收等功能。借助計算機技術，這些環境監測系統采用模塊化設計，各系統之間既相互獨立又可組合配置。環境監測系統不僅實現了對自動監控數據的采集、傳輸、存儲、分析、統計與發布的全過程管理，而且對監測數據進行了濃度挖掘與應用，為環境保護主管部門科學決策提供依據。同時，系統還可以具備手機版、微信版應用，借助無線通訊技術，可以隨時隨地隨身查詢監測數據和接收報警信息。

2.環境監測數據的質量控制

隨著近年來人們對生態環境需求，國家對環境保護工作的監管更為嚴格，環境污染行為和人為干擾篡改監測數據行為時有發生。保證環境監測數據質量，有效預防人為干擾、篡改自動監測數據等弄虛作假現象的發生，是我們當下迫切需要解決的問題。

2.1 如何確保自動監控儀器正常運行

例如在污染源自動監控工作中，企業現場端自動監測儀器都標配有標準氣體和標準液體等，監測儀器會利用自身設置程度，每周對儀器進行自行校準，及時將由于運行造成的監測誤差復位，結合每周第三方運營人員的手工復位，保證自動在線監測儀器的正常運行和監測數據的準確性。

2.2 預防人為干擾設備

我們利用計算機信息技術建成自動監測設備動態管控系統，將自動監測設備與數采儀直連，利用數采儀進行數據計算，實現對自動監測設備監測數據、工作參數、運行狀態“三同時”監控。建設污染源站房智能咨詢機構系統、視頻監控系統、超標留校系統，有效切斷擅自修改設備工作參數等人為造假途徑，及時發現造假行為并固定證據，提高污染源自動監測數據質量，為環境監管、超標處罰、總量減排等環保決策工作提供準備的數據支撐。

2.3 數據的有效性審核

在日常監測中，由于受設備故障、網絡通訊質量及其他一些突發、偶然事件的影響，導致少量監測數據不符合國家對自動監測數據質量控制的相關規定，需要對傳輸到系統平臺的數據進行有效性檢查和審核。因此需要按照國家生態環境部對自動監測數據質量控制的相關規范實施數據審核的監管平臺，實現對污染源、環境空氣原始自動監測數據進行修約、補錄、無效數據處理、異常數據處理等審核工作。通過系統能進一步提高數據的質量，使監測數據能真實反映出環境現狀與變化趨勢以及污染源排放的現狀和變化趨勢。

2.4 數據的安全傳輸

在污染源自動監控數據傳輸過程中，在線監控（監測）儀器儀表與數采儀之間采用RS-485串行通訊標準進行數據傳輸，再由數采儀通過無線傳輸方式實現數據上傳至監控平臺通訊服務器。隨著通訊技術的不斷改進，近年來各大通訊公司均提供全光路接入數據專線方式、提供基于TD-LTE技術4G網絡服務以及物聯網傳輸技術等。在數據的傳輸過程中，在物理上采取與互聯網進行隔離的方式，在傳輸架構上采用分布式點站點建設，采用加密技術、無線傳輸協議，實現數據傳輸專線“雙回路”。

以往利用傳感器監測的模擬量數據在傳輸過程中會受到外界各種影響，導致監測數據出現誤差，影響歸終計算機結果。但隨著計算機技術的不斷發展，監測數據利用計算機技術轉換成數字量數據，有效地保證數據的真實性。目前的數據采集設備均具備數據續傳功能、斷電保護功能，有效保證了由于意外斷電、傳輸線路故障造成數據的缺失，有效保證了監測數據的完整性、穩定性和準確性。

3.環境監測數據的應用

3.1 建設數據中心

隨著計算機技術的發展，在環境領域里建成諸如污染源自動監控系統、機動車尾氣監測系統、實驗室監測業務管理系統、放射源在線監管系統、排污許可證管理系統等等環境業務系統，建設數據中心，實現眾多系統數據的融合是有效利用好數據的最佳方法。建設環境數據中心，根據統一規范、標準、事例和集成各種環境業務數據，經過分析、挖掘等處理，構建環境信息資源數據的存儲中心、管理中心、共享服務中心和決策中心，創造一個環境信息智慧中心，為環境管理、環境評價和科學決策提供輔助支撐和數據基礎。

3.2 綜合應用數據

以基礎地理數據為支撐，依托GIS平臺，融合各類環保業務數據，建立環境專題圖、以直觀、形象的方式展示環境和污染源的空間分布規律，實現GIS數據與環境數據的集成管理、查詢統計、空間分析、專題分析等綜合展示功能，方便用戶及時準確的了解和掌握環境污染變化現狀的趨勢。還可以數據中心為依托，建設包括風險源防控、環境應急管理、指揮調度和后期評估在內的綜合性環境安全預警與應急指揮系統，全面提升環境應急管理效能，為環境管理、環境規劃、宏觀決策提供技術支撐。

4.結論

利用計算機技術搭建智慧環保平臺，實現環境監測監控數據的現代化和環境管理的智慧化，達到“測得準、傳得快、搞得清、管得好”的一種狀態，為評價區域環境質量總體水平和發展趨勢、科學制定環境污染防治規劃、生態環境建設等提供有力的數據支撐和技術支持，從而推進信息資源的共享，形成環境信息化總體發展框架，最終達到實現“環境信息化”的戰略高度。