遼陽市重點(diǎn)污染區(qū)域大氣污染智慧化管控系統(tǒng)

◎張國

一、背景與現(xiàn)狀

遼陽太子河區(qū)是遼陽市污染最重的地區(qū)，該區(qū)域內(nèi)有1個(gè)環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測站，2019年監(jiān)測結(jié)果顯示，鐵西工業(yè)園點(diǎn)位PM2.5濃度為遼陽市第1高值、全省第8高值，被列為2020年遼寧省大氣污染重點(diǎn)區(qū)域。

重點(diǎn)區(qū)域北起北段線、振興路，南至賈雙樹村、朝光村、楊林子村；西起沈海高速，東至沈大鐵路線，面積約32平方公里。區(qū)域內(nèi)有鐵西街道和祁家鎮(zhèn)2個(gè)街道（鄉(xiāng)鎮(zhèn)）。主要污染成因如下：

1.城中（郊）村散煤燃燒排放污染：區(qū)域內(nèi)有朝光村、楊林子村、賈雙樹村、石橋子村、徐往子村、光輝村、大林子村、瓦窯子村、道西莊村、景爾屯村、下王家村、北園村等12個(gè)城郊村，共3553戶，年散煤用量約4420噸。

2.秸稈焚燒污染：區(qū)域內(nèi)有大量農(nóng)田，散煤燃燒和秸稈焚燒量較大。

3.道路揚(yáng)塵和機(jī)動(dòng)車尾氣排放污染：區(qū)域內(nèi)有沈海高速、繁榮路、振興路等主要交通干道，大貨車較多，揚(yáng)塵及尾氣排放量較大。

根據(jù)遼陽市二污普名單和2016年遼陽污染源清單內(nèi)容分析，目前該重點(diǎn)區(qū)域由于工業(yè)改造，燃煤鍋爐已經(jīng)全部取替，散煤燃燒和秸稈焚燒是造成嚴(yán)重的大氣污染主要因素。

遼寧省、市政府每年在春季和秋冬季都投入大量的人力物力財(cái)力開展管控工作。目前針對散煤燃燒，政府已經(jīng)出臺(tái)政策，利用集中供熱和電取暖等方式，改善大氣環(huán)境，取得了一定成績；針對秸稈焚燒的監(jiān)管監(jiān)測方式主要有衛(wèi)星遙感、人員巡邏兩種，衛(wèi)星遙感能發(fā)現(xiàn)一些較大型的火點(diǎn)，但眾多小型火點(diǎn)衛(wèi)星遙感卻很難發(fā)現(xiàn)；組建巡邏隊(duì)對農(nóng)田進(jìn)行巡邏，但由于點(diǎn)多面廣，管理人員數(shù)量不足，目視區(qū)域有限，輪班值守壓力大，監(jiān)管效率不高，秸稈焚燒屢禁不止。甚至高壓之下，村民選擇在夜間焚燒秸稈，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)焚燒人員，缺乏證據(jù)，難以進(jìn)行責(zé)任追溯。

二、研究思路及主要內(nèi)容

根據(jù)遼寧省大氣污染重點(diǎn)區(qū)域監(jiān)管工作需求，擬實(shí)施智慧化管控項(xiàng)目，建設(shè)煙氣報(bào)警監(jiān)控平臺(tái)，利用鐵塔公司基站等設(shè)施布放監(jiān)控終端和紅外攝影技術(shù)，對重點(diǎn)區(qū)域優(yōu)先實(shí)時(shí)監(jiān)控。經(jīng)初步篩查，監(jiān)控太子河區(qū)重點(diǎn)區(qū)域需設(shè)立8個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，全部建成后，預(yù)計(jì)可監(jiān)控面積約20平方公里。

（一）總體框架

利用更精細(xì)化、科學(xué)化手段解決露天散煤燃燒和秸稈焚燒監(jiān)管工作中滯后、時(shí)效性差、查處難度大等問題，采用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，利用鐵塔公司基站等設(shè)施，依托視頻監(jiān)控系統(tǒng)對重點(diǎn)區(qū)域、涉農(nóng)區(qū)域和秸稈火點(diǎn)高發(fā)區(qū)域開展24小時(shí)全天候監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對涉農(nóng)區(qū)域和重點(diǎn)區(qū)域露天焚燒事件的全方位、全天候智能識別，對露天焚燒監(jiān)管工作起到及時(shí)發(fā)現(xiàn)、立即處理、及時(shí)處罰的效果。總計(jì)建設(shè)四部分內(nèi)容：

1.完善應(yīng)用支撐平臺(tái)，利用遼寧省遼陽生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心已有的數(shù)據(jù)資源，支撐散煤燃燒和秸稈焚燒監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用；建設(shè)地理信息平臺(tái)，利用高精度谷歌地圖，能實(shí)時(shí)顯示監(jiān)控節(jié)點(diǎn)分布、報(bào)警信息分布、網(wǎng)格人員巡查軌跡、時(shí)空統(tǒng)計(jì)信息等，給管理人員指揮、決策提供直觀的依據(jù)。

2.針對8個(gè)重要監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，利用鐵塔公司站址，安裝煙霧報(bào)警器和高清攝像頭，并利用AI智能算法實(shí)現(xiàn)對火苗、煙霧的實(shí)時(shí)監(jiān)測、預(yù)警報(bào)警。

3.建設(shè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)視頻流媒體的實(shí)時(shí)采集和傳輸。

4.建設(shè)監(jiān)督管理軟件平臺(tái)，結(jié)合網(wǎng)格化管理思想，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控報(bào)警、事件登記跟蹤、網(wǎng)格巡視采集、專項(xiàng)信息管理、信息統(tǒng)計(jì)查詢、績效評價(jià)管理。

（二）進(jìn)程安排

總體進(jìn)程分4個(gè)階段：

1.準(zhǔn)備階段（30天）

監(jiān)測數(shù)據(jù)收集、整理、分析，現(xiàn)場踏勘調(diào)研，地圖繪制；

主要著手組織機(jī)構(gòu)籌建小組組建；

編制建設(shè)和實(shí)施方案，完成評審及報(bào)批立項(xiàng)等工作；

組織項(xiàng)目的招投標(biāo)工作；

2.建設(shè)階段（30天）

組織相關(guān)承建單位進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、設(shè)備安裝施工、應(yīng)用軟件開發(fā)建設(shè)、系統(tǒng)集成建設(shè)等。

3.聯(lián)調(diào)與試運(yùn)行階段（30天）

著手協(xié)調(diào)相關(guān)承建單位進(jìn)行系統(tǒng)上線前的聯(lián)調(diào)測試；

4.驗(yàn)收階段（30天）

項(xiàng)目初驗(yàn)；

試運(yùn)行后，項(xiàng)目終驗(yàn)。

三、技術(shù)分析

視頻監(jiān)控和AI智能識別采用如下技術(shù)路線：系統(tǒng)基于深度學(xué)習(xí)的煙霧智能識別和紅外熱成像技術(shù)，主動(dòng)識別出散煤燃燒和秸稈焚燒火點(diǎn)，幫助環(huán)保部門用戶及早、智能地發(fā)現(xiàn)問題。同時(shí)，系統(tǒng)可結(jié)合攝像機(jī)鏡頭的俯仰角、方位角、焦距及站點(diǎn)的地理位置信息（經(jīng)緯度）等信息，計(jì)算出火點(diǎn)的精確位置，實(shí)現(xiàn)火點(diǎn)精確自動(dòng)定位。

軟件監(jiān)管平臺(tái)采用如下技術(shù)路線：采用B/S架構(gòu)和C/S架構(gòu)相結(jié)合的方式，支持PC電腦、移動(dòng)手機(jī)（Android和IOS）、微信端等多種終端，適應(yīng)不同用戶及多種應(yīng)用場景。

采用面向服務(wù)架構(gòu)的技術(shù)路線：面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA）是一個(gè)組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元（服務(wù)）通過服務(wù)之間定義的接口和契約聯(lián)系起來。接口采用中立的方式進(jìn)行定義，獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語言，使得構(gòu)建在各種系統(tǒng)中的服務(wù)可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互，并能支持電腦、手機(jī)等多種終端。

采用基于XML信息交換標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)路線：軟件系統(tǒng)與外部系統(tǒng)之間采用標(biāo)準(zhǔn)的XML語言進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的透明性，易讀性，提高數(shù)據(jù)交互的安全性、可靠性、靈活性、可擴(kuò)展性，同時(shí)XML與平臺(tái)開發(fā)語言無關(guān)，是易異構(gòu)系統(tǒng)之間互聯(lián)互通的國標(biāo)同行標(biāo)準(zhǔn)。

四、研究成果

遼陽市重點(diǎn)污染區(qū)域大氣污染智慧化管控系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)以下功能：

1.全天候監(jiān)控：對有可能發(fā)生露天焚燒的涉農(nóng)區(qū)、鄉(xiāng)村、園區(qū)、城鎮(zhèn)和重點(diǎn)禁燒區(qū)域進(jìn)行24小時(shí)全天候監(jiān)控，方便監(jiān)控中心值班人員掌握現(xiàn)場實(shí)時(shí)情況。

2.及時(shí)發(fā)現(xiàn)并定位火點(diǎn)：為避免散煤燃燒和秸稈焚燒對大氣環(huán)境造成大范圍影響，預(yù)防嚴(yán)重的火災(zāi)事件，生態(tài)環(huán)境等相關(guān)部門需及早掌握散煤燃燒和秸稈焚燒火點(diǎn)信息，監(jiān)控系統(tǒng)需能及時(shí)將火點(diǎn)位置信息告知值班人員。

3.火情智能告警及推送：系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)火點(diǎn)之后，需后臺(tái)進(jìn)行人工確認(rèn)，并將火情信息高效、便捷地通知給相關(guān)責(zé)任人（包括：區(qū)域指定負(fù)責(zé)人、火點(diǎn)附近的巡邏人員等），以便相關(guān)責(zé)任人趕赴現(xiàn)場處理，防止事態(tài)擴(kuò)大化以致對大氣或社會(huì)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，現(xiàn)場人員需要上報(bào)滅火情況給生態(tài)環(huán)境部門。

4.責(zé)任追溯：需做好對散煤燃燒和秸稈焚燒火點(diǎn)發(fā)生過程做好監(jiān)控記錄，方便事后尋找相關(guān)人員進(jìn)行教育、追責(zé)及處罰。

遼陽市重點(diǎn)污染區(qū)域大氣污染智慧化管控系統(tǒng)以上述功能為基礎(chǔ)，利用高清攝像頭、AI智能算法實(shí)現(xiàn)散煤燃燒和秸稈焚燒的24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測預(yù)警，并建設(shè)軟件平臺(tái)，和網(wǎng)格化管理、監(jiān)管執(zhí)法緊密結(jié)合，在生態(tài)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，將會(huì)大幅度提高智慧城市和數(shù)字城市的管理水平。