基于物聯大數據的實訓室室內環境風險管理及標準研究*

徐湛 梁建勝

(1.廣州市標準化研究院,廣東廣州 510110;2.東莞職業技術學院,廣東東莞 523808)

0 引言

專業實訓室是高職院校進行教學和科研活動的重要基地,是培養技能型人才的主要場所[1]。世界衛生組織公布的《2002年世界衛生報告》將室內空氣污染列為人類健康的十大威脅之一,人類有68%的疾病與室內空氣污染有關。

青少年處于生長發育階段,是對大氣污染最敏感的群體之一,與成人相比,其呼吸的空氣容量所占身體重量的比重更大,并且高職院校學生待在實訓室內學習和訓練的時間很長,保證其室內空氣質量,對其健康有著重要的意義。

1 實訓室室內環境管理現狀

目前我國在實訓室室內環境空氣質量管理上,缺乏系統、有效的風險防范措施,主要體現在以下兩個方面:

(1)監管部門對實訓室的驗收不針對實訓相關的設施設備。我國監管部門規定,所有新建、擴建和改建的民用建筑,在使用前都需要按照GB 50325－2020《民用建筑工程室內環境污染控制標準》進行檢測,符合標準要求才能驗收。但是該項檢測只針對民用建筑工程中主體材料和裝飾裝修材料產生的室內環境污染,通常高職院校都是在建筑主體完成驗收后才安裝實訓相關的設施設備,因此無法確定這些設施設備是否對室內環境造成了新的污染。

(2)常規的室內環境質量檢測不能持續有效掌握實訓室室內環境質量狀況。常規的室內環境質量檢測,通常是一次或多次抽樣,然后依據標準對取樣進行檢測分析。常規的室內環境質量檢測活動是分散的、間斷的,然而,空氣是運動的,是團狀擴散的,甲醛、TVOC、二氧化碳等污染隨時會發生變化,實訓設施設備的運行、顏料涂料的增加,也可能會產生新的污染,抽樣方式獲得的監測結果,其實并不能真實反映學生們實際學習和訓練時的室內環境質量狀況。

專業實訓室作為高職院校學生學習和實操的場所,可能會因為設備設施的安裝運行、學生的學習操作帶來意想不到的風險,開展實訓室室內環境風險管理,迫切需要連續性地進行室內空氣質量監測,及時發現問題,排除風險,才能把實訓室室內空氣質量風險降到可控的范圍內,還高職院校學生一個安全的成長環境。

2 室內環境標準現狀

2.1 國外室內環境標準現狀

1987年,WHO歐洲區域辦事處發表了《歐洲空氣質量指南》,其中包含28個化學空氣污染物的健康風險評估[2]。

美國1990年修訂的《清潔空氣法》,美國環保署(Environmental Protection Agency,EPA)2011年發布的《國立環境空氣質量標準》(National Ambient Air Quality Standards,NAAQS),都是室外空氣質量控制的強制執行文件,同樣也適用評價室內空氣質量。這兩份文件為了保護敏感個體(孩子,老人和哮喘病人等),謹慎地提出了室內污染物的濃度限制閾值。2015年,美國環保署更新《學校室內空氣質量推薦指南》,用于鑒定和處理學校現存或者潛在的空氣質量問題,但僅給出了部分室內空氣污染物的全國性建筑規范和標準作為參考,沒有規定具體的污染物限制閾值[3]。

國際標準化組織(International Organization for Standardization,簡稱為ISO)曾發布實施ISO 16000《室內空氣》系列標準,一共6個部分。

2.2 國內室內環境標準現狀

1988年6月1日,我國實施《中華人民共和國大氣污染防治法》。

我國先后發布實施的國家標準有:GB/T 16127－1995《居室空氣中甲醛衛生標準》、GB 9663等12種不同類別的公共場所衛生標準、GB/T 18883－2002《室內空氣質量標準》、GB/T 50378－2006《綠色建筑物評價標準》、GB 18580－2017等10項室內裝飾裝修材料有害物質限量標準和GB 50325－2020《民用建筑工程室內環境污染控制規范》。還發布實施了WS/T 182－1999《室內空氣中苯并(α) 芘衛生標準》、JC/T 2177－2013《硅藻泥裝飾壁材》、JG/T 528-2017《建筑裝飾裝修材料揮發性有機物釋放率測試方法—測試艙法》等行業標準。

3 基于物聯大數據實施室內環境風險管理

基于用物聯網、大數據、人工智能等信息技術,可通過長期監測、智能診斷、綜合治理來進行有效監測室內環境,及時判斷室內環境變化原因,使用聯動手段實現風險治理[4]。具體室內環境風險管理的解決思路如下:

長期監測:實訓室的室內環境特別是空氣是看不見和多變的,為了讓看不見的空氣變得看得見,并且能快速偵測到其變化的過程,需要引入在線傳感物聯技術,實現長期持續的監測,快速發現空氣相關風險。

智能診斷:不同類別的實訓室其發生風險的特點會有不同,針對不同實訓室建立不同的風險預警模型,并建立基于監督學習的人工智能算法,實現事前預測,事中快速偵,事后智能學的智能診斷信息化體系。

綜合治理:通過管理、智能聯動等手段，實現室內環境綜合治理。

4 實訓室室內環境風險管理系統

基于物聯大數據的實訓室室內環境風險管理系統可由兩部分組成:(1)環境在線監測設備,用來采集室內環境數據;(2)數據分析、評估和預警系統,用來分析和展示數據。

4.1 環境在線監測設備

環境在線監測設備安裝在實訓室內,使用不同的方法(高靈敏型電化學或其他方法)進行測量,獲得測量數據,并通過數據處理轉換后轉化為可識別的電信號,可實時感知室內空氣環境中影響人體健康的參數,包括溫度、濕度、噪聲以及二氧化碳、甲醛、有機揮發性氣體、PM2.5(細顆粒物)、PM10(顆粒物)等有害氣體[5]。

4.2 數據分析、評估和預警系統

智能分析,讀懂空氣:基于實時學生健康數據、歷史統計、周邊污染特征等大數據,智能分析,實現監測數據實時查詢、歷史數據圖表查詢,提前發現空氣污染隱患,形成異動警告[6]。

快速告警,隨時掌控:發現異動后,生成告警信息,通過短信、語音電話、郵件等通知實訓室管理員。同時開放接口,方便與監管部門系統對接。

聯動處理,及時消除隱患:與校園內的新風系統智能聯動,為原有設備安裝強勁大腦。如發現一些重大指標超標時,可通過自動啟動實訓室內通風設備進行處理,也可通知老師進行手動處理。

5 實訓室室內環境風險管理標準化建議

法規和標準作為實訓室室內環境風險管理的主要依據,貫穿工作的始終。法規主要回答“可為”還是“不可為”的問題,而標準則包含許多定量要求,主要回答“如何為”的問題,具有較強的可操作性[7]。

基于實訓室室內環境風險管理存在的問題,結合標準在實訓室室內環境風險管理過程中的作用,建議實訓室室內環境風險管理標準化工作從以下幾個方面開展。

(1)研制標準《實訓室室內環境風險管理系統建設要求》。

本標準可規定實訓室室內環境風險管理的一般要求、框架結構、硬件設施設備、信息系統、監測布點和數據展示。適用于實訓室室內環境風險管理系統的建設。

(2)研制標準《實訓室室內環境風險管理系統運行維護規程》。

本標準可規定如何對實訓室室內環境風險管理系統進行運行維護,包括人員要求、設備管理、運行管理和設備維護等要求。適用于實訓室室內環境風險管理系統的運行及日常維護管理。

(3)研制標準《實訓室室內環境風險管理系統服務要求》。

本標準可規定實訓室室內環境風險管理系統如何提供服務以及評價指標,包括空氣質量態勢感知評價、風險提示、空氣態勢感知報告和培訓服務等。適用于實訓室室內環境風險管理系統提供的服務。

6 結語

在現有研究基礎上進行動態評估,通過監控、測量、分析、反饋、聯動的方式對實訓室室內環境風險進行管理,再通過標準化措施使實訓室室內環境風險管理工作制度化、規范化和程序化,使成果可應用、可感知,使系統可操作,提高對實訓室室內環境風險的管理能力,為高職院校學生提供健康安全的學習訓練環境,保障其健康成長。