“互聯網＋”在環境監控信息化建設中的實踐

李瑛 李樂安

摘要：文章介紹了“互聯網十”在環境監控信息化建設中的實踐案例，闡述了信息化建設成果—“智慧環保”監控平臺的技術架構，以及它在菏澤市智慧環保監控指揮平臺的應用情況。關鍵詞：互聯網;環境監控;信息化;實踐創新

中圖法分類號：TP277文獻標識碼：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技術架構

1.1大數據支撐與業務平臺

為緊跟菏澤市生態環境管理需求，我們構建了一套基于數據應用的可擴展平臺（圖1）。該平臺分為4個層次，包含4套規范體系，服務于各級政府、環保及不同市直部門和網格員、公眾、企業等不同參與者，實現“監測監管監督”三網互聯管理，采用科學分析和強效管理并行的管理思路。考慮到管理方式的發展和更新，以及后續運維和擴展，我們從不同維度建立了4套規范體系，包括標準規范體系（用于環境要素統一化、標準化）、信息安全體系（保障應用和數據的安全）、運維保障體系（用于提升服務質量）、網格化環境管理體系（用于落實閉環處置機制），在4套規范體系指導下，對平臺進行分層建設。在4個層次中，第一層是數據匯聚層，用于集中各類環境相關數據;第二層是支撐層，用于打造支撐應用的軟硬件環境;第三層是大數據平臺，用于給具體應用提供公共服務，包括地理信息技術、大數據計算技術、工作流技術等[1];第四層是應用層，用于實現管理和分析落地，從各個維度保障環境分析決策、落實網格監管評估。

1.2基礎設施建設

菏澤市“智慧環保”監控指揮中心于2018年10月建設完成，建成了700平方米中心機房及配套輔助設施、3600平方米環境應急指揮中心和70平方米視頻會議中心，中心機房配置41個標準機柜，采用了全國領先的節能制冷技術，建設了安全高效的供電保障系統，環保云平臺由50臺服務器、虛擬化管理平臺和高速存儲系統組成，可達到400核 CPU 計算和30萬億次150萬億次浮點運算能力，以及220 TB 高速數據、110TB 空間數據和500 TB 視頻存儲能力。

1.3運行模式

菏澤市“智慧環保”監管平臺集市、縣區、鄉鎮于一體，橫向打通生態環境局、住建局、城管局等多個職能部門;縱向串聯市級指揮中心、11個區縣級指揮中心、168個鄉鎮級指揮中心以及1045個網格員。該平臺建立了一套規范化管理機制，將菏澤市網格化環境監測體系與“智慧環保”相融合，以保障網格化監管順暢、高效運行，對環境質量和治污措施落實情況實施24小時不間斷監控，切實做到監管責任無縫隙、全覆蓋[2]。

2運行成效

2.1環境質量

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分別為三類、四類、四類、四類水質標準，對照國家和省下達的年度水質考核目標，完成率100%。

2020年，菏澤市全年空氣優良率為63.4%，同比增加13.8個百分點;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%;綜合指數為5.26，同比改善9.3%;重污染天數為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21項指標全部達到了地表水三類水質標準，優良率100%。

2.2監測網絡

通過建立健全生態環境數據對接標準機制，進行部門數據對接與交換共享，生態環境主題庫不斷完善，為菏澤市“智慧環保”監控平臺大數據分析提供數據基礎。截至2021年初，菏澤市“智慧環保”監測網已接入21個國、省控空氣站，151個鄉鎮空氣站，58道路揚塵監測站，1027個建筑工地揚塵監測站，2305路建筑工地視頻，144路城管街頭視頻，3954家污染源企業，459家重點在線監管企業，3574家電監管平臺企業，6個遙感監測點位，54個地表水站點;固定污染源（養殖業、煤炭業、建材業、能源業企業、建筑工地）2071個，移動污染源77984個，共計接入監測點源94633個。

2.3“互聯網+”技術

隨著生態環保體制改革深化，充分應用物聯網、云計算、大數據等新興信息技術，搭建了30萬億次規模的計算資源和云服務平臺，為菏澤市“智慧環保”監控平臺提供計算能力支撐和各類決策分析模型。提供了包括地理信息（GIS）、模型計算、數據報表、大數據采集、交換、存儲、計算等在內的公共能力，能夠支撐業務平臺應用。該平臺所提供的軟硬件支撐環境，預留了一定擴展能力，能夠滿足業務擴展需求。五大核心應用統籌市、縣、鄉三級用戶需求，融合各行業平臺，實現監測預警、網格監管、應急響應、分析決策、公共服務及輿情監控。

2.4典型應用實例

2.4.1空氣質量預警預報

菏澤市“智慧環保”監控平臺利用CAMx，CMAQ 等空氣質量模型，輸出空氣質量指數（AQI）、空氣質量等級、六參數（ SO2，NO2，CO ，O3，PM2.5和 PM10）質量濃度及首要污染物等預報結果，為預警預報提供決策支持[3]。此外，菏澤市“智慧環保”監控平臺將模型中的顆粒物識別技術（? Particulate? Source Apportionment Technology ，PSAT ）和臭氧識別技術（ Ozone Source Apportionment Technology ，OSAT）加以應用，追蹤顆粒物與臭氧，快速準確模擬污染物對本區域的污染物貢獻。

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散，另一方面與周邊區域污染物的中遠距離傳輸有著密切關系。利用美國大氣海洋管理局（ National? Oceanic? and Atmospheric Administration ，NOAA）的空氣資源實驗室和澳大利亞氣象局共同研發的 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、擴散和沉降模式，已得到國內外的廣泛應用。在“智慧環保”中融入 HYSPLIT 模型的前向軌跡、后向軌跡分析，為正確認識大氣細顆粒物污染狀況提供重要數據，為對比研究和制定相應污染控制措施提供參考依據。除此之外，對于區域內污染物溯源分析，為探尋監測點之間同一污染物的線性關系，利用最小二乘法擬合線性方程，結合風向玫瑰圖、相關性系數等反向追蹤溯源分析，定位區域內污染來源。

2.4.3網格化事件管理

菏澤市將網格化環境監管體系與“智慧環保”相融合，以保障網格化監管順暢、高效運行。將信息化手段與菏澤市網格化環境監管體系全面融合，利用物聯網、大數據等先進技術，縱向打通各級網格間的信息通道，實現統一指揮調度、問題快速上報、任務快速下達的數字化網格管理;橫向打通各行業部門的環境數據，實現環境問題統一監管和多部門聯防聯控。線上物聯網實時監控環境狀況，線下網格員精準執法，實現所有事務的閉環管理。全面執行環保事件下派任務、污染源小時超標和日超標報警處理任務、輿情監控環保事件下派任務、核查巡查等任務。同時，管理過程全面留痕，使網格化環境監管的運行可量化、可考核、可監督，推動各項環境治理行動的全面落地，切實改善環境質量。

3經驗和教訓

3.1經驗

3.1.1服務核心工作

以環境質量的根本性改善（質量達標）為目標，全方位提高環保業務管理水平，為環保能力建設提供多層次、多渠道、從短期應急到長期調控、從過程到目標、從定性到定量的綜合服務和技術支撐，實現環境污染防治的“精確監測、精準預測、精密溯源、精妙控制”，為地方政府從容應對重大事件提供保障，提升環境質量排名，最終實現環境污染的有效治理。全面提升菏澤市環境監測監控質量，為打贏全市藍天保衛攻堅戰、改善提高全市環境質量、加快生態菏澤建設步伐提供全面支撐。

3.1.2解決實際問題

以“智慧環保”監控指揮中心為平臺，在菏澤市“四區”大氣污染防治工作指揮部的正確指揮下，督辦問責組、專家團隊及五大戰區工作隊伍密切配合，菏澤市完成了2019～2020年冬防目標。

3.1.3提高決策、管理、服務能力

該平臺整合監測站點和其他系統的監測數據，可向環境管理部門提供區域內環境空氣質量的監測、評價、分析服務，幫助掌握區域內的環境空氣質量狀況，發現污染特征狀況。環境監測部門可全面、及時、準確地掌握空氣質量變化，為環境監督管理、污染控制提供依據。全面落實網格化監管、提升環境質量;構建政府部門聯防聯控、社會參與多元共治的工作體系，打造大數據分析與共享平臺;預警監測與污染源管控為大氣環境治理提供強有力支撐;提升生態環境治理科學決策分析能力。

3.1.4提升工作效率

基于“智慧環保”監控指揮中心，建設覆蓋全市所有污染源的監測網和覆蓋全市所有地域的網格化監管網。形成“覆蓋全面、邊界清晰、職責明確、任務具體、處置及時”的大氣污染防治多級網格化管理體系。貫徹“全面覆蓋，突出重點;屬地管理，責任到人;上下聯動，部門協同”的原則，以重心下移、實時監督為基礎，基于各部門之間的資源整合共享，做到監管條塊聯動，信息互通，提供協同處置于一體的業務體系功能。讓監測無處不在，讓污染無處遁形，環境問題一“網”打盡，切實改善環境空氣質量。其中，監測預警功能是當監測數據超標時，該平臺會按照預先設定的報警方式及時通知給相關人員以提醒處置。任務生成、處置、結案整個過程實現全局監控。該平臺與 APP 系統聯動協作，將報警、事件、巡查任務責任分配到個人，全面提升事件處置的有效率。

3.1.5業務協同

已初步形成政府部門聯防聯控、社會參與多元共治的工作體系。菏澤市“智慧環保”監控指揮中心縱向實現對縣區、鄉鎮的實時指揮，橫向實現對環保、住建、城管等各職能部門的實時調度，從而實現工作過程可監控、全程可追溯、公眾可監督，實現綜合、動態、事前、事中、事后相結合，打造一個全方位、多層次、規范化的信息化指揮中心。全面落實網格化監管、提升環境質量，構建多級多部門聯動一體的應急響應體系。

3.2教訓

3.2.1加強職能部門數據對接

本著應接盡接的原則，將菏澤市生態環境局及相關職能部門現有可接入的數據全部納入菏澤市“智慧環保”監控平臺，充分發揮其“智慧指揮”功能。

3.2.2加強市、縣、鄉3級平臺應用

實現工作過程可監控、全程可追溯、公眾可監督，實現綜合、動態、事前、事中、事后相結合，打造一個全方位、多層次、規范化的信息化指揮中心。

4總結

利用大數據分析技術，逐步推進菏澤市“智慧環保”監控指揮中心各項建設工作，圍繞總體規劃設計、方針路線、目標成效，制定后期科學管理、深入應用、工作計劃，加快菏澤市“智慧環保”監控平臺可持續建設，打造“智慧環保”城市大腦，全面提高菏澤市生態環境治理能力。實現環境污染防治的“精確監測、精準預測、精密溯源、精妙控制”。全面提升菏澤市環境監測監控水平，為打贏全市藍天保衛攻堅戰、改善提高菏澤市環境質量、加快生態菏澤建設步伐提供全面支撐。

參考文獻：

[1]張明.環境監測信息化建設現狀及優化措施初探[J].環境與發展，2017，27（8）：179+185.

[2]董琰瑜，彭紹娟.對環境監測信息化建設工作的思考[J].民營科技，2018（2）：74.

[3]馬婷.對環境監測信息化建設的研究[ J].環境與發展，2017，29（7）：173+175.

作者簡介：

李瑛（1970—），本科，研究員，研究方向：環境大數據分析、大氣環境監測。