工地環境在線大數據監測實踐簡析

姚健 金衛華 黃霜筱

1,上海聯通大數據中心

2,上海聯通產業互聯網中心

工地環境在線大數據監測實踐簡析

姚健1金衛華2黃霜筱1

1,上海聯通大數據中心

2,上海聯通產業互聯網中心

在挖掘數據價值、協助政府進行污染治理的決策與管理中，治理揚塵的環境質量現場監控系統應勢而生。該系統的社會效用良好，技術創新成功推廣復制。

大氣環境；監控平臺；大數據分析

Abstract: Site quality online monitoring system of treating dust comes into existence when digging data value, helping government decision and management for pollution governance. Online big data monitoring system has excellent social effectiveness and its innovative technologies are successful to be reproduced and promoted.

Key words: Atmosphere Environment, Monitoring Platform, Big Data Analysis

面對我國大氣污染的嚴峻形勢，以可吸入物顆粒（PM10）、細顆粒物（PM2.5）為特征污染物的區域性大氣環境問題日益突出。隨著工業化、城鎮化的深入推進，能源資源消耗持續增加，大氣污染防治壓力繼續加大。為切實改善空氣質量，我國持續出臺治理大氣污染的方針計劃，并將其作為重點工作內容加以實施。2013年國務院制定《大氣污染防治行動計劃》，目標到2017年全國地級及以上城市可吸入顆粒物濃度比2012年下降＞10%。2014年3月，李克強總理在政府工作報告中鄭重指出：“我們要像對貧困宣戰一樣，堅決向污染宣戰。”2016年3月5日第十二屆全國人民代表大會第四次會議指出需加大環境治理力度重拳治理大氣霧霾問題。

然而，霧霾問題的監管過程實屬不易，并且其監管現狀也不容樂觀。原因在于監管對象種類多、更新頻繁，地域、時域分布離散，難以集中監管與執法；監測站點少，缺乏輔助節點進行網絡支撐，只能進行點的監測，不能形成面的監測；由于國控空氣質量監測采用振蕩天平設備或β射線設備，測量周期長，無法實現在線監測，無法滿足道路監測、施工現場監測等具有突發性特征的監測場合；建設成本高，設備笨重，無法實現大規模應用及便攜式要求；監測數據缺乏共享，難以實現多部門聯合執法。

針對于以上多項監管問題的出現，2015年7月，習近平總書記明確指出，要推進全國生態環境監測數據聯網共享，開展生態環境大數據分析。2016年3月環保部印發了《生態環境大數據建設總體方案》，指出要充分運用大數據、云計算等現代信息技術手段,全面提高生態環境保護綜合決策、監管治理和公共服務水平，加快轉變環境管理方式和工作方式。在大數據治理環境問題方面，國內外已進行了相應的探索。美國環保局（EPA）早已建設大數據系統，系統內包含了80多萬臺受環保局監管的大氣固定污染源、污水排放源及有害廢物產生與處理設施的情況，該系統較好地實現了在全國范圍內對污染物的管理。在國內，聯通與內蒙古自治區環保廳合作，共同進行了內蒙古重污染天氣預報預警系統的探索嘗試。

為了進一步挖掘數據價值，協助政府進行污染治理的有效決策和管理，真正實現環保用大數據說話，我公司研制成功智慧化治理揚塵的環境質量現場監控系統。該系統著重監測PM2.5污染物的重要載體——揚塵，系統集成了傳感器、物聯網和云計算技術，實現了實時、遠程、自動監控顆粒物濃度，可讓政府管理部門和企業進行多終端訪問，是創新的智慧城市應用之一。

工地環境大數據監控系統利用固定式在線監測儀和移動式在線監測儀對施工現場環境進行實時監測，通過3G/4G窄帶物聯網（NB-IoT）將現場采集的數據和圖片上傳到云平臺，監控平臺顯示實時數據，并與行業標準進行比較，如PM2.5、PM10、SPM以及噪聲污染指標，形成報表。系統更支持 iPad、 智能手機和P網C端通過公網隨時隨地訪問各個設備的實時監測數據、圖像和視頻，為監管部門、使用部門員工以及建筑企業提供有效數據服務。在該技術方案中，數據的采集使用世界領先的物聯網技術——窄帶物聯網NB-IoT。NB-IoT具有廣覆蓋、低功耗和低成本的特點。窄帶物聯網比通常2G覆蓋增強20 dB，可多穿透1～2堵墻，地下和水下信號覆蓋有保障。采集終端可支持5～10年不更換電池，且網絡結構簡單，終端維護便捷。采用窄帶物聯網技術使得系統中的在線檢測儀可以更精確地收集到顆粒物濃度數據，并且可保證監測儀超長時間待機和便捷的維護。

工地環境大數據監控平臺主要有實時監控、報警提醒、視頻取證和統計分析的功能。 施工現場實時監控功能包括揚塵監控、噪聲監控、視頻監控、氣象數據監控和設備位置監控。所有數據每60″上報一次，24 h實時在線。當揚塵數據或噪聲數據超標時，設備離線時，平臺會啟動告警功能，并通過現場攝像頭360°錄制現場超標情況視頻，把實時數據、現場圖片、污染源的地址等信息傳送至管理者頁面，方便其進行快速處理。平臺還提供揚塵實時排名、噪聲實時排名，揚塵分析、噪聲分析為住建和環保部門提供實時遠程監測和遠程取證手段，也為建筑企業落實自檢自查提供了有效途徑。

工地環境大數據監控系統具有靈活和統一的特點。（1）在數據采集層，系統采集到的數據統一通過窄帶物聯網存儲在云平臺上，數據庫格式、接口標準、評級標準統一。（2）在數據分析層，可實現不同區域、不同施工階段、不同工地、不同道路的排名，并可以通過指揮中心大屏和手機APP等多種終端展現數據可視化成果。（3）在應用層面，該系統可服務多種用戶，如政府環保管理部門、建筑企業和社會公眾，真正實現工地環境監測信息公開。

以工地環境大數據監測系統為基礎，可構建面向政府的環境執法管理系統、環境應急指揮系統，面向公眾的環保信息服務平臺,面向企業的環境在線監測系統。在建筑工地、道路揚塵、化工污染企業和露天堆場等大氣污染數據源設置在線監測儀，通過窄帶物聯網實時上傳到云平臺，通過一定數據分析，提供揚塵、噪聲的實時排名供建筑企業進行自查自檢。住建和環保部門可建立監測數據共享系統，將監測數據經過業務化處理后，變為執法依據。管理人員可以通過系統管理平臺針對污染企業、環境法規以及執法任務等進行管理。執法人員可以通過手持移動執法終端，進行外出檢查執法操作，獲取所有執法相關的數據信息并出具處罰決定。此外，該平臺可結合其他的環境數據，通過大數據建模、大數據分析，如生態環境質量、污染源、污染物、環境承載力等數據的關聯分析，向決策管理層輸出環境風險評估報告，根據需要形成定量化、可視化、針對性的評估結果。

由于工地環境大數據監測系統具有多終端展現的功能。政府可開放監測系統的APP端給社會公眾，做到環境質量信息的實時共享。社會公眾可通過手機GPS定位自己的位置，看到APP中以列表、地圖、柱狀圖、折線圖等多種形式展示呈現的當地環境數據信息。

在上海市政府和市環保局的政策支持下，以及住建委、交通委、綠化市容局的連續推動下，目前上海所有工地均已安裝了這套系統。

截至2017年6月底，在上海已完成在線監測系統安裝的工地有735個、碼頭134個、堆場13個、攪拌站142個、道路427個，共計監測點1 451個。從2016年10月1日新環保法實施以來，該系統被納入地方執法條例，開始正式執法使用，已經開出了工地整改處罰第一單。

從社會效用視角看，工地環境在線監測系統為政府提供了創新的管理方式，結合多維度數據，根據建委、環保、交通、綠化市容等部門監管職能提供定制數據應用模式，實現多部門聯合監管。從人防到技防，采用物聯專網和云計算技術，改變傳統的人工抽檢、巡檢、月檢方式，減少層層上報的關系，使各政府部門和管理層級的工作更實時高效。通過統計分析，分區域分種類的進行統計排名，誰污染誰擔責，通過文明工地評比、問題企業警告處罰等管理手段，有效的管控無組織顆粒物和噪聲污染問題。政府可有效提升管理水平，改善城市大氣環境，建設宜居城市。企業也可建立自檢自查機制，樹立良好企業形象，爭當文明施工單位。

Brief Analysis on Online Big Data Monitoring Practice on Site Environment

Yao Jian1, Jin Weihua2, Huang Shuangxiao1
1,Shanghai Unicom Big Data Center
2,Shanghai Unicom Industry Internet Center

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.09.004