揚塵噪聲在線監測在工程項目監管中的系統集成與應用

文｜ 濟南市城鄉建設委員會 隨國慶；浪潮通用軟件有限公司 潘頂山；中建八局第一建設有限公司 朱賀 張軍

1 引言

據某市公開的調查分析數據顯示，2017年度揚塵污染在本市的PM10分擔率為34.2%，是PM10的第一大“貢獻源”；2017年度揚塵污染在本市的PM2.5分擔率為14.6%。建筑工地作為揚塵污染的最直接產生地，如何對其進行有效的監管，是建筑監管部門一直想解決的問題。

某市為確保環境空氣質量明顯得到改善，落實大氣污染防治的各項措施，落實監管部門責任，該市上線了“建筑施工揚塵噪聲在線監測系統”。該市要求在市區內凡需辦理質量與安全監督手續且剩余工期超過一年的房屋建筑工程、軌道交通工程地上施工區域均應安裝使用揚塵噪聲在線監測系統，房屋建筑工程每項目至少安裝一套，軌道交通工程每500米至少安裝一套。該市要求監測系統主要安裝位置為工地主出入口、施工作業面等揚塵治理重點監測部位。

該市未安裝或不能正常使用揚塵噪聲在線監測系統的，新建項目一律不予辦理質量與安全監督手續，在建項目不得申報揚塵污染防治創優工地和安全文明標準化工地，與優質結構評選掛鉤，與企業誠信體系掛鉤。

2 揚塵與噪聲在線監測系統組成

2.1 系統架構

系統采用集中部署的方式，本市建管單位部署一套總的系統，采用基于政務云的云計算架構，實現全市所有建筑工地揚塵、噪聲監測設備的接入，實現數據的自動采集、自動分析、自動預警等功能，歷史監測數據保留存儲。

該市揚塵與噪聲在線監測系統共分五層架構，分別為：終端基礎設施層、數據層、應用支撐層、系統功能優化迭代層、信息服務層。

終端基礎設施層依賴于本市的政務云系統，揚塵噪聲監測數據通過監測終端發送數據到本層，即本層作為數據云存儲的搭建基礎，同時本系統可以和政務審批系統、信用評價系統等做數據共享和交換。

數據層包含了本市建筑工地環境保護相關責任主體的企業庫、項目庫和人員庫，同時本系統通過運行會自動對相關責任主體建立過程信用庫，企業庫、項目庫、人員庫及信用庫綜合形成了揚塵噪聲監測信息化庫。

基于本市建筑監管方已有的統一身份認證管理、統一數據交換、統一技術服務等可有力支撐數據層和功能應用的銜接。

通過對揚塵監測、超標預警、統計分析、區縣排名等功能的優化升級，系統功能優化迭代層提供準確的揚塵超標預警、分析數據，擴展全面的、多維度的信息查詢服務，同時對移動端的功能進行升級，為監管部門提供權威的數據服務和即時決策依據。

信息服務層基于采集的終端數據、基于分析數據提供針對揚塵噪聲的統一監管服務，同時對社會公眾提供信息公示服務，結合移動智能技術，實現全面的信息公開。

本系統利用智能互聯技術、無線技術、數據優化處理技術等，實現該市建筑工地揚塵與噪聲在線監測一張網的管理；系統預留企業、項目接入數據的接口，為施工企業管理系統或單項目管理系統提供數據服務。本系統是市級建筑監管單位面向工地監管的一個子系統應用。

2.2 系統主要功能

圖1 揚塵與噪聲在線監測系統架構

圖2 系統拓撲圖

表1 系統功能表

該揚塵噪聲在線監測系統包含用戶、項目、設備管理功能，數據獲取、處理、展示、預警、分析功能，政務公開、規章制度管理功能，移動APP使用，大屏展板功能。五大功能又細分包含多個子功能，見表1。

數據獲取、處理、展示、預警、分析功能是揚塵噪聲在線監測系統的核心功能，以終端獲取的PM2.5、PM10值綜合判定工程項目的空氣污染程度，在GIS一張圖以不同顏色標注項目所處位置的環境評價等級，點擊項目的標注圖標可直接進行數據穿透，并能瀏覽項目的詳情、歷史數據、實時數據。環境評價共分6個等級，分別為優、良、輕度污染、中度污染、重度污染、嚴重污染。本系統還將該市的環境監測國控點、省控點數據實時引入系統，以作對比，用于發現數據異常的終端設備。

圖3 用戶、項目、設備管理功能

圖4 （a） 數據獲取、處理、展示、預警、分析

圖4 （b） 數據獲取、處理、展示、預警、分析

圖4 （c） 數據獲取、處理、展示、預警、分析

圖5 政務公開、規章制度管理

圖6 移動APP應用

圖7 大屏展板

在數據分析方面，系統建立了按區域、項目、月、日等各種維度的數據分析模型，可供系統使用人員從多方面進行統計分析，統計結果以直觀的圖形化方式或報表方式呈現。在預警方面，系統可實時篩選出污染程度最高的項目進行信息推送。

為方便使用本系統的監管部門、設備廠商、工程項目方應用系統，該系統同時搭建了適用于移動端應用的APP程序。作為工地揚塵噪聲治理監管方，其可通過APP進行現場拍照執法，對于設備安裝不規范、數據不準確、揚塵治理不到位等情況可現場上傳相關記錄。

2.3 系統容量設計

目前該市有將近1300個在建工程項目，后續陸續會有新的工程項目開工建設，也會有一部分工程項目竣工驗收，不必再進行揚塵的監測，因此本系統考慮支持對1500余個工程項目的揚塵監測數據實時上傳、歷史揚塵數據的存儲。

揚塵監測設備的數據采集頻率為每5分鐘采集1次，每次采集1條數據，包括揚塵、噪聲、氣象五參數的監測數據等，數據約0.5KB；每個工地每天采集的數據條數為288條，約144KB；一個工地全年采集的數據量約52560KB，近105120條數據。全市所有工地1年的數據量約為75GB；數據條數約為1.6億條。

目前系統運行1年多，過多的數據導致系統響應速度變慢，接下來將通過對數據庫進行分庫、重構系統架構、調整底層代碼等處理方式優化系統，提升系統的穩定性和性能。

3 系統難點

3.1 揚塵噪聲監測設備準入問題

目前，我國有很多制造揚塵噪聲監測設備的廠家，但產品標準缺少監管，市場準入混亂，很多建筑工地在購買安裝此設備時往往不了解本產品是否出廠合格或者計量準確，部分設備不具備網絡傳輸數據功能，僅能單機查看數據。為解決此問題，該市建筑工地揚塵治理監管部門特發布了設備進入本市登記注冊制度，揚塵噪聲監測設備產品需具有省級及以上環保部門的環境保護產品認證證書或具有中華人民共和國制造計量器具許可證，并取得省級以上第三方測試或校準證書；設備需具備數據遠傳直連功能，保證監測設備與監管平臺直接進行數據對接。

表2 部分關鍵監測數據格式

揚塵設備銷售廠商在施工現場要配備專業運維人員，定期對監測監控設備進行維護保養，確保在建項目施工期間監測監控系統正常運轉，數據正常上傳。對于施工工地揚塵治理責任主體要求其不得使用劣質設備、不得數據造假、不得應付監管，杜絕隨意破環或阻斷信號的行為。

3.2 監測設備數據采集接口規范、補充機制的制定

該市揚塵噪聲監測系統需要終端設備具備數據遠傳直連功能，數據通過網絡（3G/4G/寬帶）上傳到服務器端，底層采用TCP/IP協議Socket通訊方式。

工地現場監測設備與揚塵噪聲監測平臺之間的接口基于TCP/IP技術，采用C/S體系結構，其中工地現場監測設備為客戶端，揚塵噪聲監測平臺作為服務器，在揚塵噪聲監測平臺服務器上提供一個套接字接口；所有的通訊包都是由16進制組成。目前本系統支持監測、心跳、校時三種類型數據傳輸，每種類型數據均有標準的上傳數據格式，如表2。

統一了設備接入系統的標準數據格式，進入本市的設備生產廠商需要對其產品進行升級，否則數據不能到達平臺，在施工地的責任主體也不會購買其設備。

4 系統創新性應用

4.1 引入國控點、省控點數據

該市屬地有環境監測國家控制點及省級控制點布設，本系統在規劃建設之初就要求平臺能實時對接國控點和省控點的數據，以備和工地產生的數據進行直觀對比，通過最近距離匹配智能算法來監測異常工地。

4.2 移動端的集成應用

移動端APP不僅可以實現PC端的數據查看、分析、預警推送、統計報表等功能，還可提供工地日常巡檢監管、移動執法、工地導航、工地視頻監控接入等功能。監管部門可即時記錄項目現場檢查情況，可直接生成電子版整改單，工地應用方可通過移動APP進行整改回復；對于工地的揚塵超標治理整改不力的監管部門可將信息推送到信用系統、綜合信息管理平臺，用于對責任企業的信用評價。

4.3 硬件設備同環境下的數據對比

為直觀的對已經準入本市的設備生產銷售商進行產品性能評價，該市建管部門設置了設備性能對比基地，以監督其產品的物理感應性能和數據傳輸性能，以防止劣質產品廠商混入本地市場。對于數據異常、性能異常的設備供應商進行約談，督促其產品進行第三方校驗，否則不予準入資格。

5 結語

利用互聯網、物聯網及信息化手段對建筑施工揚塵噪聲及安全文明施工進行監管，實現了PC端、移動端的數據聯查聯控，提高了監管人員的工作效率和監管水平，有力遏制了建筑工地現場的揚塵噪聲污染，最大限度的降低了城市建設過程中的揚塵噪聲污染。本系統建設無過多的成熟案例進行參考，系統性能還有很大的提升空間。

圖8 以國控點為中心進行半徑分析

圖9 設備性能對比基地