遼陽市重點污染區(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個環(huán)境空氣自動監(jiān)測站，2019年監(jiān)測結(jié)果顯示，鐵西工業(yè)園點位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區(qū)域。

重點區(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.道路揚塵和機(jī)動車尾氣排放污染：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力開展管控工作。目前針對散煤燃燒，政府已經(jīng)出臺政策，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，但眾多小型火點衛(wèi)星遙感卻很難發(fā)現(xiàn)；組建巡邏隊對農(nóng)田進(jìn)行巡邏，但由于點多面廣，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區(qū)域監(jiān)管工作需求，擬實施智慧化管控項目，建設(shè)煙氣報警監(jiān)控平臺，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)，對重點區(qū)域優(yōu)先實時監(jiān)控。經(jīng)初步篩查，監(jiān)控太子河區(qū)重點區(qū)域需設(shè)立8個監(jiān)控點，全部建成后，預(yù)計可監(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)對重點區(qū)域、涉農(nóng)區(qū)域和秸稈火點高發(fā)區(qū)域開展24小時全天候監(jiān)控，實現(xiàn)對涉農(nóng)區(qū)域和重點區(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)管工作起到及時發(fā)現(xiàn)、立即處理、及時處罰的效果。總計建設(shè)四部分內(nèi)容：

1.完善應(yīng)用支撐平臺，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，利用高精度谷歌地圖，能實時顯示監(jiān)控節(jié)點分布、報警信息分布、網(wǎng)格人員巡查軌跡、時空統(tǒng)計信息等，給管理人員指揮、決策提供直觀的依據(jù)。

2.針對8個重要監(jiān)控節(jié)點，利用鐵塔公司站址，安裝煙霧報警器和高清攝像頭，并利用AI智能算法實現(xiàn)對火苗、煙霧的實時監(jiān)測、預(yù)警報警。

3.建設(shè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，實現(xiàn)視頻流媒體的實時采集和傳輸。

4.建設(shè)監(jiān)督管理軟件平臺，結(jié)合網(wǎng)格化管理思想，實現(xiàn)視頻監(jiān)控報警、事件登記跟蹤、網(wǎng)格巡視采集、專項信息管理、信息統(tǒng)計查詢、績效評價管理。

（二）進(jìn)程安排

總體進(jìn)程分4個階段：

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)和實施方案，完成評審及報批立項等工作；

組織項目的招投標(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.驗收階段（30天）

項目初驗；

試運行后，項目終驗。

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)，主動識別出散煤燃燒和秸稈焚燒火點，幫助環(huán)保部門用戶及早、智能地發(fā)現(xiàn)問題。同時，系統(tǒng)可結(jié)合攝像機(jī)鏡頭的俯仰角、方位角、焦距及站點的地理位置信息（經(jīng)緯度）等信息，計算出火點的精確位置，實現(xiàn)火點精確自動定位。

軟件監(jiān)管平臺采用如下技術(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，獨立于實現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺、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XML與平臺開發(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

遼陽市重點污染區(qū)域大氣污染智慧化管控系統(tǒng)將實現(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)和重點禁燒區(qū)域進(jìn)行24小時全天候監(jiān)控，方便監(jiān)控中心值班人員掌握現(xiàn)場實時情況。

2.及時發(fā)現(xiàn)并定位火點：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信息，監(jiān)控系統(tǒng)需能及時將火點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)火點之后，需后臺進(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環(huán)境造成嚴(yán)重影響，現(xiàn)場人員需要上報滅火情況給生態(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智能算法實現(xiàn)散煤燃燒和秸稈焚燒的24小時實時監(jiān)測預(yù)警，并建設(shè)軟件平臺，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，將會大幅度提高智慧城市和數(shù)字城市的管理水平。