環(huán)境空氣自動(dòng)站智慧運(yùn)維平臺(tái)建設(shè)實(shí)踐探索

梁國(guó)平

環(huán)境空氣自動(dòng)站智慧運(yùn)維平臺(tái)建設(shè)實(shí)踐探索

梁國(guó)平

（上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，上海 200235）

隨著當(dāng)今智慧城市時(shí)代的發(fā)展，大數(shù)據(jù)和人工智能開始逐步應(yīng)用起來。目前，由于環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站站點(diǎn)數(shù)量多且分散，傳統(tǒng)的人工運(yùn)維監(jiān)管維護(hù)效率低，因此，利用物聯(lián)網(wǎng)和智能技術(shù)構(gòu)建一個(gè)環(huán)境空氣自動(dòng)站遠(yuǎn)程運(yùn)維監(jiān)管平臺(tái)，發(fā)生異常時(shí)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障異常信息，進(jìn)行智能診斷和數(shù)據(jù)傳輸，及時(shí)進(jìn)行合適的人員調(diào)度，以提高效率。

環(huán)境空氣；自動(dòng)監(jiān)測(cè)；智慧運(yùn)維平臺(tái)；運(yùn)維質(zhì)量

隨著空氣質(zhì)量越來越受到人們的關(guān)注，以及環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的逐漸成熟和普及。環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)提供了比手工方法更具有優(yōu)勢(shì)的連續(xù)監(jiān)測(cè)資料，可實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地反映空氣各種污染物狀況和動(dòng)態(tài)趨勢(shì)，為預(yù)測(cè)、預(yù)警及趨勢(shì)分析提供了基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)支撐。近年來，隨著《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的出臺(tái)，環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目不斷增加，監(jiān)測(cè)儀器種類復(fù)雜多樣，人力不足的矛盾日益凸顯，運(yùn)維質(zhì)量管理的方式和方法也成為提高運(yùn)維質(zhì)量和效率的有效方法之一。

空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量與運(yùn)維工作密切相關(guān)，目前在整個(gè)運(yùn)維質(zhì)量管理的理論中，影響站房數(shù)據(jù)質(zhì)量的因素有很多[1-2]，比如運(yùn)維人員培訓(xùn)不到位，未按時(shí)運(yùn)維，維護(hù)技術(shù)不足，儀器未按時(shí)做預(yù)防性保養(yǎng)，儀器報(bào)警、數(shù)據(jù)異常未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，儀器零氣、標(biāo)氣不純，未及時(shí)更換干燥劑，未更換濾膜，未按照標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行操作，站房溫濕度異常、電壓不穩(wěn)、采樣泵異常等。而以上這些問題通過常規(guī)的人工現(xiàn)場(chǎng)巡檢往往難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，即使發(fā)現(xiàn)問題，處置效率也較低，大大影響了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的有效性和準(zhǔn)確性。

顯然，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境空氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量的要求越來越高，傳統(tǒng)的依靠人工去巡檢和質(zhì)控的手段已經(jīng)不足以滿足要求[3-4]，迫切需要構(gòu)建一個(gè)以電子化為基礎(chǔ)的智能化運(yùn)維調(diào)度管理系統(tǒng)，提高運(yùn)維質(zhì)控工作的及時(shí)性和有效性，更好地保障監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)空氣質(zhì)量自動(dòng)站智能運(yùn)維管理系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)的主要任務(wù)，以及對(duì)環(huán)境質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)信息化發(fā)展的深入分析，提出了項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)框架。

框架以統(tǒng)一的環(huán)境感知體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、安全及運(yùn)維保障體系為依托，具體分為運(yùn)維平臺(tái)、現(xiàn)場(chǎng)感知平臺(tái)（現(xiàn)場(chǎng)端）、微信平臺(tái)。

1.1 感知平臺(tái)建設(shè)

利用任何可以隨時(shí)隨地的感知、測(cè)量、捕獲和傳遞信息的儀器、系統(tǒng)或流程，實(shí)現(xiàn)環(huán)境質(zhì)量環(huán)境因素的“更加透徹的感知”，具體采集和控制的信息有儀器狀態(tài)、站房環(huán)境數(shù)據(jù)、安保數(shù)據(jù)、質(zhì)量控制；工控機(jī)端主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的收集、運(yùn)維任務(wù)的執(zhí)行工作。

1.1.1 全面的采集功能

工控機(jī)能采集到的數(shù)據(jù)有儀器狀態(tài)數(shù)據(jù)（紫外燈電壓、PMT溫度、反應(yīng)室溫度等）、站房環(huán)境數(shù)據(jù)（室內(nèi)溫濕度、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、輸入電壓等）、自動(dòng)校零校跨數(shù)據(jù)（零點(diǎn)響應(yīng)、跨度響應(yīng)值）。

1.1.2 智能安保

建立集停電保護(hù)、權(quán)限控制、數(shù)據(jù)加密、門禁、視頻監(jiān)控于一體的智能保障系統(tǒng)，提升系統(tǒng)安全等級(jí)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)異常的異常智慧自動(dòng)診斷。通過建立一整套診斷處理機(jī)制，比如故障自動(dòng)復(fù)位等，提高現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)的適應(yīng)能力，保障數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 智能運(yùn)維平臺(tái)建設(shè)

運(yùn)維平臺(tái)的建設(shè)包括儀器狀態(tài)和站房環(huán)境分析、預(yù)報(bào)警系統(tǒng)，GIS實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)，數(shù)據(jù)應(yīng)用和分析平臺(tái)，報(bào)表管理平臺(tái)，質(zhì)量控制平臺(tái)，人員任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)，儀器生命周期管理系統(tǒng)。

智能運(yùn)維平臺(tái)負(fù)責(zé)分析和展示現(xiàn)場(chǎng)發(fā)上來的儀器狀態(tài)，形成警報(bào)，并智能分派任務(wù)，監(jiān)督維護(hù)人員的工作情況。同時(shí)，智能運(yùn)維平臺(tái)還根據(jù)維護(hù)情況，自動(dòng)生成維護(hù)月報(bào)。接收到現(xiàn)場(chǎng)發(fā)上來的狀態(tài)以后，平臺(tái)自動(dòng)分析可能的原因并發(fā)出預(yù)報(bào)警。

空氣質(zhì)量自動(dòng)站智能運(yùn)維管理系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示。

平臺(tái)根據(jù)維護(hù)計(jì)劃定期產(chǎn)生維護(hù)任務(wù)、產(chǎn)生維護(hù)作業(yè)指導(dǎo)書，提醒維護(hù)人員前往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維護(hù)。空氣質(zhì)量自動(dòng)站智能運(yùn)維管理系統(tǒng)運(yùn)維管理模塊如圖2所示。

圖2 空氣質(zhì)量自動(dòng)站智能運(yùn)維管理系統(tǒng)運(yùn)維管理模塊

從儀器進(jìn)站開始就進(jìn)行統(tǒng)一管理和跟蹤，用戶可隨時(shí)查看儀器的所有履歷，方便用戶隨時(shí)了解儀器設(shè)備的狀況。空氣質(zhì)量自動(dòng)站智能運(yùn)維管理系統(tǒng)設(shè)備管理模塊如圖3所示。

圖3 空氣質(zhì)量自動(dòng)站智能運(yùn)維管理系統(tǒng)設(shè)備管理模塊

1.3 微信平臺(tái)建設(shè)

微信平臺(tái)的主要功能有自動(dòng)接收平臺(tái)下發(fā)任務(wù)、任務(wù)執(zhí)行、考勤管理、移動(dòng)化查詢等，微信平臺(tái)主要負(fù)責(zé)人員簽到、任務(wù)接收工作。

1.3.1 用戶簽到

系統(tǒng)內(nèi)置GPS定位，運(yùn)維人員必須到站房以后才允許簽到，保證維護(hù)人員如實(shí)前往站房進(jìn)行維護(hù)工作。

1.3.2 任務(wù)接收

隨時(shí)隨地接收平臺(tái)推送的維護(hù)任務(wù)信息、標(biāo)注作業(yè)指導(dǎo)書。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)示例

2.1 現(xiàn)場(chǎng)采集和傳輸

現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)實(shí)時(shí)采集站房?jī)?nèi)的狀態(tài)指標(biāo)為：①儀器狀態(tài)數(shù)據(jù)（紫外燈電壓、PMT溫度、反應(yīng)室溫度等）。②站房環(huán)境數(shù)據(jù)（室內(nèi)溫濕度、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、輸入電壓等）。③自動(dòng)校零校跨數(shù)據(jù)（零點(diǎn)響應(yīng)、跨度響應(yīng)值）。工控機(jī)在采集到上述指標(biāo)后立即上傳至運(yùn)維平臺(tái)，由平臺(tái)進(jìn)行分析。

2.2 平臺(tái)分析和調(diào)度

2.2.1 平臺(tái)分析和調(diào)度

平臺(tái)在收到現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)發(fā)上來的數(shù)據(jù)以后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)分析和預(yù)判，并結(jié)合常規(guī)質(zhì)控任務(wù)，產(chǎn)生1周、1月內(nèi)的任務(wù)安排，并將任務(wù)指派到具體維護(hù)人員手中；分析儀器狀態(tài)，對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)判，產(chǎn)生維護(hù)性任務(wù)，調(diào)度人員進(jìn)行維護(hù)；根據(jù)例行任務(wù)安排，每周產(chǎn)生周維護(hù)任務(wù)，每月產(chǎn)生月維護(hù)任務(wù)，每季產(chǎn)生季維護(hù)任務(wù)，提醒維護(hù)人員及時(shí)做好相關(guān)工作；每個(gè)維護(hù)任務(wù)的派發(fā)將產(chǎn)生1份標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書，在運(yùn)維人員外出維護(hù)前，提醒維護(hù)人員需攜帶的設(shè)備，并一步一步地指導(dǎo)維護(hù)人員完成維護(hù)工作。

2.2.2 平臺(tái)審核

維護(hù)人員到了現(xiàn)場(chǎng)后，先使用微信端進(jìn)行簽到，簽到后即可在工控機(jī)端開始維護(hù)任務(wù)，維護(hù)任務(wù)執(zhí)行完畢，提交至智能運(yùn)維平臺(tái)。平臺(tái)統(tǒng)一進(jìn)行審核、存檔，并產(chǎn)生維護(hù)報(bào)告。

3 結(jié)論

本文針對(duì)環(huán)境空氣自動(dòng)站傳統(tǒng)運(yùn)維管理方式存在的問題，提出了通過建設(shè)大數(shù)據(jù)智能運(yùn)維平臺(tái)，運(yùn)維實(shí)現(xiàn)信息化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、集中化管理，不僅減少了站端運(yùn)維人員數(shù)，而且利用大數(shù)據(jù)運(yùn)維平臺(tái)強(qiáng)大的計(jì)算分析能力，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)維的智能化，有效地提高了運(yùn)維管理水平和運(yùn)維效率，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境空氣自動(dòng)站的投入產(chǎn)出最大化。

［1］姚玉剛，朱燕玲，鄒強(qiáng).環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)子站運(yùn)維管理研究［J］.環(huán)境科學(xué)與管理，2013，38（3）：5-8.

［2］郭瑞，白宇.環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行過程中的保障體系及展望［J］.監(jiān)測(cè)與分析，2018（5）：135，137.

［3］劉軍.環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)社會(huì)化運(yùn)維質(zhì)量監(jiān)督管理模式探討［J］.科技廣場(chǎng)，2017（9）：178-180.

［4］李娟，王湜.環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站社會(huì)化運(yùn)維量化評(píng)估體系研究［J］.環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù)，2015，27（5）：1-3.

X51

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.14.058

2095－6835（2020）14－0138－02

〔編輯：張思楠〕