地級市大氣環境質量信息平臺建設思考與設計

蔡繼軍 陳晶

（1. 江蘇省常州環境監測中心，江蘇常州 213001；2. 常州市環境科學研究院，江蘇常州 213022）

1 引言

2013 年，國務院發布《大氣污染防治行動計劃》（以下簡稱“大氣十條”》）［1］，著重強化以細顆粒物（PM2.5）為重點的大氣污染防治工作。隨著“大氣十條”的深入推進，在滿足小康社會建設和人民生活質量普惠的需求下，新形勢新階段的大氣污染防治拉開序幕。2018 年6 月27 日，國務院正式印發《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》［2］，提出經過三年努力，大幅減少主要大氣污染物排放總量，協同減少溫室氣體排放，進一步明顯降低PM2.5濃度，明顯減少重污染天數，明顯改善環境空氣質量，明顯增強人民的藍天幸福感的要求。打贏藍天保衛戰，需要以科學有效的信息監控和調度作為技術支撐，將種類繁多、數量巨大的大氣環境質量信息自動收集整合，結合專家會商，為大氣污染防治攻堅提供強有力的智庫與技術支撐。

2018 年，常州市大氣綜合污染指數為5.34，在全國168 個重點城市中排名第117 位，大氣污染防控壓力巨大。為全面攻堅大氣污染防治年度目標任務，堅決扭轉大氣污染防治被動局面，常州市在學習先進城市經驗的基礎上［3-5］，打通部門之間的信息資源共享，根據自身實際情況構建大氣環境質量信息平臺，實現空氣質量常態化管控調度，為大氣污染防治攻堅提供了有效決策支撐，為地級市大氣環境質量信息平臺建設提供了具有借鑒意義的案例。

2 常州市環境信息建設現狀與存在問題

近十年來，常州市不斷完善環境信息化建設，先后建成空氣質量自動監測系統、污染源在線監控系統、環境監察執法系統，開展了大氣污染源清單編制工作，應用科技手段初步建立了大氣污染防治技術支撐能力。但和其他地級市的環境信息平臺建設一樣，也存在諸多問題，面對嚴峻的大氣污染防控形勢，仍不能滿足管理要求。

2.1 污染源監測監管技術手段缺乏

當前，常州市的污染源監測監管手段相對缺乏，主要依靠執法人員的現場督查。重點大氣污染源在線監控系統尚不完善，部分重點大氣排放口和部分監測因子覆蓋不全，“散亂污”日常監測監管缺少必要的手段。大氣污染防治工作任務重、壓力大，但人手嚴重不足，導致污染治理工作存在責任不清、地域不明的問題。

2.2 大氣污染源清單的精細化程度不夠

常州市大氣污染源清單涵蓋了工業源、機動車尾氣、生活源、揚塵源等，但時空分辨率不高，難以支撐精細化環境管理。例如對重點污染源未細化到工段、工序的監管，工業企業、堆場、機動車尾氣等排放清單缺少時空信息，站點周邊等重點區域未能建立標準化管理清單等，導致對污染防控管理的精細化程度不夠。

2.3 預測預報的準確性有待加強

常州市對大氣環境質量的預測預報工作主要依靠江蘇省預測平臺、長三角預測預報系統等公開平臺，以及本地氣象預報等基礎數據，并在此基礎上開展人工統計分析。由于沒有基于本地化的模式模型，尚未獨立地建立預測預報平臺，難以滿足隨時隨地的精準預報需求，也無法進行典型污染過程來源分析。

2.4 信息資源的整合程度不足

常州市大氣污染防治工作急需的污染源、空氣質量、氣象等相關數據分別掌握在不同部門、不同單位的手中，未建立信息共享機制，數據信息的調取費時、費力，協調難度大。對照空氣質量改善的核心目標要求，目前急需整合并形成一體化應用，為大氣污染防治工作的精細化、協同化、科學化提供有效的技術支撐手段。

3 平臺建設功能性需求

根據政府管理職能向服務型管理轉型的新形勢需求，大氣環境質量信息化平臺建設需要利用各種信息化手段大力整合數據資源，不斷提升服務環保管理決策的能力。

3.1 污染防治精細化管理需求

常州市大氣污染防治工作整體上仍然比較粗放，精細化管理深度不足，精確性、系統性、協同性有待加強，各類污染源無組織排放問題比較突出，遇到重污染時為避免“一刀切”的措施，亟須引入有效的數據分析工具，對重點污染源進行精準管控，減少措施成本，提高管控效率。

3.2 提供科技管理支撐的手段

常州市當前大氣環境管理依舊局限于“人海戰術”，主要依靠增加執法或監察人員數量及頻次加大管控力度，效率較低，成本較高，時效性差，同時各監測系統間彼此獨立運行，數據共享程度低，不能為大氣環境管理提供實時、高效、充足的數據支持。信息平臺的建設，將集成大數據、物聯網、人工智能等技術手段，為常州市大氣環境管理和重污染應急指揮決策提供有力的技術和數據支撐。

3.3 支撐數據分析決策的需要

在大氣污染防治和重污染應急管理過程中，同比、環比排名，鄰近城市的同比、環比排名，濃度的成分、組分占比，跨界傳輸，污染溯源等信息缺失，導致管控決策無法做到快速科學。信息平臺的建設，將為決策者和基層環保部門提供有效的信息傳遞工具，以便了解大氣污染最新的形勢，判斷管控的重點。

3.4 協調管控部門間聯動的需求

大氣污染防治工作責任往往涉及多個部門，比如揚塵問題涉及城建、交通運輸、城市管理等。在防治大氣污染的過程中，各部門之間的協調、聯動的渠道和途徑不足，同時各責任部門內部有眾多管理平臺，但建設的平臺往往各自為政，數據資源不能充分整合，未能發揮各信息平臺和數據在大氣污染管控方面的潛力。因此，需構建整合多部門的相關信息，科學決策、統一指揮、實時調度、協同聯動，提供有效的藍天保衛戰攻堅載體平臺。

4 平臺設計與建設內容

4.1 平臺設計

建設常州市大氣環境質量信息平臺，依照國家電子政務的統一標準與規范，依托常州市電子政務云平臺，結合系統設計原則，充分考慮系統運行穩定性、可擴展性、易維護性、操作簡便等方面的要求，采用分層設計思路，并確保環保業務標準和規范、電子數據安全要求和運維體系貫穿系統的各個層面。平臺總體框架主要由感知層、基礎設施層、數據資源層、應用支撐層、業務應用層組成，見圖1。

圖1 常州市大氣環境質量信息平臺設計

4.2 建設內容

4.2.1 感知層

建設覆蓋大氣環境質量自動監控系統、污染源自動監控系統、污染源手工監測、衛星遙感、雷達掃描、走航監測、移動監察等多類前端感知系統。通過感知層的應用，擺脫時間和空間對環境管理的束縛，及時掌握現場監測情況、提高工作效率、加強遠程協作，使得大氣環境監管部門全面提高現場環境管理能力，從而對領導決策和加強管理起到輔助作用。

4.2.2 基礎設施層

基礎設施層是環境信息化的軟硬件基礎，為各類業務應用、支撐系統和數據庫系統提供運行平臺，為數據傳輸、信息交換、應用集成和信息服務提供基礎網絡環境和其他各類基礎，確保業務應用系統和數據庫系統安全、可靠地運行。基礎設施層主要包括虛擬云服務、云存儲、備份系統、系統軟件、網絡等，本項目基礎設施層依托電子政務云建設。

4.2.3 數據服務層

數據服務層包括中心數據庫、數據交換平臺、數據共享服務應用、數據管理工具4 個部分。中心數據庫存儲所有的大氣環境業務數據，包括空氣質量數據、環境氣象數據、污染源數據、環境管理業務數據、環境管理關聯數據等，采用主題結合業務的數據組織方式將所有數據集成在一起，實現數據的集中存儲和集中管理。數據交換平臺根據設定的規則和條件，自動從相應的數據源中采集所需要的數據，經格式轉換、數據校驗后寫入中心數據庫，實現對數據源（系統）的收集和整合。

4.2.4 應用支撐層

應用支撐層包括工作流引擎、統一用戶管理、空間服務引擎等一系列成熟的組件。將環境管理應用中日志管理、工作流、空間分析服務、信息推送等功能以公用組件或公共服務的形式集成到支撐平臺中，為所有的上層業務應用子系統提供統一的應用支撐服務接口，實現應用支撐層的整合集成，減少系統間的耦合度，便于系統的擴充和部署。

4.2.5 業務應用層

業務應用層主要為應用平臺和應用門戶兩個層次，應用平臺是按系統不同功能對平臺的縱向分類，應用門戶是按使用對象對平臺的橫向分類。應用平臺包括大氣環境數據分析系統、大氣污染智能指揮調度系統、大氣環境智能考核系統、大氣環境質量預警預報系統、智慧網格管理系統，每一類應用系統又各包含若干個子系統或功能模塊，每個子系統或功能模塊負責完成特定的功能。

5 結語

常州市大氣環境質量信息平臺的建設，為地級市強化大氣污染信息化管控提供了有益借鑒。平臺建設實現了環境信息采集、傳輸和管理的數字化、智能化、網絡化，從大量繁雜的信息中發現趨勢、把握重點，使大氣環境管理決策體現時代性、把握規律性、富于創造性，提高大氣環境管理決策的水平和能力，推動各類大氣環境問題的有效解決。通過信息平臺建設，整合政府各部門的信息孤島，打通部門職責功能的技術壁壘，為重污染應急管控實施精準調度提供技術手段，為環保智能化管理奠定了堅實基礎。