生態環境智慧監測創新應用的探索與實踐

余 濤

（湖南省生態環境監測中心，湖南 長沙 410019）

生態環境監測的核心，是支撐環境管理、引領環境治理、服務群眾生活，生態環境監測事業發展的內生動力，來自上述三者的需求變化。近年來，隨著省以下生態環境監測機構垂直管理改革工作落地，省、市、縣三級生態環境監測機構在管理權限、工作內容等方面發生了較大的變化。面對“十四五”時期深入打好污染防治攻堅戰，以生態環境高水平保護推動高質量發展、創造高品質生活的工作需求[1]，生態環境監測在適應垂直管理改革的同時也面臨轉型，亟需以監測先行、監測靈敏、監測準確為導向，以生態環境監測現代化為目標，由傳統環境監測逐步向生態環境智慧監測轉型升級。

1 湖南省生態環境智慧監測現有基礎與存在問題

生態環境智慧監測的實現，應當基于監測全要素、全過程、全內容的數字化記錄傳輸與自動化感知分析，生態環境監測信息化建設是其必須條件與物質基礎。湖南省在生態環境監測信息化建設方面已有一定基礎，但面對智慧監測的要求仍有較大差距。

1.1 信息化建設仍處于較低水平

湖南省生態環境監測中心目前共自建水、大氣、土壤等監測信息化系統9 個，各個工作系統相互獨立，缺乏數據交互與合作機制，另有9 個國家下發的監測信息化系統主要用于數據上報。省內各駐市州監測中心和縣市區監測站受資金限制，除少數自建有實驗室管理信息系統（Lims 系統）外，鮮有自建監測信息化系統，基本依靠國家、省級下發的監測信息細化系統執行數據收集與傳輸。隨著污染防治攻堅不斷深入，生態環境管理要求持續更新，但湖南省監測信息化總體還處于國家設定的智慧監測水平分級中L0 至L2 級別之間，僅能在人工操作為主的條件下實現環境信息數字化，且現有監測信息化系統一直未更新，已難以滿足當前工作需求。

1.2 體系文件不統一加大信息化建設難度

按照檢驗檢測機構質量管理體系要求，各級生態環境監測機構均制定了質量手冊、程序文件、作業指導書、原始記錄四個層次體系文件，作為監測活動開展和質量控制的基本遵循。生態環境監測信息化建設同樣離不開四個層次體系文件，由于各級監測機構體系文件未作統一，在監測任務管理、數據收集上報、質量管理控制等信息化系統建設時難以實現統一部署、分級應用。特別是作為質控溯源、資質評審重要手段的原始記錄數據量龐大，在表格樣式、信息內容不一致的情況下，將嚴重影響信息化系統的數據傳輸處理效率。

1.3 信息化建設面臨國產化軟硬件適配難題

隨著辦公設備國產化的逐步推進，湖南省各級生態環境管理部門和監測機構已大量采用國產化電腦辦公，但目前仍處于國產化電腦和非國產化電腦混用的過渡時期。在監測信息化系統開發部署時，相較于原來普遍使用的微軟Windows 操作系統，中標基本以Linux 平臺麒麟系統為主的操作系統環境存在較大變化。因此，各類監測信息化系統在開發部署時，需針對性提出對國產操作系統、服務器等軟硬件的應用要求，現有監測信息化系統也面臨盡快完成國產化軟硬件適配的需求，進一步加大了生態環境監測信息化建設難度與工作量。

2 湖南省生態環境智慧監測總體思路

2020 年，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發《關于構建現代環境治理體系的指導意見》，要求強化監測能力建設，全面提高監測自動化，標準化、信息化水平，推動實現環境質量預報預警，形成生態環境數據一本臺賬、一張網絡、一個窗口[2]。2021 年，中共湖南省委辦公廳、湖南省人民政府辦公廳印發《關于深化生態環境監測改革推進生態環境監測現代化的實施意見》，要求提升監測基礎能力，加強監測信息共享，推進監測科技創新，更好地提供決策支撐、推進系統治理、服務人民群眾[3]。2022 年，生態環境部辦公廳印發《生態環境智慧監測創新應用試點工作方案》，將湖南省及長沙市、株洲市納入試點，其中要求省級層面突出宏觀、中觀環境管理決策支撐，實現省域范圍內會商數據匯交、業務集成，具備智能化調度、會商能力，提升生態環境協同管理效率[4]。

在此背景下，湖南省生態環境監測中心就生態環境智慧監測創新應用組織開展了實地調研，通過統籌國家、省、市、縣各層級業務需求和長沙市和株洲市試點內容，明確以“加強業務集成應用，提高協同管理水平，深入環境質量形勢分析、關聯分析和影響預測分析”為重點方向推進省級試點工作。立足已建網絡、系統等軟硬件基礎設施，湖南省生態環境監測中心統籌開展省級生態環境監測信息化頂層設計，按照智慧監測水平L3 級要求，以實現人工輔助下的生態環境監測智能化為階段目標，兼顧未來新理念、新技術應用，制定了《湖南省智慧生態環境監測信息化五年規劃（2021-2025）》，計劃通過五年時間搭建省級生態環境智慧監測平臺，結合現有省級生態環境大數據資源中心“互聯網+監測”3 個模塊，建設業務綜合、分析應用、質量管理、標準查詢4 個監測信息化子系統。在省級生態環境智慧監測平臺建設過程中，將以長沙市、株洲市兩個試點城市為切入點，推動實現各監測信息化子系統上下打通，逐步構建省、市、縣三級互通、共享運用的湖南省生態環境智慧監測體系。

未來，湖南省生態環境監測中心根據國家生態環境智慧監測的最新部署，以智慧監測水平L5 級要求的“主要業務過程實現智能化”為長遠目標，結合湖南省生態環境管理與群眾生活的實際需求，持續推進湖南省生態環境智慧監測體系建設完善。在省級生態環境智慧監測平臺基礎上，著力鞏固已有智慧監測試點成果，籌建“生態環境應急監測系統”等子系統，并通過廣泛吸收借鑒國內各省市智慧監測創新應用的優秀成果與先進經驗，逐步引入區塊鏈、人工智能等新技術，不斷拓展監測感知能力與數據分析運用能力，進一步打開湖南省生態環境智慧監測體系建設的新局面。

3 湖南省生態環境智慧監測探索與實踐

以《湖南省智慧生態環境監測信息化五年規劃（2021-2025）》為遵循，按照“統籌規劃、分步實施”原則，湖南省生態環境監測中心將先期依托省級生態環境大數據資源中心“互聯網+監測”應用體系建設“生態環境質量評價”“監測機構管理”和“環境質量監測業務管理”3 個模塊，后期在此基礎上延伸建設“生態環境監測綜合業務系統”“生態環境監測數據分析應用系統”“生態環境監測實驗室管理信息系統”“環境監測標準云查詢系統”4 個子系統，逐步構建起湖南省生態環境智慧監測體系。

3.1 先試先行，開展“互聯網+監測”應用探索

省級生態環境大數據資源中心已于2019 年啟動建設，作為其中“互聯網+”應用體系的重要構成，通過建設3 個“互聯網+監測”模塊強化省級層面生態環境監測管理與數據應用。其中，通過建設“環境質量監測業務管理”模塊，實現省級層面對環境質量監測任務的全流程管理，實現報告數字化、監測可溯源和質控標準化；通過建設“生態環境質量評價”模塊，打通各環境要素和各個現有環境監測信息化系統之間的壁壘，實現對全省生態環境質量監測數據及評價結果的可視化展示；通過建設“監測機構管理”模塊，將第三方監測機構中標政府招標項目的過程控制為突破口，逐步實現對體制內監測機構及第三方監測機構資質、人員、工作開展等情況的動態記錄與監督管理。作為省級生態環境大數據資源中心“互聯網+監測”的組成部分，上述3 個模塊使用對象主要為省級生態環境部門和省生態環境監測中心，將為后續省級生態環境智慧監測平臺建設提供有效經驗與實踐基礎。

3.2 加強集成，打造生態環境監測綜合業務核心

以“互聯網+監測”中“環境質量監測業務管理”模塊為基礎，圍繞“感知高效化、數據集成化、分析關聯化、應用智能化、測管一體化、服務社會化”要求[5]，建設“生態環境監測綜合業務系統”，定位為全省生態環境監測業務和數據核心，將使用權限延伸到駐市州監測中心或進一步延伸至縣級監測機構。設置多個功能模塊，統籌監測任務管理、數據統計公開、數據應用展示等各項功能，其中，通過監測任務功能，以要素為劃分，對接環境管理部門水、大氣、土壤等管理需求與任務部署，實現監測業務與監測數據體系化、數字化管理，有效支撐深入打好污染防治攻堅戰；通過監測任務功能，通過數據統計公開功能，對所有擬公開數據及報告進行三級審核，有效服務環境管理和社會需求，同時減少因數據質量問題造成的政府失信；通過數據應用展示功能，可視化展現監測數據及環境質量狀況、趨勢變化分析、預警預測預報等數據產品，為環境管理決策提供科學參考，并支持對可視化結果的共享和發布[6]。

3.3 強化分析，提高生態環境監測數據應用水平

以“互聯網+監測”中“生態環境質量評價”模塊為基礎，建設“生態環境監測數據分析應用系統”，進一步打通數據壁壘，整合水質指數、大氣AQI 指數等監測數據及水文、地質、氣象等外部門數據，通過數理統計、關聯分析模型推演等信息化手段，為環境質量形勢研判、污染來源成因解析、環境質量目標管理、環境治理成效評估、排污許可管理與執法監管等工作提供支撐。結合湖南省已建設的重點流域水質監測網絡、環境空氣超級站等監測站網，強化對重點地區、重點流域、重點指標的預測預報預警，進一步探索突出生態環境問題及地方特征污染物的解決辦法，有效發揮生態環境監測的“支撐、引領、服務”作用。

3.4 統一監控，嚴格生態環境監測實驗室運行管理

以“互聯網+監測”中“監測機構管理”模塊為基礎，建設“生態環境監測實驗室管理信息系統”，統一省及駐市州生態環境監測中心體系文件，在系統內部統一規范實驗室工作流程及原始記錄格式，確保每個實驗室的人、機、物、法和環都受到系統的監控。在系統中對工作流程上所有節點實現串聯，從任務發起、計劃制定、采樣軌跡、采樣質控、現場記錄，到實驗室內外質控措施、分析過程、分析原始記錄進行全過程記錄，便于隨時開展數據質量溯源。為避免節點受阻影響系統應用，初期采用SaaS 部署的方式[7]，條件合適時將推進云部署方式，逐步將縣級監測站及第三方監測機構的所有監測活動納入系統的集中監控，實現省內生態環境監測機構全覆蓋，強化對第三方監測機構的監督管理。

3.5 夯實基礎，確保環境監測標準規范有效執行

通過云端部署的方式建設“環境監測標準云查詢系統”，對包括分析標準、質量評價標準、質控標準等在內的各類環境國家標準、地方標準進行實時更新，同時提供手機移動系統支持，為省內各級生態監測機構監測人員工作開展提供便利[8]。由湖南省生態環境監測中心負責標準審核，逐步構建一個完全電子化的標準體系，對各類監測項目的樣品處理、分析方法、標準限值、質控指標等內容建立完整電子檔案體系，為“生態環境監測數據分析應用系統”的結果評價和預警預報等功能提供支撐，同時與“生態環境監測實驗室管理信息系統”進行數據聯動，強化對監測過程的質控管理。

傳統環境監測逐步向生態環境智慧監測轉型升級，既是污染防治和環境治理走向深入的工作需要，也是滿足人民對美好生態環境向往的現實所需，更是經濟社會發展和科學技術進步大背景下的必然變革。湖南省將以生態環境智慧監測創新應用試點為契機，持續加強生態環境監測信息化建設，不斷擴大湖南省生態環境智慧監測覆蓋面，充分挖掘監測數據價值，加快提升湖南省生態環境監測現代化水平，為深入打好污染防治攻堅戰和精準、科學、依法治污提供更為有效的支撐。