面向企業污染監測的企業環境畫像技術及其應用研究

郝艷艷

(河南工業貿易職業學院 河南鄭州 450000)

過去幾十年，我國經濟快速發展，同時也付出了較高的生態環境代價，環境問題成為發展之困。黨的十九大把堅持人與自然和諧共生作為新時代堅持和發展中國特色社會主義基本方略的重要內容，這一決策把我國生態文明建設和環境保護提升到前所未有的戰略高度[1-2]。我國科技部在2019年11月組織的大氣污染監測預警技術活動中指出大氣環境監測與預報預警技術是全面掌握大氣污染狀況保障環境管理的基礎，是打贏藍天保衛戰的重要技術支撐。

針對國家戰略需求，近年來科技部通過“863 計劃”“十三五”重點研發計劃將“大氣污染成因與控制技術研究”列入重點項目。目前，我國大氣環境監測區域包括大氣成分的時空分布探測、多維度探測和激光雷達探測等技術領域。未來應重點突破傳感器等關鍵元器件和基礎材料的自主研發及應用，推動環境監測裝備的自動化、智能化發展，積極構建立體遙感監測網絡格局，圍繞民生和風險防范加強應急監測，為建設美麗中國提供環境高技術產出[3]。目前，大氣污染監測技術手段不斷多樣，國產技術儀器設備研發逐漸成熟，光學探測技術迅速發展，衛星遙感觀測能力也不斷提升。

1 企業環境畫像的設計思路

根據企業在政府、網絡、環境監測系統中留下的大量碎片數據進行深度挖掘和融合，發現數據的潛在價值，構建“企業”和“環境”的直接、間接數據關系，挖掘未知關系，提取企業環境的關鍵特征，利用虛擬化的“企業”來表征一系列真實數據之上的目標企業環境模型，刻畫企業環境行為，形成企業環境畫像。

構建企業畫像可以及時、準確還原企業的環境行為，從而解決政府各部門只能掌握企業片面的環境數據及對企業的環境處罰滯后的困境[4-5]。通過深入研究有關用戶畫像等相關領域的研究成果，綜合分析環境治理全過程的關鍵要素，論文將從企業環境行為知識庫構建和企業環境畫像還原企業環境行為兩個方面進行設計和研究。

2 企業環境畫像的技術實現

2.1 基礎數據獲取

為了更全面地了解企業環境污染問題，首先針對企業在運營過程中的各類基礎數據進行獲取。通過河南省生態環境廳網站公布的公開數據獲取河南省企事業單位環境信息、河南省污染源執法檢測信息、河南省排污單位自行監測信息以及河南省統計局發布的企業環境信息、網絡數據、環境檢測平臺等多渠道獲得河南省企業環境的基礎數據。除此之外，還可引入多種用于完成企業污染監測的設備，例如傳感器、流量儀、探頭等。利用數據采集裝置完成對企業污染源中污染物濃度數據的獲取；利用流量計裝置完成對污染物流量不間斷的測量和記錄；利用設施運行記錄裝置，完成對企業污染治理設施運行情況的實時監控。針對企業環境污染現場的數據進行獲取，還可引入化學需氧量分析裝置、總有機碳分析裝置以及氫離子濃度指數測量裝置等。在按照上述論述內容完成對基礎數據的獲取后，還應當通過現場端與污染監測中心端之間的無線傳輸網絡實現對基礎數據的傳輸，同時還可通過引入GSM/GPRS/CDMA 網絡等，為各類基礎數據的傳輸提供鏈路通道。通過這種傳輸方式能夠實現對污染現場基礎數據的多點轉發，并實現對數據的預處理，確保后續對基礎數據的融合與分析具備更高準確性，實現對企業污染的高精度監測。

2.2 數據融合

首先需要收集企業對環境產生影響的基礎數據，包括傳感器傳輸的環境監測數據、社交網絡提取的數據、稅務部門的環境處罰數據等。但不同部門不同設備采集所得的數據互不兼容，為數據帶來的信息價值和決策價值打了相當一部分折扣，因此項目擬在保證原始數據完整性的基礎上，利用算法對數據進行初步的數據清洗和標準化處理，從而實現對數據進行結構化處理[6]。用多源信息融合技術處理來自各方的環境數據是平臺開發的技術難點。來自政府各個部門、企業、三方機構、網絡社交平臺、新聞媒體等的基礎數據各不相同，需提取其中對環境有意義的數據，進行不同層次的信息融合。

2.2.1 數據層融合

實現環境基礎數據采集與匯聚之后，標記各企業、政府數據平臺、網絡平臺等不同來源的數據的基礎屬性和環境行為，實現數據層面上的信息融合。

2.2.2 特征層融合

在實現較低層次的數據融合的基礎上，對原始數據進行特征提取，形成信息的特征矢量說明，再利用模式識別中的聚類方法、人工神經網絡方法等，進一步對數據進行特征層融合[7]。

2.2.3 決策層融合

對數據進行特征標記之后，可以用不確定推理方法和人工智能算法對獲取信息之間的聯系，間接對基礎數據進行二次求證，分析各場景的應用目標，標記各目標主體的決策要素，從而為智能決策提供數據支撐。

2.3 標簽設計

企業環境畫像是根據企業的社會屬性、生產行為、資源消費行為、資源利用行為等環境屬性進行歸類、抽象而來的一組標簽化模型，進而形成一個多元化的企業環境標簽對象[8]。

在標簽設計過程中有3個主要特征需要約束：（1）語義化，即標簽能很容易被理解；（2）短文本，即標簽設計要盡可能短；（3）唯一性，即一個標簽僅表達一種語義。

在前面數據融合形成標準化、結構化數據的基礎上進行標簽的特征提取，相對于直接利用原始數據進行特征提取來說要更為簡便和準確。研究表明詞語的重要程度與出現的頻次成正比，因此在具體設計時，根據單詞出現的頻次來設置權重，評估一個詞語在語料庫或者知識庫中的重要程度。一般情況下，文本預處理以后特征提取階段的提取方法具體如表1 所示，在實際處理過程中可以根據數據處理特點進行取舍和選擇。

表1 常用特征提取方法

2.4 構建知識圖譜

通過前面數據融合和特征提取，可以將企業的環境行為進行全維度還原，比如：發改委收集的企業能耗數據、林業部門收集到的企業參與造林綠化數據、住建部門收集的企業施工噪音數據和水耗數據等，利用大數據處理技術獲取數據之間的關聯關系，形成信息的特征標記，形成“本體”“實體—關系—屬性”兩個層次的存儲結構，構建企業環境行為知識庫。在這一過程中，通過引入知識圖譜技術，利用其完成對企業環境畫像的刻畫，以此能夠在充分明確企業未來發展中環境需求的前提條件下，通過獲取企業在運營過程中與環境相關的各項特征，實現對企業環境污染的監測提供更優質的條件。傳統企業污染監測通常采用在其運行過程中的污染參數曲線直接對其各個環境的污染特征進行表達。這種監測方法在應用過程中，由于影響環境污染因素眾多，因此無法實現對單一影響因素的細致分析。但引入企業環境畫像，通過知識圖譜結構的構建，能夠實現對企業污染問題的細致刻畫，并實現對眾多影響環境污染因素的特征描述，并實現對特征的可視化展現。同時，通過知識圖譜的構建能夠為后續對企業污染變化趨勢進行更準確的預測，從而通過采取相應的解決措施，避免企業環境被進一步破壞，以此達到提升企業的社會效益和經濟效益的目的。

2.5 形成企業環境畫像

通過機器學習等技術建立合理的知識推理，從而實現對數據的二次求證，形成企業環境相關的知識圖譜，在此基礎上進一步構建企業環境畫像，高度還原企業環境行為，為政府約束企業進行下一步的環境行為提供一定的參考和建議。可采用三維坐標系的方式，構建企業環境畫像，其中橫坐標表示為企業未來發展時的環境需求；縱坐標表示為具體的企業環境污染情況；空間坐標表示為對企業環境造成污染的行為。按照上述方式，生成企業環境畫像，以此實現對企業污染監測情況的直觀觀察，從而也能夠方便相關監管人員根據當前企業污染情況對相應的污染問題給出決策方案，以此通過企業環境畫像，充分了解企業在運營和發展過程中的各項行為，并針對可能造成環境污染的行為進行篩選，以此在豐富企業污染監測內容的同時，為企業環境的治理和優化提供更可靠的依據。

3 企業環境畫像在企業污染監測中的應用

以多源企業環境數據的有效融合技術及特征提取技術為切入點，將環境監測數據、社交網絡提取的數據、各部門運行的數據作用于服務平臺的數據處理過程中，分析其時空演變規律，獲取環境與經濟協同發展的系統閾值，并提供多場景的智慧決策方案。初步將從以下3個方面進行較為深入的應用和開發。

3.1 企業環境畫像助力生態環境精準監管執法

主要展示管理區域內生產企業的經濟效益，環境治理，污染嚴重區域，經濟、環境等相關的指數，以未來藍天指數為環保決策策略的調節閾值。企業環境畫像的數據信息可為環境執法機構提供數據集，執法部門利用監測數據查找污染源，對造成大氣污染的企業單位進行有效監督和整改，有效保證大氣污染物的排放合理達標，確保企業生產與企業環保齊頭并進，真正做到“綠水青山就是金山銀山”。

3.2 企業環境誠信檔案提升企業績效管理成效

通過整合數據建立企業污染檔案信息，可依據檔案信息對相關違法行為進行執法督查或依法問責，點擊某企業可進入企業檔案界面，具體如圖1所示，包括廢氣排放量、廢水排放量、所在區域AQI、水質狀況、企業生產規模等基本情況，同時可點擊進入查看某項指標的詳細信息。通過數據實施監控，可進一步壓實企業生態環境保護主體責任，助力打好污染防治攻堅戰。

圖1 企業檔案界面

3.3 企業環境畫像預防潛在污染排放風險

通過從企業環境畫像的能源消耗和經營狀態維度的實時數據監測企業的生產狀態，比如監測在停產整頓期間企業用電量水平、交稅水平是否在正常生產時期的平均水平以下等，達到以較低的人力成本實現高效監管的效果。

4 結語

研究過程中結合動態環境監測設備的研發、環境檢測數據的清洗、數據的二次求證、多維度再現、綜合數據的有效利用等內容，對河南省大氣污染治理與經濟協調發展中的一些技術難點有一定的突破和貢獻。企業環境畫像在大氣污染綜合治理的有效應用有助于快速發現潛藏環境問題，督促相關企業及時完善環保工作，助力環境良性發展。