大氣環境網格化監管及應用

張昕宇，劉雪妍，王濤，張偉＊

（1.中新天津生態城生態環境局，天津 300467；2.羅克佳華科技集團股份有限公司，北京 101111）

1 實施背景

1.1 完成環境質量改善目標

“十三五”末期，全國大氣環境質量改善成效顯著，但區域之間仍不均衡，其中，珠三角、長三角地區空氣質量總體基本達標，京津冀及周邊地區“2+26”城市空氣質量均有不同幅度提升改善，但細顆粒物（PM2.5）和臭氧（O3）等主要污染物濃度尚未達到《環境空氣質量標準》（GB 3095—2012）二級標準。

《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035 年遠景目標綱要》明確提出，要深入打好污染防治攻堅戰。這就對實現精準治污、科學治污，提升環境信息綜合分析能力提出了更高的要求。

1.2 加強環境監管信息化建設

目前，環境數據信息平臺之間未完全實現數據共享，從而影響了信息化手段輔助環境決策的效力。大量環境數據資源沒有得到充分開發利用，無法提供實時數據關聯查詢，導致環境數據在部門間有斷點，往往針對一個查詢對象需要登錄數個平臺方能將核心信息匯聚完整。眾多監測數據和業務數據急需運用智能化的環境模擬模型，才可深入挖掘、分析環境變化態勢，為環境管理決策支持和業務管理提供服務，加強融合互通的環境監管信息化建設勢在必行。

1.3 實現大氣閉環監管場景

大氣污染防治工作目前以現場巡查和數據值守為主，分別側重于發現現場問題和高值數據，而未能將兩者有機結合起來。這樣的工作模式在一定程度上影響了環境污染事件處置效率。而如果通過工作聯動，形成“發現問題—處理問題—解決問題”的閉環場景，即數據員通過平臺實時掌握區域大氣質量變化，捕捉異常排放行為、理清污染傳輸路徑，并通過小程序（app）實現預警與派單，網格員就能夠有的放矢地開展工作，快速到達污染熱點區域、發現污染事件、監督整改進程、上報處置結果，數據員就能夠將事件及時結案并跟蹤處置效果。該場景的實施將有可能同時實現事件高效處置和人員績效考核。

2 網格化監管技術特點

2.1 技術優勢

2.1.1 設備配置靈活

大氣網格化監測設備采用可插拔式傳感器技術，安裝方式與安裝位置更為靈活，同時可根據不同需求，在六項因子之外，擴展總揮發性有機物（TVOCs）、總懸浮微粒（TSP）、溫度、濕度、風速、風向等參數。將監測設備通過網格化布局，對重點位置進行個性化監控，形成部署在網格化監管平臺上的大氣監測網絡。

2.1.2 多源數據融合

網格化監管平臺以物聯網（IOT）、區塊鏈、人工智能（AI）為技術支撐，可以將不同途徑獲取的多源數據進行整合分析，并在地理信息系統（GIS）地圖上進行統一展示。通過GIS 地圖可直觀觀看監測設備、污染源、尾氣門站的具體分布情況，網格員、車載設備、無人機的實時位置及走航軌跡，點擊圖標可查看對應的實時數據；可進行數據融合的監測終端包括但不限于大氣國控站、大氣微觀站、大氣移動站、氣象站、尾氣門站、重點排放源、無人機、AI 監控視頻等。

2.1.3 提升監管效能

網格化管理改變了傳統的大氣污染監測模式。通過新型自動化監測手段以高時空分辨率采集可靠準確的監測數據，實現了空氣質量的實時監測和遠程監控，大大減少了人工監測的頻次，有效解決了目前我國普遍存在的大氣污染監管工作和人員配備不足的問題，大幅提高了大氣污染監管的工作效率[1]，體現了節約型社會和以人為本的管理理念。

2.1.4 輔助精細治理

利用現代信息技術，構建預警系統、統計系統、智能分析系統、智能監督執法系統。通過預警系統可及時獲取超標污染的因子、時間。通過統計系統可查詢不同因子的數據，并對其進行對比、分析，形成數據統計報表或報告。通過智能分析系統，重點分析監測點位歷史污染物濃度和氣象數據以及歷史空氣質量情況，同時結合預測預報模型，可進行區域環境質量的綜合分析研判。通過智能監督執法系統，對多源數據進行融合分析，高效解決環境污染事件，實現區域范圍內的整體調度運營，實現環境事件的快速響應、迅速派單、及時反饋等閉環處置流程?；谝陨瞎δ芸勺龅絼討B監管，為大氣污染精細化的治理提供了技術支持[2]。

2.2 技術短板

2.2.1 數據深度挖掘不足

目前，環境管理的前瞻性研究不夠；部門間還存在數據“壁壘”，數據的獲取及其準確性、時效性都存在不確定因素；算法比較落后，致使數據的深度挖掘不足。建議加強數據挖掘深度，高效集成多類監測數據，豐富相關數據源，推動各類數據相互印證、補充，解決數據不全、不準、不真，監測信息價值含量不高等問題。加強融合分析，釋放數據價值。強化數據關聯分析，充分反映環境空氣質量、污染源排放、重大治理措施、經濟活動變化、公眾輿論感受的關系，開展污染溯源追因、治理成效評估、精細化管控，為精準治污、科學治污提供有力支撐[3]。

2.2.2 部門聯合難處理

這就要求民航航空控制自己的票價，縮小一本分利潤空間，推出一些特價航空機票，刺激市場?？梢灾贫ㄒ恍┨厥鈪^域，開設特色服務，比如提高飛機航班的準點性，針對高收入群體設立專門的VIP區域等。要提高服務意識，熱情細心的對旅客進行更好的服務。

環境污染防治需要多個部門聯動和配合，而行政體制還存在一定的“條塊分割”問題，部門之間往往缺乏溝通[4]。處理問題時，部門間工作流程運轉不暢，工作效率較低[5]。為建立聯防聯控機制需堅持政府主導、社會參與，進行頂層設計[6]，構建政府、公眾、社會等多元主體平等協商的治理體制，建立合作機制和相互協調的組織結構，形成長效的聯動機制。

2.2.3 公眾參與甚微

很多公眾不清楚如何具體參與網格化治理?；诖饲闆r，建議制定完善的公眾參與機制：（1）保障公眾的知情權。暢通信息溝通渠道，充分利用大數據網絡媒體宣傳平臺，豐富信息宣傳方式，充分構建政府部門、企業與公眾的對話機制。（2）拓寬公眾參與渠道。除了來電、來訪、來信等傳統渠道之外，還可以充分利用微博、微信等新媒體的傳播功能，收集公眾的意見和訴求，拓寬公眾參與前端治理的深度和廣度。（3）培養公民的公共精神，提高公眾的參與意識。

3 大氣網格化閉環監管體系

3.1 點位選址

設置微觀站監測點位，應綜合考慮氣象條件（主導風向）、污染源分布等，做好本底調查和數據摸底，完成選址論證，為今后大氣質量分析提供有效數據支撐?，F場的布點原則為質量控制布點，用于網格化監測設備傳遞與平行比對，保證監測數據質量；采取道路揚塵布點、區域背景布點、隨源布點、網格式布點等多種方式結合布點。

3.2 差異監測

根據熱點區域污染物不同，為部分微觀站配置個性化監測因子，并同時做好空白區域對照監測，才能準確掌握特征污染物的污染分布狀況。在一般區域配置顆粒物（PM10）、PM2.5、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）和O3監測因子，以及溫濕度、風速、風向監測因子；在邊界點位及加油站、汽修、化工、包裝印刷、醫藥、餐飲聚集區域等配置揮發性有機物（VOCs）監測因子。

3.3 多維溯源

3.4 現場治理

通過布設在交通工具上的車載設備的定位功能、手機的定位功能，使網格員的位置及運動軌跡實時展現在生態環境物聯網AI 監測監管系統中，以便調派最近的網格員及時趕到事發生現場，節約時間成本[9]。

網格員手中的終端設備（手機）都部署了環境監管app，可以查看污染事件數量及事件處于不同狀態的數量，包括待派遣、待處理、待核查、待結案和已結案的數量，同時還可以查看案件發生的趨勢變化及各區域的案件處理排名情況。網格員還可以上報污染事件、發現污染源、處理派發任務。當有任務派發下來時，會向注冊手機號發出短信提醒，以便及時處理，如果半小時內未能處理事件，系統將會向上一級管理機構發送短信告知。

4 應用案例

組建24h 數據分析、預警預判、污染事件處理的專業化技術團隊，基于標準站數據、微觀站數據、污染源數據、AI 識別、污染事件處理等，形成從數據分析到污染處置的全流程管理，為大氣環境管理和執法提供科學依據。

4.1 數據分析

以標準站各項監測因子的數據為主，如遇數據突升、數據異常、排名靠后等情況，借助平臺中的其他數據，如微觀站、建筑工地、污染企業、尾氣門站、環境污染AI 監測監管系統的數據，及時分析、及時派單、找準污染來源及成因，迅速遏制污染勢頭，確保區域環境空氣質量。

4.2 預警提醒

根據實際情況，設置空氣質量指數（AQI）及六參數的目標值，生態環境物聯網AI 監測監管系統會根據當前設置值模擬計算各參數（PM2.5、PM10、CO、NO2、O3、SO2）當前累計值及剩余控制量、優良天數的剩余天數等情況，同時支持日度目標、月度目標、年度目標的計算；系統模擬計算如優良天數要達到的設定目標值，所需的當年累計和剩余天數情況。實際數據超過所設定的警戒值時，系統平臺會有預警提醒功能，起到預警管控的目的。

4.3 事件處置

為解決環境事件處置不及時、環境監測事件和監管平臺不聯動、環保工作人員信息不通暢的問題，需建立網格化監管工作機制，建設網格化環境監管平臺。網格化環境監管平臺以“屬地管理、分級負責、全面覆蓋、責任到人”為原則，利用信息化手段把網格化監管工作落到實處，真正發揮每個子網格的作用，需要用信息化手段建立一個科學的工作平臺，實現網格員全覆蓋、管理機構全登記、工作情況全留痕、績效考核全量化。真正實現流程化、數字化、自動化的智能運轉，從而為污染防治提供有力支撐。

以2021 年3 月21 日10 時閉環事件為例，數據分析人員在值守時發現某一個點位的PM10濃度高于周邊其他點位，及時通過網格化監管系統進行了派單處理。網格員通過app 的事件提醒功能，立即出發至高值點位進行排查，發現點位周邊存在渣土裸露未覆蓋的現象，并通知相應負責人進行了處理。網格員通過環境監管app 將問題描述、處理過程和處理結果進行錄入并上傳至平臺。網格長對此次事件進行了審核，并辦結。

5 結語

大氣污染網格化管理是一個系統而復雜的過程，在IOT、區塊鏈、AI 的技術支撐下，雖然具備先天技術優勢，但也面臨實際應用問題。為此，只有在實踐中不斷探索，優化治理結構、深挖數據來源、強化部門聯動、優化公眾參與，才能最大限度發揮網格化監管機制在環境管理中輔助決策的作用，有利于實現閉環治理、協同共治的大氣污染治理愿景。