六安市大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息化應(yīng)用研究

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)共享；信息平臺(tái)；數(shù)據(jù)監(jiān)管

0 引言

2018年以來，黨中央、國(guó)務(wù)院及生態(tài)環(huán)境部要求地級(jí)市完善環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)移動(dòng)源排放監(jiān)管能力建設(shè)。2018年8月，安徽省召開了全省大氣網(wǎng)格化建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)推進(jìn)會(huì)，隨后六安市大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)隨即提上日程。

1 六安市大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述

1.1 系統(tǒng)建設(shè)背景

利用先進(jìn)的信息技術(shù)，推進(jìn)“數(shù)字環(huán)保”建設(shè)，提高對(duì)環(huán)境監(jiān)管和污染事件的快速響應(yīng)能力，提升環(huán)境管理決策水平，促進(jìn)管理模式創(chuàng)新和政府職能轉(zhuǎn)變，使環(huán)境管理由被動(dòng)管理型向主動(dòng)服務(wù)型轉(zhuǎn)變，環(huán)境決策由定性型向定量型轉(zhuǎn)變，是“十三五”期間環(huán)境管理工作的總體要求[1]。

為提高六安市大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)、管理、決策以及數(shù)據(jù)共享的能力，該系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)“一個(gè)中心、一個(gè)平臺(tái)、一張地圖、一個(gè)數(shù)據(jù)源”的智能化監(jiān)控、管理和決策，進(jìn)而確保從“數(shù)字環(huán)保”向“智慧環(huán)?！边^渡。該平臺(tái)要求靈活高效、科學(xué)規(guī)范，業(yè)務(wù)覆蓋全面，自動(dòng)化程度高，查詢統(tǒng)計(jì)功能豐富，信息共享與業(yè)務(wù)協(xié)同性強(qiáng)，安全性高，實(shí)現(xiàn)所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的規(guī)范管理。

1.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)平臺(tái)主要由現(xiàn)場(chǎng)感知層、安全傳輸層、智能分析應(yīng)用層、數(shù)據(jù)發(fā)布共享層等部分組成，整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)符合國(guó)家政務(wù)信息資源目錄體系與交換體系建設(shè)的總體要求，能真正實(shí)現(xiàn)“一個(gè)平臺(tái)、多種應(yīng)用、一點(diǎn)接入”[2]。

現(xiàn)場(chǎng)感知層：以空氣監(jiān)測(cè)站、雷達(dá)探測(cè)設(shè)備、車載走航系統(tǒng)為主，輔以氣象參數(shù)監(jiān)測(cè)儀、視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)等設(shè)備組成。

安全傳輸層：根據(jù)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備組成及網(wǎng)絡(luò)實(shí)際情況，可對(duì)應(yīng)采用DTU設(shè)備/4G網(wǎng)絡(luò)/光纖等方式將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)信息上傳至數(shù)據(jù)平臺(tái)。

智能分析應(yīng)用層：作為綜合數(shù)據(jù)的獲取、統(tǒng)計(jì)、分析平臺(tái)，依托各個(gè)地面站、走航雷達(dá)上傳的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及其他共享數(shù)據(jù)，對(duì)城市空氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域、全時(shí)間、多層次的數(shù)據(jù)挖掘和對(duì)比，為科學(xué)治污提供數(shù)據(jù)支撐。

數(shù)據(jù)發(fā)布層：可提供面向不同用戶（如政府部門、社會(huì)公眾等）的客戶端系統(tǒng)，該平臺(tái)可以通過多種終端進(jìn)行訪問，如手機(jī)、PC機(jī)、LED大屏等，并可以對(duì)不同類型管理者提供相對(duì)應(yīng)的管理與統(tǒng)計(jì)分析功能[3-4]（如圖1所示）。

1.3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

六安市大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要功能涵蓋數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)、信息發(fā)布等。數(shù)據(jù)管理主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的錄入、審核、更新、刪除等操作，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行妥善存儲(chǔ)和管理，為大氣污染治理提供有力的數(shù)據(jù)支持。數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)則側(cè)重對(duì)大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析和統(tǒng)計(jì)，為大氣污染治理提供科學(xué)依據(jù)。信息發(fā)布功能旨在將大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和信息直觀地展示給用戶，以便他們及時(shí)了解空氣環(huán)境質(zhì)量狀況及相關(guān)信息。

此外，六安市大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了大氣污染預(yù)警功能，該功能能夠及時(shí)發(fā)布空氣污染預(yù)警信息，為管理人員提供決策支持，使他們能夠迅速了解當(dāng)前空氣環(huán)境質(zhì)量狀況，并采取有效措施應(yīng)對(duì)污染天氣，為大氣治理提供策略指導(dǎo)。

1.4 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

六安市大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)主要由四個(gè)部分組成：終端設(shè)備層、數(shù)據(jù)傳輸層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、平臺(tái)支撐層。其中，終端設(shè)備層包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、終端設(shè)備、服務(wù)器以及其他輔助設(shè)備；數(shù)據(jù)傳輸層負(fù)責(zé)互聯(lián)網(wǎng)連接和無線網(wǎng)絡(luò)連接；數(shù)據(jù)服務(wù)層主要包括應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和地理信息系統(tǒng)服務(wù)。應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)為用戶提供豐富的系統(tǒng)服務(wù)和接口，并能有效管理用戶所需的服務(wù)；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和地理信息系統(tǒng)服務(wù)器能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供服務(wù)；平臺(tái)支撐層主要是指云平臺(tái)，它主要負(fù)責(zé)對(duì)用戶所需的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析和處理。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)六安市大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的有效管理和控制，建立了一個(gè)完善的安全管理機(jī)制，以保障系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的安全性[5-6]。同時(shí)，為了方便用戶對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和管理，系統(tǒng)配套還建立一個(gè)完善的信息資源庫和一個(gè)完善的保障體系，包括系統(tǒng)維護(hù)制度、應(yīng)急響應(yīng)制度和安全保障制度。

2 六安市大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息化應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 六安市大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)介紹

六安市大氣環(huán)境網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)監(jiān)管大數(shù)據(jù)軟件基于物聯(lián)網(wǎng)及數(shù)據(jù)共享理念構(gòu)建，為環(huán)境監(jiān)管部門提供簡(jiǎn)潔、高效、多數(shù)據(jù)分析的綜合管理平臺(tái)，以解決從前空氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作過于依賴人工手段，從而導(dǎo)致的管理效率不高、整體規(guī)范性、一致性難以保證等問題。該平臺(tái)建設(shè)以網(wǎng)格化精準(zhǔn)管理為目標(biāo)，運(yùn)用系統(tǒng)思維，構(gòu)建權(quán)責(zé)明晰、管理精細(xì)、信息共享、運(yùn)行高效的管理體系，故平臺(tái)要求靈活高效、科學(xué)規(guī)范、業(yè)務(wù)覆蓋全面、自動(dòng)化程度高，統(tǒng)計(jì)分析功能豐富，信息共享與業(yè)務(wù)協(xié)調(diào)性強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和共享數(shù)據(jù)的規(guī)范管理并確保安全性。

如表1所示，六安市大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)階段擁有前端監(jiān)測(cè)設(shè)備640套，包括314套微型空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀、314套氣象參數(shù)監(jiān)測(cè)儀、10套小型空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和2套固定點(diǎn)激光雷達(dá)。實(shí)現(xiàn)對(duì)六安市主城區(qū)二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、臭氧、顆粒物PM2.5和顆粒物PM10、TVOC污染物以及氣象參數(shù)溫度、風(fēng)速、氣壓、風(fēng)向、濕度監(jiān)測(cè)全覆蓋。

2.2 為“六安市大氣污染防治揚(yáng)塵數(shù)字化監(jiān)管快速反應(yīng)指揮系統(tǒng)”提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐

六安市大氣污染防治揚(yáng)塵數(shù)字化監(jiān)管快速反應(yīng)指揮系統(tǒng)是以揚(yáng)塵污染“測(cè)-管-治”為主線，基于云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)的數(shù)字化監(jiān)管模式。在問題的發(fā)現(xiàn)與處理方面，六安市大氣污染防治揚(yáng)塵數(shù)字化監(jiān)管快速反應(yīng)指揮系統(tǒng)基于大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所提供的道路、建筑工地等揚(yáng)塵數(shù)據(jù)，對(duì)揚(yáng)塵污染問題進(jìn)行快速收集與發(fā)放，確保問題及時(shí)處理。在污染問題的預(yù)防方面，六安市大氣污染防治揚(yáng)塵數(shù)字化監(jiān)管快速反應(yīng)指揮系統(tǒng)基于大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所提供的污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析揚(yáng)塵污染發(fā)生的區(qū)域和時(shí)間規(guī)律，對(duì)即將發(fā)生的揚(yáng)塵污染問題發(fā)出預(yù)警，確保各職能部門能夠及時(shí)采取針對(duì)性措施。

2.3 依托“六安市城市大腦系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格化環(huán)境管理

如表2所示，六安市城市大腦環(huán)保專題V3.0版依托城市大腦智能中樞，對(duì)六安市進(jìn)行3×3km的網(wǎng)格劃分，高亮顯示污染物濃度明顯偏高的網(wǎng)格區(qū)域，通過視頻監(jiān)控實(shí)時(shí)監(jiān)控排污企業(yè)的排污情況，縮小大氣污染排查范圍，精準(zhǔn)定位，解決大氣污染“看得見，說不清”的問題。通過集成大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)感知終端、尾氣遙感監(jiān)測(cè)設(shè)備及各部門相關(guān)業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)，構(gòu)建生態(tài)環(huán)境一張圖，實(shí)現(xiàn)一圖感知環(huán)境質(zhì)量。同時(shí)衍生出建設(shè)環(huán)境綜合分析系統(tǒng)，針對(duì)建筑工地?fù)P塵、道路工程揚(yáng)塵等12大類建筑領(lǐng)域環(huán)境問題，協(xié)同整合生態(tài)環(huán)境、住建、城管等部門，實(shí)現(xiàn)跨部門協(xié)同處置“大循環(huán)”，實(shí)現(xiàn)事件處置效率提升。

3 六安市大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息化應(yīng)用存在問題

3.1 數(shù)據(jù)共享體系不完善

盡管六安市大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能較為完善，但是在數(shù)據(jù)共享方面仍然存在不足：1） 各部門采用的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，導(dǎo)致數(shù)據(jù)在交換和共享時(shí)出現(xiàn)格式不兼容、質(zhì)量參差不齊等問題，影響了數(shù)據(jù)的可比性和一致性。2） 缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)分散、信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重，降低了數(shù)據(jù)的利用效率和價(jià)值。3） 缺乏有效的數(shù)據(jù)共享機(jī)制，包括數(shù)據(jù)共享的規(guī)則、流程、責(zé)任和義務(wù)等不明確或未得到有效執(zhí)行。4） 在數(shù)據(jù)共享過程中，缺乏足夠的數(shù)據(jù)安全保障措施，如數(shù)據(jù)加密、身份認(rèn)證、訪問控制等。

3.2 大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)管力度不足

六安市大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)管力度不足主要表現(xiàn)在缺乏有效的監(jiān)管機(jī)制、反饋機(jī)制以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量差等方面。缺乏有效的監(jiān)管機(jī)制主要體現(xiàn)于無法對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和審核，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性無法得到保障。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量差主要體現(xiàn)于監(jiān)管力度不足，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性差，無法對(duì)大氣環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)和評(píng)估以及及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決環(huán)境污染問題。缺乏有效反饋機(jī)制主要體現(xiàn)于無法及時(shí)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反饋給相關(guān)部門和人員，無法及時(shí)采取措施解決環(huán)境污染問題。

3.3 公眾認(rèn)知程度不高

大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行需要得到公眾的支持和認(rèn)可，公眾的認(rèn)可程度決定了大氣網(wǎng)格化系統(tǒng)推廣效果。現(xiàn)階段公眾對(duì)六安市大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)認(rèn)知程度不高主要體現(xiàn)在對(duì)該系統(tǒng)缺乏了解，由于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的宣傳和推廣不夠，大部分公眾不了解大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理和目的。也存在一些公眾對(duì)大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的存在有一定認(rèn)知，但對(duì)其重要性沒有足夠的認(rèn)識(shí)。甚至還有少部分群眾對(duì)大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)項(xiàng)目存在一定抵觸情緒，企業(yè)更傾向于使用傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，或者根本不進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

4 六安市大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信息化應(yīng)用優(yōu)化途徑

4.1 強(qiáng)化數(shù)據(jù)共享

基于六安市大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，促進(jìn)各部門之間在大氣污染防治領(lǐng)域形成合力需要做到以下四點(diǎn)：1） 建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)共享平臺(tái)：通過建立統(tǒng)一大氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，各部門可以上傳和下載監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換。有效避免信息孤島現(xiàn)象，提高數(shù)據(jù)的利用效率和價(jià)值。2） 制定數(shù)據(jù)共享規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)：制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)共享規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，包括數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)交換方式等方面的標(biāo)準(zhǔn)。保證各部門之間的數(shù)據(jù)相互兼容、比較和使用，提高數(shù)據(jù)的共享效果。3） 加強(qiáng)部門間的協(xié)作和溝通：各部門之間需要加強(qiáng)協(xié)作和溝通，明確各自的責(zé)任和義務(wù)，共同參與大氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集、處理和共享工作。4） 加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全保障：在數(shù)據(jù)共享的過程中，需要加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全保障工作，防止數(shù)據(jù)泄露和惡意攻擊。例如通過加密、備份、訪問控制等方式保障數(shù)據(jù)的安全性。

4.2 加大六安市大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)管力度

加大六安市大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)監(jiān)管力度需基于以下三點(diǎn)進(jìn)行：1） 建立標(biāo)準(zhǔn)化體系：制定并執(zhí)行監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，確保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。這有助于提高不同地區(qū)、不同部門監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可比性和一致性，為跨區(qū)域、跨部門的大氣環(huán)境管理提供有力支持。2） 加強(qiáng)人才培養(yǎng)：建立完善的人才培養(yǎng)機(jī)制，培養(yǎng)一批具備專業(yè)知識(shí)、技能和經(jīng)驗(yàn)的大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)人才。加強(qiáng)與高校、研究機(jī)構(gòu)的合作，共同培養(yǎng)和輸送高素質(zhì)人才，為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展提供人才保障。3） 建立質(zhì)量保證體系：建立完善的質(zhì)量保證體系，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制和校準(zhǔn)。加強(qiáng)數(shù)據(jù)的審核和復(fù)核，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

4.3 提高公眾認(rèn)知程度

提高六安市大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)公眾認(rèn)知程度需基于以下角度進(jìn)行，首先做到信息公開，政府應(yīng)該將大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)向公眾公開，讓公眾了解空氣質(zhì)量狀況和污染情況。同時(shí)，需建立數(shù)據(jù)查詢平臺(tái)，讓公眾可以隨時(shí)查詢監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和相關(guān)信息。其次應(yīng)推動(dòng)民眾參與大氣監(jiān)測(cè)工作中，例如邀請(qǐng)公眾參與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行。并且還需建立反饋機(jī)制，基于信息反饋機(jī)制獲取公眾反饋信息，完善大氣網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在問題，增強(qiáng)公眾的參與感和責(zé)任感。最后是要強(qiáng)化科普推廣力度，向公眾介紹大氣污染的危害、防治方法、健康防護(hù)等方面的知識(shí)，提高公眾的環(huán)保意識(shí)和健康意識(shí)，增強(qiáng)公眾對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的認(rèn)知和理解。