辽阳市重点污染区域大气污染智慧化管控系统

◎张国

一、背景与现状

辽阳太子河区是辽阳市污染最重的地区，该区域内有1个环境空气自动监测站，2019年监测结果显示，铁西工业园点位PM2.5浓度为辽阳市第1高值、全省第8高值，被列为2020年辽宁省大气污染重点区域。

重点区域北起北段线、振兴路，南至贾双树村、朝光村、杨林子村；西起沈海高速，东至沈大铁路线，面积约32平方公里。区域内有铁西街道和祁家镇2个街道（乡镇）。主要污染成因如下：

1.城中（郊）村散煤燃烧排放污染：区域内有朝光村、杨林子村、贾双树村、石桥子村、徐往子村、光辉村、大林子村、瓦窑子村、道西庄村、景尔屯村、下王家村、北园村等12个城郊村，共3553户，年散煤用量约4420吨。

2.秸秆焚烧污染：区域内有大量农田，散煤燃烧和秸秆焚烧量较大。

3.道路扬尘和机动车尾气排放污染：区域内有沈海高速、繁荣路、振兴路等主要交通干道，大货车较多，扬尘及尾气排放量较大。

根据辽阳市二污普名单和2016年辽阳污染源清单内容分析，目前该重点区域由于工业改造，燃煤锅炉已经全部取替，散煤燃烧和秸秆焚烧是造成严重的大气污染主要因素。

辽宁省、市政府每年在春季和秋冬季都投入大量的人力物力财力开展管控工作。目前针对散煤燃烧，政府已经出台政策，利用集中供热和电取暖等方式，改善大气环境，取得了一定成绩；针对秸秆焚烧的监管监测方式主要有卫星遥感、人员巡逻两种，卫星遥感能发现一些较大型的火点，但众多小型火点卫星遥感却很难发现；组建巡逻队对农田进行巡逻，但由于点多面广，管理人员数量不足，目视区域有限，轮班值守压力大，监管效率不高，秸秆焚烧屡禁不止。甚至高压之下，村民选择在夜间焚烧秸秆，无法及时发现焚烧人员，缺乏证据，难以进行责任追溯。

二、研究思路及主要内容

根据辽宁省大气污染重点区域监管工作需求，拟实施智慧化管控项目，建设烟气报警监控平台，利用铁塔公司基站等设施布放监控终端和红外摄影技术，对重点区域优先实时监控。经初步筛查，监控太子河区重点区域需设立8个监控点，全部建成后，预计可监控面积约20平方公里。

（一）总体框架

利用更精细化、科学化手段解决露天散煤燃烧和秸秆焚烧监管工作中滞后、时效性差、查处难度大等问题，采用“互联网+”技术，利用铁塔公司基站等设施，依托视频监控系统对重点区域、涉农区域和秸秆火点高发区域开展24小时全天候监控，实现对涉农区域和重点区域露天焚烧事件的全方位、全天候智能识别，对露天焚烧监管工作起到及时发现、立即处理、及时处罚的效果。总计建设四部分内容：

1.完善应用支撑平台，利用辽宁省辽阳生态环境监测中心已有的数据资源，支撑散煤燃烧和秸秆焚烧监控系统的应用；建设地理信息平台，利用高精度谷歌地图，能实时显示监控节点分布、报警信息分布、网格人员巡查轨迹、时空统计信息等，给管理人员指挥、决策提供直观的依据。

2.针对8个重要监控节点，利用铁塔公司站址，安装烟雾报警器和高清摄像头，并利用AI智能算法实现对火苗、烟雾的实时监测、预警报警。

3.建设网络设施，实现视频流媒体的实时采集和传输。

4.建设监督管理软件平台，结合网格化管理思想，实现视频监控报警、事件登记跟踪、网格巡视采集、专项信息管理、信息统计查询、绩效评价管理。

（二）进程安排

总体进程分4个阶段：

1.准备阶段（30天）

监测数据收集、整理、分析，现场踏勘调研，地图绘制；

主要着手组织机构筹建小组组建；

编制建设和实施方案，完成评审及报批立项等工作；

组织项目的招投标工作；

2.建设阶段（30天）

组织相关承建单位进行网络建设、设备安装施工、应用软件开发建设、系统集成建设等。

3.联调与试运行阶段（30天）

着手协调相关承建单位进行系统上线前的联调测试；

4.验收阶段（30天）

项目初验；

试运行后，项目终验。

三、技术分析

视频监控和AI智能识别采用如下技术路线：系统基于深度学习的烟雾智能识别和红外热成像技术，主动识别出散煤燃烧和秸秆焚烧火点，帮助环保部门用户及早、智能地发现问题。同时，系统可结合摄像机镜头的俯仰角、方位角、焦距及站点的地理位置信息（经纬度）等信息，计算出火点的精确位置，实现火点精确自动定位。

软件监管平台采用如下技术路线：采用B/S架构和C/S架构相结合的方式，支持PC电脑、移动手机（Android和IOS）、微信端等多种终端，适应不同用户及多种应用场景。

采用面向服务架构的技术路线：面向服务的体系结构（SOA）是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元（服务）通过服务之间定义的接口和契约联系起来。接口采用中立的方式进行定义，独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言，使得构建在各种系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互，并能支持电脑、手机等多种终端。

采用基于XML信息交换标准技术路线：软件系统与外部系统之间采用标准的XML语言进行数据交互，实现数据交互的透明性，易读性，提高数据交互的安全性、可靠性、灵活性、可扩展性，同时XML与平台开发语言无关，是易异构系统之间互联互通的国标同行标准。

四、研究成果

辽阳市重点污染区域大气污染智慧化管控系统将实现以下功能：

1.全天候监控：对有可能发生露天焚烧的涉农区、乡村、园区、城镇和重点禁烧区域进行24小时全天候监控，方便监控中心值班人员掌握现场实时情况。

2.及时发现并定位火点：为避免散煤燃烧和秸秆焚烧对大气环境造成大范围影响，预防严重的火灾事件，生态环境等相关部门需及早掌握散煤燃烧和秸秆焚烧火点信息，监控系统需能及时将火点位置信息告知值班人员。

3.火情智能告警及推送：系统发现火点之后，需后台进行人工确认，并将火情信息高效、便捷地通知给相关责任人（包括：区域指定负责人、火点附近的巡逻人员等），以便相关责任人赶赴现场处理，防止事态扩大化以致对大气或社会环境造成严重影响，现场人员需要上报灭火情况给生态环境部门。

4.责任追溯：需做好对散煤燃烧和秸秆焚烧火点发生过程做好监控记录，方便事后寻找相关人员进行教育、追责及处罚。

辽阳市重点污染区域大气污染智慧化管控系统以上述功能为基础，利用高清摄像头、AI智能算法实现散煤燃烧和秸秆焚烧的24小时实时监测预警，并建设软件平台，和网格化管理、监管执法紧密结合，在生态环境保护领域，将会大幅度提高智慧城市和数字城市的管理水平。