地级市大气环境质量信息平台建设思考与设计

蔡继军 陈晶

（1. 江苏省常州环境监测中心，江苏常州 213001；2. 常州市环境科学研究院，江苏常州 213022）

1 引言

2013 年，国务院发布《大气污染防治行动计划》（以下简称“大气十条”》）［1］，着重强化以细颗粒物（PM2.5）为重点的大气污染防治工作。随着“大气十条”的深入推进，在满足小康社会建设和人民生活质量普惠的需求下，新形势新阶段的大气污染防治拉开序幕。2018 年6 月27 日，国务院正式印发《打赢蓝天保卫战三年行动计划》［2］，提出经过三年努力，大幅减少主要大气污染物排放总量，协同减少温室气体排放，进一步明显降低PM2.5浓度，明显减少重污染天数，明显改善环境空气质量，明显增强人民的蓝天幸福感的要求。打赢蓝天保卫战，需要以科学有效的信息监控和调度作为技术支撑，将种类繁多、数量巨大的大气环境质量信息自动收集整合，结合专家会商，为大气污染防治攻坚提供强有力的智库与技术支撑。

2018 年，常州市大气综合污染指数为5.34，在全国168 个重点城市中排名第117 位，大气污染防控压力巨大。为全面攻坚大气污染防治年度目标任务，坚决扭转大气污染防治被动局面，常州市在学习先进城市经验的基础上［3-5］，打通部门之间的信息资源共享，根据自身实际情况构建大气环境质量信息平台，实现空气质量常态化管控调度，为大气污染防治攻坚提供了有效决策支撑，为地级市大气环境质量信息平台建设提供了具有借鉴意义的案例。

2 常州市环境信息建设现状与存在问题

近十年来，常州市不断完善环境信息化建设，先后建成空气质量自动监测系统、污染源在线监控系统、环境监察执法系统，开展了大气污染源清单编制工作，应用科技手段初步建立了大气污染防治技术支撑能力。但和其他地级市的环境信息平台建设一样，也存在诸多问题，面对严峻的大气污染防控形势，仍不能满足管理要求。

2.1 污染源监测监管技术手段缺乏

当前，常州市的污染源监测监管手段相对缺乏，主要依靠执法人员的现场督查。重点大气污染源在线监控系统尚不完善，部分重点大气排放口和部分监测因子覆盖不全，“散乱污”日常监测监管缺少必要的手段。大气污染防治工作任务重、压力大，但人手严重不足，导致污染治理工作存在责任不清、地域不明的问题。

2.2 大气污染源清单的精细化程度不够

常州市大气污染源清单涵盖了工业源、机动车尾气、生活源、扬尘源等，但时空分辨率不高，难以支撑精细化环境管理。例如对重点污染源未细化到工段、工序的监管，工业企业、堆场、机动车尾气等排放清单缺少时空信息，站点周边等重点区域未能建立标准化管理清单等，导致对污染防控管理的精细化程度不够。

2.3 预测预报的准确性有待加强

常州市对大气环境质量的预测预报工作主要依靠江苏省预测平台、长三角预测预报系统等公开平台，以及本地气象预报等基础数据，并在此基础上开展人工统计分析。由于没有基于本地化的模式模型，尚未独立地建立预测预报平台，难以满足随时随地的精准预报需求，也无法进行典型污染过程来源分析。

2.4 信息资源的整合程度不足

常州市大气污染防治工作急需的污染源、空气质量、气象等相关数据分别掌握在不同部门、不同单位的手中，未建立信息共享机制，数据信息的调取费时、费力，协调难度大。对照空气质量改善的核心目标要求，目前急需整合并形成一体化应用，为大气污染防治工作的精细化、协同化、科学化提供有效的技术支撑手段。

3 平台建设功能性需求

根据政府管理职能向服务型管理转型的新形势需求，大气环境质量信息化平台建设需要利用各种信息化手段大力整合数据资源，不断提升服务环保管理决策的能力。

3.1 污染防治精细化管理需求

常州市大气污染防治工作整体上仍然比较粗放，精细化管理深度不足，精确性、系统性、协同性有待加强，各类污染源无组织排放问题比较突出，遇到重污染时为避免“一刀切”的措施，亟须引入有效的数据分析工具，对重点污染源进行精准管控，减少措施成本，提高管控效率。

3.2 提供科技管理支撑的手段

常州市当前大气环境管理依旧局限于“人海战术”，主要依靠增加执法或监察人员数量及频次加大管控力度，效率较低，成本较高，时效性差，同时各监测系统间彼此独立运行，数据共享程度低，不能为大气环境管理提供实时、高效、充足的数据支持。信息平台的建设，将集成大数据、物联网、人工智能等技术手段，为常州市大气环境管理和重污染应急指挥决策提供有力的技术和数据支撑。

3.3 支撑数据分析决策的需要

在大气污染防治和重污染应急管理过程中，同比、环比排名，邻近城市的同比、环比排名，浓度的成分、组分占比，跨界传输，污染溯源等信息缺失，导致管控决策无法做到快速科学。信息平台的建设，将为决策者和基层环保部门提供有效的信息传递工具，以便了解大气污染最新的形势，判断管控的重点。

3.4 协调管控部门间联动的需求

大气污染防治工作责任往往涉及多个部门，比如扬尘问题涉及城建、交通运输、城市管理等。在防治大气污染的过程中，各部门之间的协调、联动的渠道和途径不足，同时各责任部门内部有众多管理平台，但建设的平台往往各自为政，数据资源不能充分整合，未能发挥各信息平台和数据在大气污染管控方面的潜力。因此，需构建整合多部门的相关信息，科学决策、统一指挥、实时调度、协同联动，提供有效的蓝天保卫战攻坚载体平台。

4 平台设计与建设内容

4.1 平台设计

建设常州市大气环境质量信息平台，依照国家电子政务的统一标准与规范，依托常州市电子政务云平台，结合系统设计原则，充分考虑系统运行稳定性、可扩展性、易维护性、操作简便等方面的要求，采用分层设计思路，并确保环保业务标准和规范、电子数据安全要求和运维体系贯穿系统的各个层面。平台总体框架主要由感知层、基础设施层、数据资源层、应用支撑层、业务应用层组成，见图1。

图1 常州市大气环境质量信息平台设计

4.2 建设内容

4.2.1 感知层

建设覆盖大气环境质量自动监控系统、污染源自动监控系统、污染源手工监测、卫星遥感、雷达扫描、走航监测、移动监察等多类前端感知系统。通过感知层的应用，摆脱时间和空间对环境管理的束缚，及时掌握现场监测情况、提高工作效率、加强远程协作，使得大气环境监管部门全面提高现场环境管理能力，从而对领导决策和加强管理起到辅助作用。

4.2.2 基础设施层

基础设施层是环境信息化的软硬件基础，为各类业务应用、支撑系统和数据库系统提供运行平台，为数据传输、信息交换、应用集成和信息服务提供基础网络环境和其他各类基础，确保业务应用系统和数据库系统安全、可靠地运行。基础设施层主要包括虚拟云服务、云存储、备份系统、系统软件、网络等，本项目基础设施层依托电子政务云建设。

4.2.3 数据服务层

数据服务层包括中心数据库、数据交换平台、数据共享服务应用、数据管理工具4 个部分。中心数据库存储所有的大气环境业务数据，包括空气质量数据、环境气象数据、污染源数据、环境管理业务数据、环境管理关联数据等，采用主题结合业务的数据组织方式将所有数据集成在一起，实现数据的集中存储和集中管理。数据交换平台根据设定的规则和条件，自动从相应的数据源中采集所需要的数据，经格式转换、数据校验后写入中心数据库，实现对数据源（系统）的收集和整合。

4.2.4 应用支撑层

应用支撑层包括工作流引擎、统一用户管理、空间服务引擎等一系列成熟的组件。将环境管理应用中日志管理、工作流、空间分析服务、信息推送等功能以公用组件或公共服务的形式集成到支撑平台中，为所有的上层业务应用子系统提供统一的应用支撑服务接口，实现应用支撑层的整合集成，减少系统间的耦合度，便于系统的扩充和部署。

4.2.5 业务应用层

业务应用层主要为应用平台和应用门户两个层次，应用平台是按系统不同功能对平台的纵向分类，应用门户是按使用对象对平台的横向分类。应用平台包括大气环境数据分析系统、大气污染智能指挥调度系统、大气环境智能考核系统、大气环境质量预警预报系统、智慧网格管理系统，每一类应用系统又各包含若干个子系统或功能模块，每个子系统或功能模块负责完成特定的功能。

5 结语

常州市大气环境质量信息平台的建设，为地级市强化大气污染信息化管控提供了有益借鉴。平台建设实现了环境信息采集、传输和管理的数字化、智能化、网络化，从大量繁杂的信息中发现趋势、把握重点，使大气环境管理决策体现时代性、把握规律性、富于创造性，提高大气环境管理决策的水平和能力，推动各类大气环境问题的有效解决。通过信息平台建设，整合政府各部门的信息孤岛，打通部门职责功能的技术壁垒，为重污染应急管控实施精准调度提供技术手段，为环保智能化管理奠定了坚实基础。