“互联网＋”在环境监控信息化建设中的实践

李瑛 李乐安

摘要：文章介绍了“互联网十”在环境监控信息化建设中的实践案例，阐述了信息化建设成果—“智慧环保”监控平台的技术架构，以及它在菏泽市智慧环保监控指挥平台的应用情况。关键词：互联网;环境监控;信息化;实践创新

中图法分类号：TP277文献标识码：A

Practice of “Internet+” in construction of environmental monitoringinformatization

LI Ying'，LI Lean 2

（1.Heze Environmental Monitoring Center，Heze，Shandong 274000，China;

2.Heze Water Group Co.，Ltd.，Heze，Shandong 274000，China）

Abstract：The article introduces the practical cases of “Internet+” in the construction of environmental monitoring informatization， and expounds the results of informatization construction-the technical framework of the “smart environmental protection” monitoring platform， and the application of the intelligent environmental protection monitoring and command platform in Heze City.

Key words：Internet，environmental monitoring， informatization， practical innovation

1技术架构

1.1大数据支撑与业务平台

为紧跟菏泽市生态环境管理需求，我们构建了一套基于数据应用的可扩展平台（图1）。该平台分为4个层次，包含4套规范体系，服务于各级政府、环保及不同市直部门和网格员、公众、企业等不同参与者，实现“监测监管监督”三网互联管理，采用科学分析和强效管理并行的管理思路。考虑到管理方式的发展和更新，以及后续运维和扩展，我们从不同维度建立了4套规范体系，包括标准规范体系（用于环境要素统一化、标准化）、信息安全体系（保障应用和数据的安全）、运维保障体系（用于提升服务质量）、网格化环境管理体系（用于落实闭环处置机制），在4套规范体系指导下，对平台进行分层建设。在4个层次中，第一层是数据汇聚层，用于集中各类环境相关数据;第二层是支撑层，用于打造支撑应用的软硬件环境;第三层是大数据平台，用于给具体应用提供公共服务，包括地理信息技术、大数据计算技术、工作流技术等[1];第四层是应用层，用于实现管理和分析落地，从各个维度保障环境分析决策、落实网格监管评估。

1.2基础设施建设

菏泽市“智慧环保”监控指挥中心于2018年10月建设完成，建成了700平方米中心机房及配套辅助设施、3600平方米环境应急指挥中心和70平方米视频会议中心，中心机房配置41个标准机柜，采用了全国领先的节能制冷技术，建设了安全高效的供电保障系统，环保云平台由50台服务器、虚拟化管理平台和高速存储系统组成，可达到400核 CPU 计算和30万亿次150万亿次浮点运算能力，以及220 TB 高速数据、110TB 空间数据和500 TB 视频存储能力。

1.3运行模式

菏泽市“智慧环保”监管平台集市、县区、乡镇于一体，横向打通生态环境局、住建局、城管局等多个职能部门;纵向串联市级指挥中心、11个区县级指挥中心、168个乡镇级指挥中心以及1045个网格员。该平台建立了一套规范化管理机制，将菏泽市网格化环境监测体系与“智慧环保”相融合，以保障网格化监管顺畅、高效运行，对环境质量和治污措施落实情况实施24小时不间断监控，切实做到监管责任无缝隙、全覆盖[2]。

2运行成效

2.1环境质量

2019年，菏泽市 PM2.5平均浓度为57微克每立方米，同比改善1.7%;PM10平均浓度为112微克每立方米，同比改善5.9%;SO2平均浓度为14微克每立方米，同比持平;NO2平均浓度为33微克每立方米，同比改善8.3%;综合指数为5.80，同比改善6.9%。

2019年，菏泽市四条省控以上河流断面水质分别为三类、四类、四类、四类水质标准，对照国家和省下达的年度水质考核目标，完成率100%。

2020年，菏泽市全年空气优良率为63.4%，同比增加13.8个百分点;PM2.5平均浓度为53微克每立方米，同比改善7.0%;PM10平均浓度为99微克每立方米，同比改善11.6%;SO2平均浓度为11微克每立方米，同比改善21.4%;NO2平均浓度为30微克每立方米，同比改善9.1%;综合指数为5.26，同比改善9.3%;重污染天数为12天，同比减少6天。2019～2020年秋冬季期间，菏泽市 PM2.5平均浓度为73微克每立方米，同比改善16.1%，重污染天数为13天，同比减少12天。

2020年，菏泽市洙赵新河、东魚河、新万福河三条国考河流断面水质21项指标全部达到了地表水三类水质标准，优良率100%。

2.2监测网络

通过建立健全生态环境数据对接标准机制，进行部门数据对接与交换共享，生态环境主题库不断完善，为菏泽市“智慧环保”监控平台大数据分析提供数据基础。截至2021年初，菏泽市“智慧环保”监测网已接入21个国、省控空气站，151个乡镇空气站，58道路扬尘监测站，1027个建筑工地扬尘监测站，2305路建筑工地视频，144路城管街头视频，3954家污染源企业，459家重点在线监管企业，3574家电监管平台企业，6个遥感监测点位，54个地表水站点;固定污染源（养殖业、煤炭业、建材业、能源业企业、建筑工地）2071个，移动污染源77984个，共计接入监测点源94633个。

2.3“互联网+”技术

随着生态环保体制改革深化，充分应用物联网、云计算、大数据等新兴信息技术，搭建了30万亿次规模的计算资源和云服务平台，为菏泽市“智慧环保”监控平台提供计算能力支撑和各类決策分析模型。提供了包括地理信息（GIS）、模型计算、数据报表、大数据采集、交换、存储、计算等在内的公共能力，能够支撑业务平台应用。该平台所提供的软硬件支撑环境，预留了一定扩展能力，能够满足业务扩展需求。五大核心应用统筹市、县、乡三级用户需求，融合各行业平台，实现监测预警、网格监管、应急响应、分析决策、公共服务及舆情监控。

2.4典型应用实例

2.4.1空气质量预警预报

菏泽市“智慧环保”监控平台利用CAMx，CMAQ 等空气质量模型，输出空气质量指数（AQI）、空气质量等级、六参数（ SO2，NO2，CO ，O3，PM2.5和 PM10）质量浓度及首要污染物等预报结果，为预警预报提供决策支持[3]。此外，菏泽市“智慧环保”监控平台将模型中的颗粒物识别技术（  Particulate  Source Apportionment Technology ，PSAT ）和臭氧识别技术（ Ozone Source Apportionment Technology ，OSAT）加以应用，追踪颗粒物与臭氧，快速准确模拟污染物对本区域的污染物贡献。

2.4.2空气污染溯源分析

气象条件一方面影响污染物的稀释扩散，另一方面与周边区域污染物的中远距离传输有着密切关系。利用美国大气海洋管理局（ National  Oceanic  and Atmospheric Administration ，NOAA）的空气资源实验室和澳大利亚气象局共同研发的 HYSPLIT （ Hybrid Single?ParticleLagrangian Integrated Trajectory）模型，研究颗粒物的传输路径及可能的去向。该模型在处理不同气象条件、多种物理过程和不同类型污染物排放源方面具有功能较为完整的输送、扩散和沉降模式，已得到国内外的广泛应用。在“智慧环保”中融入 HYSPLIT 模型的前向轨迹、后向轨迹分析，为正确认识大气细颗粒物污染状况提供重要数据，为对比研究和制定相应污染控制措施提供参考依据。除此之外，对于区域内污染物溯源分析，为探寻监测点之间同一污染物的线性关系，利用最小二乘法拟合线性方程，结合风向玫瑰图、相关性系数等反向追踪溯源分析，定位区域内污染来源。

2.4.3网格化事件管理

菏泽市将网格化环境监管体系与“智慧环保”相融合，以保障网格化监管顺畅、高效运行。将信息化手段与菏泽市网格化环境监管体系全面融合，利用物联网、大数据等先进技术，纵向打通各级网格间的信息通道，实现统一指挥调度、问题快速上报、任务快速下达的数字化网格管理;横向打通各行业部门的环境数据，实现环境问题统一监管和多部门联防联控。线上物联网实时监控环境状况，线下网格员精准执法，实现所有事务的闭环管理。全面执行环保事件下派任务、污染源小时超标和日超标报警处理任务、舆情监控环保事件下派任务、核查巡查等任务。同时，管理过程全面留痕，使网格化环境监管的运行可量化、可考核、可监督，推动各项环境治理行动的全面落地，切实改善环境质量。

3经验和教训

3.1经验

3.1.1服务核心工作

以环境质量的根本性改善（质量达标）为目标，全方位提高环保业务管理水平，为环保能力建设提供多层次、多渠道、从短期应急到长期调控、从过程到目标、从定性到定量的综合服务和技术支撑，实现环境污染防治的“精确监测、精准预测、精密溯源、精妙控制”，为地方政府从容应对重大事件提供保障，提升环境质量排名，最终实现环境污染的有效治理。全面提升菏泽市环境监测监控质量，为打赢全市蓝天保卫攻坚战、改善提高全市环境质量、加快生态菏泽建设步伐提供全面支撑。

3.1.2解决实际问题

以“智慧环保”监控指挥中心为平台，在菏泽市“四区”大气污染防治工作指挥部的正确指挥下，督办问责组、专家团队及五大战区工作队伍密切配合，菏泽市完成了2019～2020年冬防目标。

3.1.3提高决策、管理、服务能力

该平台整合监测站点和其他系统的监测数据，可向环境管理部门提供区域内环境空气质量的监测、评价、分析服务，帮助掌握区域内的环境空气质量状况，发现污染特征状况。环境监测部门可全面、及时、准确地掌握空气质量变化，为环境监督管理、污染控制提供依据。全面落实网格化监管、提升环境质量;构建政府部门联防联控、社会参与多元共治的工作体系，打造大数据分析与共享平台;预警监测与污染源管控为大气环境治理提供强有力支撑;提升生态环境治理科学决策分析能力。

3.1.4提升工作效率

基于“智慧环保”监控指挥中心，建设覆盖全市所有污染源的监测网和覆盖全市所有地域的网格化监管网。形成“覆盖全面、边界清晰、职责明确、任务具体、处置及时”的大气污染防治多级网格化管理体系。贯彻“全面覆盖，突出重点;属地管理，责任到人;上下联动，部门协同”的原则，以重心下移、实时监督为基础，基于各部门之间的资源整合共享，做到监管条块联动，信息互通，提供协同处置于一体的业务体系功能。让监测无处不在，让污染无处遁形，环境问题一“网”打尽，切实改善环境空气质量。其中，监测预警功能是当监测数据超标时，该平台会按照预先设定的报警方式及时通知给相关人员以提醒处置。任务生成、处置、结案整个过程实现全局监控。该平台与 APP 系统联动协作，将报警、事件、巡查任务责任分配到个人，全面提升事件处置的有效率。

3.1.5业务协同

已初步形成政府部门联防联控、社会参与多元共治的工作体系。菏泽市“智慧环保”监控指挥中心纵向实现对县区、乡镇的实时指挥，横向实现对环保、住建、城管等各职能部门的实时调度，从而实现工作过程可监控、全程可追溯、公众可监督，实现综合、动态、事前、事中、事后相结合，打造一个全方位、多层次、规范化的信息化指挥中心。全面落实网格化监管、提升环境质量，构建多级多部门联动一体的应急响应体系。

3.2教训

3.2.1加强职能部门数据对接

本着应接尽接的原则，将菏泽市生态环境局及相关职能部门现有可接入的数据全部纳入菏泽市“智慧环保”监控平台，充分发挥其“智慧指挥”功能。

3.2.2加强市、县、乡3级平台应用

实现工作过程可监控、全程可追溯、公众可监督，实现综合、动态、事前、事中、事后相结合，打造一个全方位、多层次、规范化的信息化指挥中心。

4总结

利用大数据分析技术，逐步推进菏泽市“智慧环保”监控指挥中心各项建设工作，围绕总体规划设计、方针路线、目标成效，制定后期科学管理、深入应用、工作计划，加快菏泽市“智慧环保”监控平台可持续建设，打造“智慧环保”城市大脑，全面提高菏泽市生态环境治理能力。实现环境污染防治的“精确监测、精准预测、精密溯源、精妙控制”。全面提升菏泽市环境监测监控水平，为打赢全市蓝天保卫攻坚战、改善提高菏泽市环境质量、加快生态菏泽建设步伐提供全面支撑。

参考文献：

[1]张明.环境监测信息化建设现状及优化措施初探[J].环境与发展，2017，27（8）：179+185.

[2]董琰瑜，彭绍娟.对环境监测信息化建设工作的思考[J].民营科技，2018（2）：74.

[3]马婷.对环境监测信息化建设的研究[ J].环境与发展，2017，29（7）：173+175.

作者简介：

李瑛（1970—），本科，研究员，研究方向：环境大数据分析、大气环境监测。