工地環(huán)境在線大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)實(shí)踐簡(jiǎn)析

姚健 金衛(wèi)華 黃霜筱

1,上海聯(lián)通大數(shù)據(jù)中心

2,上海聯(lián)通產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中心

工地環(huán)境在線大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)實(shí)踐簡(jiǎn)析

姚健1金衛(wèi)華2黃霜筱1

1,上海聯(lián)通大數(shù)據(jù)中心

2,上海聯(lián)通產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中心

在挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值、協(xié)助政府進(jìn)行污染治理的決策與管理中，治理?yè)P(yáng)塵的環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)勢(shì)而生。該系統(tǒng)的社會(huì)效用良好，技術(shù)創(chuàng)新成功推廣復(fù)制。

大氣環(huán)境；監(jiān)控平臺(tái)；大數(shù)據(jù)分析

Abstract: Site quality online monitoring system of treating dust comes into existence when digging data value, helping government decision and management for pollution governance. Online big data monitoring system has excellent social effectiveness and its innovative technologies are successful to be reproduced and promoted.

Key words: Atmosphere Environment, Monitoring Platform, Big Data Analysis

面對(duì)我國(guó)大氣污染的嚴(yán)峻形勢(shì)，以可吸入物顆粒（PM10）、細(xì)顆粒物（PM2.5）為特征污染物的區(qū)域性大氣環(huán)境問題日益突出。隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的深入推進(jìn)，能源資源消耗持續(xù)增加，大氣污染防治壓力繼續(xù)加大。為切實(shí)改善空氣質(zhì)量，我國(guó)持續(xù)出臺(tái)治理大氣污染的方針計(jì)劃，并將其作為重點(diǎn)工作內(nèi)容加以實(shí)施。2013年國(guó)務(wù)院制定《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，目標(biāo)到2017年全國(guó)地級(jí)及以上城市可吸入顆粒物濃度比2012年下降＞10%。2014年3月，李克強(qiáng)總理在政府工作報(bào)告中鄭重指出：“我們要像對(duì)貧困宣戰(zhàn)一樣，堅(jiān)決向污染宣戰(zhàn)?！?016年3月5日第十二屆全國(guó)人民代表大會(huì)第四次會(huì)議指出需加大環(huán)境治理力度重拳治理大氣霧霾問題。

然而，霧霾問題的監(jiān)管過(guò)程實(shí)屬不易，并且其監(jiān)管現(xiàn)狀也不容樂觀。原因在于監(jiān)管對(duì)象種類多、更新頻繁，地域、時(shí)域分布離散，難以集中監(jiān)管與執(zhí)法；監(jiān)測(cè)站點(diǎn)少，缺乏輔助節(jié)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)支撐，只能進(jìn)行點(diǎn)的監(jiān)測(cè)，不能形成面的監(jiān)測(cè)；由于國(guó)控空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)采用振蕩天平設(shè)備或β射線設(shè)備，測(cè)量周期長(zhǎng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，無(wú)法滿足道路監(jiān)測(cè)、施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等具有突發(fā)性特征的監(jiān)測(cè)場(chǎng)合；建設(shè)成本高，設(shè)備笨重，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用及便攜式要求；監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)缺乏共享，難以實(shí)現(xiàn)多部門聯(lián)合執(zhí)法。

針對(duì)于以上多項(xiàng)監(jiān)管問題的出現(xiàn)，2015年7月，習(xí)近平總書記明確指出，要推進(jìn)全國(guó)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)共享，開展生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)分析。2016年3月環(huán)保部印發(fā)了《生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)建設(shè)總體方案》，指出要充分運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù)手段,全面提高生態(tài)環(huán)境保護(hù)綜合決策、監(jiān)管治理和公共服務(wù)水平，加快轉(zhuǎn)變環(huán)境管理方式和工作方式。在大數(shù)據(jù)治理環(huán)境問題方面，國(guó)內(nèi)外已進(jìn)行了相應(yīng)的探索。美國(guó)環(huán)保局（EPA）早已建設(shè)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)包含了80多萬(wàn)臺(tái)受環(huán)保局監(jiān)管的大氣固定污染源、污水排放源及有害廢物產(chǎn)生與處理設(shè)施的情況，該系統(tǒng)較好地實(shí)現(xiàn)了在全國(guó)范圍內(nèi)對(duì)污染物的管理。在國(guó)內(nèi)，聯(lián)通與內(nèi)蒙古自治區(qū)環(huán)保廳合作，共同進(jìn)行了內(nèi)蒙古重污染天氣預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)的探索嘗試。

為了進(jìn)一步挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，協(xié)助政府進(jìn)行污染治理的有效決策和管理，真正實(shí)現(xiàn)環(huán)保用大數(shù)據(jù)說(shuō)話，我公司研制成功智慧化治理?yè)P(yáng)塵的環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)著重監(jiān)測(cè)PM2.5污染物的重要載體——揚(yáng)塵，系統(tǒng)集成了傳感器、物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程、自動(dòng)監(jiān)控顆粒物濃度，可讓政府管理部門和企業(yè)進(jìn)行多終端訪問，是創(chuàng)新的智慧城市應(yīng)用之一。

工地環(huán)境大數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)利用固定式在線監(jiān)測(cè)儀和移動(dòng)式在線監(jiān)測(cè)儀對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)3G/4G窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）將現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)和圖片上傳到云平臺(tái)，監(jiān)控平臺(tái)顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，如PM2.5、PM10、SPM以及噪聲污染指標(biāo)，形成報(bào)表。系統(tǒng)更支持 iPad、 智能手機(jī)和P網(wǎng)C端通過(guò)公網(wǎng)隨時(shí)隨地訪問各個(gè)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、圖像和視頻，為監(jiān)管部門、使用部門員工以及建筑企業(yè)提供有效數(shù)據(jù)服務(wù)。在該技術(shù)方案中，數(shù)據(jù)的采集使用世界領(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)——窄帶物聯(lián)網(wǎng)NB-IoT。NB-IoT具有廣覆蓋、低功耗和低成本的特點(diǎn)。窄帶物聯(lián)網(wǎng)比通常2G覆蓋增強(qiáng)20 dB，可多穿透1～2堵墻，地下和水下信號(hào)覆蓋有保障。采集終端可支持5～10年不更換電池，且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，終端維護(hù)便捷。采用窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使得系統(tǒng)中的在線檢測(cè)儀可以更精確地收集到顆粒物濃度數(shù)據(jù)，并且可保證監(jiān)測(cè)儀超長(zhǎng)時(shí)間待機(jī)和便捷的維護(hù)。

工地環(huán)境大數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺(tái)主要有實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)警提醒、視頻取證和統(tǒng)計(jì)分析的功能。 施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控功能包括揚(yáng)塵監(jiān)控、噪聲監(jiān)控、視頻監(jiān)控、氣象數(shù)據(jù)監(jiān)控和設(shè)備位置監(jiān)控。所有數(shù)據(jù)每60″上報(bào)一次，24 h實(shí)時(shí)在線。當(dāng)揚(yáng)塵數(shù)據(jù)或噪聲數(shù)據(jù)超標(biāo)時(shí)，設(shè)備離線時(shí)，平臺(tái)會(huì)啟動(dòng)告警功能，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)攝像頭360°錄制現(xiàn)場(chǎng)超標(biāo)情況視頻，把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)圖片、污染源的地址等信息傳送至管理者頁(yè)面，方便其進(jìn)行快速處理。平臺(tái)還提供揚(yáng)塵實(shí)時(shí)排名、噪聲實(shí)時(shí)排名，揚(yáng)塵分析、噪聲分析為住建和環(huán)保部門提供實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程取證手段，也為建筑企業(yè)落實(shí)自檢自查提供了有效途徑。

工地環(huán)境大數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)具有靈活和統(tǒng)一的特點(diǎn)。（1）在數(shù)據(jù)采集層，系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)統(tǒng)一通過(guò)窄帶物聯(lián)網(wǎng)存儲(chǔ)在云平臺(tái)上，數(shù)據(jù)庫(kù)格式、接口標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。（2）在數(shù)據(jù)分析層，可實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域、不同施工階段、不同工地、不同道路的排名，并可以通過(guò)指揮中心大屏和手機(jī)APP等多種終端展現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化成果。（3）在應(yīng)用層面，該系統(tǒng)可服務(wù)多種用戶，如政府環(huán)保管理部門、建筑企業(yè)和社會(huì)公眾，真正實(shí)現(xiàn)工地環(huán)境監(jiān)測(cè)信息公開。

以工地環(huán)境大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，可構(gòu)建面向政府的環(huán)境執(zhí)法管理系統(tǒng)、環(huán)境應(yīng)急指揮系統(tǒng)，面向公眾的環(huán)保信息服務(wù)平臺(tái),面向企業(yè)的環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在建筑工地、道路揚(yáng)塵、化工污染企業(yè)和露天堆場(chǎng)等大氣污染數(shù)據(jù)源設(shè)置在線監(jiān)測(cè)儀，通過(guò)窄帶物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)上傳到云平臺(tái)，通過(guò)一定數(shù)據(jù)分析，提供揚(yáng)塵、噪聲的實(shí)時(shí)排名供建筑企業(yè)進(jìn)行自查自檢。住建和環(huán)保部門可建立監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)業(yè)務(wù)化處理后，變?yōu)閳?zhí)法依據(jù)。管理人員可以通過(guò)系統(tǒng)管理平臺(tái)針對(duì)污染企業(yè)、環(huán)境法規(guī)以及執(zhí)法任務(wù)等進(jìn)行管理。執(zhí)法人員可以通過(guò)手持移動(dòng)執(zhí)法終端，進(jìn)行外出檢查執(zhí)法操作，獲取所有執(zhí)法相關(guān)的數(shù)據(jù)信息并出具處罰決定。此外，該平臺(tái)可結(jié)合其他的環(huán)境數(shù)據(jù)，通過(guò)大數(shù)據(jù)建模、大數(shù)據(jù)分析，如生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、污染源、污染物、環(huán)境承載力等數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析，向決策管理層輸出環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告，根據(jù)需要形成定量化、可視化、針對(duì)性的評(píng)估結(jié)果。

由于工地環(huán)境大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有多終端展現(xiàn)的功能。政府可開放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的APP端給社會(huì)公眾，做到環(huán)境質(zhì)量信息的實(shí)時(shí)共享。社會(huì)公眾可通過(guò)手機(jī)GPS定位自己的位置，看到APP中以列表、地圖、柱狀圖、折線圖等多種形式展示呈現(xiàn)的當(dāng)?shù)丨h(huán)境數(shù)據(jù)信息。

在上海市政府和市環(huán)保局的政策支持下，以及住建委、交通委、綠化市容局的連續(xù)推動(dòng)下，目前上海所有工地均已安裝了這套系統(tǒng)。

截至2017年6月底，在上海已完成在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝的工地有735個(gè)、碼頭134個(gè)、堆場(chǎng)13個(gè)、攪拌站142個(gè)、道路427個(gè)，共計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)1 451個(gè)。從2016年10月1日新環(huán)保法實(shí)施以來(lái)，該系統(tǒng)被納入地方執(zhí)法條例，開始正式執(zhí)法使用，已經(jīng)開出了工地整改處罰第一單。

從社會(huì)效用視角看，工地環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為政府提供了創(chuàng)新的管理方式，結(jié)合多維度數(shù)據(jù)，根據(jù)建委、環(huán)保、交通、綠化市容等部門監(jiān)管職能提供定制數(shù)據(jù)應(yīng)用模式，實(shí)現(xiàn)多部門聯(lián)合監(jiān)管。從人防到技防，采用物聯(lián)專網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)，改變傳統(tǒng)的人工抽檢、巡檢、月檢方式，減少層層上報(bào)的關(guān)系，使各政府部門和管理層級(jí)的工作更實(shí)時(shí)高效。通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，分區(qū)域分種類的進(jìn)行統(tǒng)計(jì)排名，誰(shuí)污染誰(shuí)擔(dān)責(zé)，通過(guò)文明工地評(píng)比、問題企業(yè)警告處罰等管理手段，有效的管控?zé)o組織顆粒物和噪聲污染問題。政府可有效提升管理水平，改善城市大氣環(huán)境，建設(shè)宜居城市。企業(yè)也可建立自檢自查機(jī)制，樹立良好企業(yè)形象，爭(zhēng)當(dāng)文明施工單位。

Brief Analysis on Online Big Data Monitoring Practice on Site Environment

Yao Jian1, Jin Weihua2, Huang Shuangxiao1
1,Shanghai Unicom Big Data Center
2,Shanghai Unicom Industry Internet Center

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.09.004