新形勢下環(huán)境空氣自動監(jiān)測運(yùn)維管理模式的研究

徐鋒 成萌林

一、引言

隨著我國環(huán)境保護(hù)理念的發(fā)展，國家對環(huán)境保護(hù)工作越來越重視，大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測和運(yùn)維管理做為環(huán)境保護(hù)工作的重要支撐，在大氣環(huán)境治理和保護(hù)中的作用更加突出，國家對環(huán)境空氣監(jiān)測要求在不斷提高，公眾對大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測公共服務(wù)能力的需求也將進(jìn)一步加大。因此，在當(dāng)今智能化發(fā)展的新形勢下，必須進(jìn)一步加強(qiáng)大氣環(huán)境監(jiān)測手段的提升和整合，如何結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)對環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測中設(shè)備運(yùn)維管理進(jìn)行優(yōu)化改善，提升其對管理決策的支持和公眾服務(wù)能力，是非常有必要的。

二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

（一）物聯(lián)網(wǎng)概念

物聯(lián)網(wǎng)是近些年才發(fā)展起來的領(lǐng)域，也是信息化發(fā)展到一定程度的重要標(biāo)志。物聯(lián)網(wǎng)就是一種把物品和物品相互連接起來的一種信息技術(shù)，在原有互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和拓展，一般理解為，借助射頻識別技術(shù)、紅外傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描儀等相關(guān)設(shè)施，根據(jù)有關(guān)物聯(lián)的規(guī)則定義，無論何種物品均會用各種方式連通互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)通信與信息的交流，然后完成對網(wǎng)絡(luò)的智能辨別、定位、追蹤、監(jiān)控與管理。物聯(lián)網(wǎng)是基于三大技術(shù)發(fā)展的 ，傳感器技術(shù) ，RFID標(biāo)簽技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。

（二）RFID技術(shù)概念

RFID技術(shù)主要原理是采用非接觸的感應(yīng)與非接觸性的雙向通信，實(shí)現(xiàn)自動辨識與數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊鈭D。RFID系統(tǒng)為包含電子標(biāo)簽、閱讀器、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、操作程序與數(shù)據(jù)庫等構(gòu)成的能夠自動辨別與數(shù)據(jù)獲取的體系。電子標(biāo)簽為RFID體系的數(shù)據(jù)截止，包含耦合元件與芯片等組件。對于 RFID體系而言，所有的電子標(biāo)簽均為獨(dú)一無二的電子碼。天線為能夠借助電子標(biāo)簽與閱讀器實(shí)現(xiàn)發(fā)射射頻信號的設(shè)備。閱讀器的作用為讀取或錄入電子標(biāo)簽的信息。其一般和計(jì)算機(jī)相連來對信息進(jìn)行處理。RFID技術(shù)本身屬于物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)最為關(guān)鍵的技術(shù)，具備較大的信息容量、強(qiáng)大的抗干擾性能、較高的保密性等等諸多良好性能，因此于諸多領(lǐng)域得到了大量的運(yùn)用。并已被廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)等方面，也主要應(yīng)用于本文的論述內(nèi)容設(shè)備運(yùn)維管理。

三、環(huán)境空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)和設(shè)備運(yùn)維管理概述

（一）環(huán)境空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展歷程

自20世紀(jì)50年代起，一些國家開始建立地區(qū)性和全國性的大氣采樣網(wǎng)，進(jìn)行定時(shí)手工間歇采樣或24h累積采樣器采樣。隨著工業(yè)的發(fā)展，大氣污染日益嚴(yán)重，已建立的大氣采樣網(wǎng)從監(jiān)測項(xiàng)目、時(shí)間分辨率和空間分辨率等方面已不能反映污染的短期變化與人群急性發(fā)病的關(guān)系。因此，美國于1962年開始在全國6個(gè)主要城市建立大氣污染連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)，對一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫等進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。從20世紀(jì)60年代末到70年代初，日本、荷蘭、德國、英國等相繼建立起大氣污染連續(xù)自動監(jiān)測系統(tǒng)。

（二）監(jiān)測設(shè)備質(zhì)控運(yùn)維管理發(fā)展現(xiàn)狀

目前，環(huán)境空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)在全國各地的應(yīng)用已經(jīng)越來越普遍，但在設(shè)備日常運(yùn)行維護(hù)、質(zhì)量保證和質(zhì)量控制方面仍存在著一些問題，隨著國家對環(huán)境質(zhì)量和質(zhì)控技術(shù)要求的提高，監(jiān)測設(shè)備也越來越多樣化、現(xiàn)代化，越來越復(fù)雜，這在很大程度上增加了相關(guān)工作人員的維護(hù)難度，導(dǎo)致監(jiān)測站點(diǎn)、設(shè)備整體的運(yùn)維服務(wù)水平和大氣環(huán)境監(jiān)測能力不高，環(huán)保業(yè)務(wù)的信息化和智能化程度不強(qiáng)，具體表現(xiàn)為：一是設(shè)備管理難度大。設(shè)備多樣化、更新快、復(fù)雜性對維護(hù)人員的專業(yè)技術(shù)與綜合素養(yǎng)提出了較高要求，不利于質(zhì)量控制和質(zhì)量保證工作的實(shí)施；二是人員管理難度大。運(yùn)維人員角色多，涉及前端質(zhì)控人員、維修人員、校準(zhǔn)人員、審核人員等，導(dǎo)致人員管理難度大。三是運(yùn)維工單管理難度大。運(yùn)維工作工單種類多，涉及空氣監(jiān)測子站巡檢記錄表、校準(zhǔn)記錄表、儀器多點(diǎn)校準(zhǔn)記錄表、儀器精密度審核記錄表、 設(shè)備量值傳遞記錄表、故障單等。

四、新形勢下環(huán)境空氣自動監(jiān)測智慧運(yùn)維管理模式

（一）智慧運(yùn)維管理平臺整體架構(gòu)

環(huán)境空氣自動監(jiān)測智慧運(yùn)維管理平臺整體架構(gòu)如圖1所示：

在上述總體體系架構(gòu)中，我們采用面向服務(wù)的SOA技術(shù)架構(gòu)，使用廣泛接受的標(biāo)準(zhǔn)（如XML和SOAP）和松耦合的設(shè)計(jì)模式，同時(shí)，基于SOA的技術(shù)架構(gòu)和開放標(biāo)準(zhǔn)將有利于整合信息資源，構(gòu)建一個(gè)易于擴(kuò)展和可伸縮的系統(tǒng)。整體架構(gòu)包括：IT基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、應(yīng)用支撐層、應(yīng)用層、門戶層。

（二）智慧運(yùn)維管理模式

科學(xué)管理的創(chuàng)始人泰勒認(rèn)為科學(xué)管理的根本目的是謀求最高勞動生產(chǎn)率，要達(dá)到最高的工作效率的重要手段是用科學(xué)化的、標(biāo)準(zhǔn)化的管理方法代替經(jīng)驗(yàn)管理。

本文論述的運(yùn)維管理模式以泰勒的科學(xué)管理理論為總的指導(dǎo)思想，結(jié)合全面質(zhì)量管理理論、BPR管理理念、以及人力資源相關(guān)理論，打造現(xiàn)代化的設(shè)備全生命周期管理、操作全流程跟蹤、人員全方位監(jiān)管和信息全過程留痕，以完善的P（計(jì)劃）D（實(shí)施）C（檢查）A（改進(jìn)）循環(huán)為管理體系，借助物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)，構(gòu)建一套更加標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的運(yùn)維流程管理模式，從而不斷提高設(shè)備運(yùn)維水平。該模式框架如圖2所示：

全面質(zhì)量管理TQM（Total Quality Management）是以質(zhì)量管理為中心，以全員參與為基礎(chǔ)，建立起一套科學(xué)嚴(yán)密高效的質(zhì)量體系，以提供滿足用戶需要的產(chǎn)品或服務(wù)的全部活動，比較注重全面性、全員性、預(yù)防性、服務(wù)性和科學(xué)性。本文在全面質(zhì)量管理理論的指導(dǎo)下，打造設(shè)備全生命周期管理、人員全方位管理、操作全流程跟蹤、信息全過程留痕的全方位管理。

設(shè)備全生命周期管理：通過RFID電子標(biāo)簽，為大氣監(jiān)測儀器建立“電子身份證”，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化管理儀器的購置、入庫、使用、維修、校準(zhǔn)、借出、歸還等業(yè)務(wù)管理需要。

人員全方位管理：本文基于精益管理思想和人力資源配置相關(guān)理論構(gòu)建了人員全方位的管理模式。精益管理要求企業(yè)的各項(xiàng)活動都必須運(yùn)用“精益思維”。“精益思維”的核心就是以最小資源投入，包括人力、設(shè)備、資金、材料、時(shí)間和空間，準(zhǔn)時(shí)地創(chuàng)造出盡可能多的價(jià)值，為顧客提供新產(chǎn)品和及時(shí)的服務(wù)。在很多企業(yè)內(nèi)部成為了企業(yè)降低成本、提高質(zhì)量及效率、提升自身市場競爭力的重要手段。人力資源配置，主要是利用科學(xué)的方法，將現(xiàn)有的人力資源進(jìn)行科學(xué)的統(tǒng)籌規(guī)劃，合理的組合和分配，從而加以合理利用，使各類資源發(fā)揮出一個(gè)資源集合所起到的作用，從而實(shí)現(xiàn)各種資源的高效利用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)效益的最大化。本文基于這兩個(gè)思想，通過系統(tǒng)建立每個(gè)人的能力資源池，可以對不同角色人員如質(zhì)控人員、維修人員、校準(zhǔn)人員、審核人員、第三方人員的信息、角色、權(quán)限、工作計(jì)劃、工單處理績效等情況進(jìn)行全方位管理。站點(diǎn)設(shè)備發(fā)生故障有能力資源需求時(shí)，進(jìn)行智能報(bào)警和派單，從而為各個(gè)環(huán)節(jié)工作合理匹配相應(yīng)資源，實(shí)現(xiàn)效益的最大化。該模式兼具了技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新的內(nèi)涵，是技術(shù)與管理思維、生產(chǎn)力與生產(chǎn)關(guān)系的有機(jī)結(jié)合。

操作全流程跟蹤：通過不同部門中不同運(yùn)維人員角色來對整個(gè)運(yùn)維過程進(jìn)行跟蹤，運(yùn)維部門分為質(zhì)控部門、維修部門、質(zhì)保部門。質(zhì)控部門中包括質(zhì)控人員、質(zhì)控校核人員和質(zhì)控審核人員，按照系統(tǒng)智能派發(fā)的工作任務(wù)計(jì)劃負(fù)責(zé)前端站點(diǎn)的日常巡檢、故障報(bào)修和審核等工作。維修部門中人員按照質(zhì)控人員提交的設(shè)備報(bào)修單對設(shè)備進(jìn)行維修處理，處理完成后提交至質(zhì)保部門。質(zhì)保部門中包括校準(zhǔn)人員和審核員，負(fù)責(zé)對維修部流轉(zhuǎn)過來的設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)完成審核通過后將進(jìn)入庫存。

信息全過程留痕：每類工單在處理完成后，都會在系統(tǒng)中進(jìn)行歸檔保存。包括質(zhì)控工單、維修工單、校準(zhǔn)工單、報(bào)警記錄、設(shè)備流轉(zhuǎn)記錄等。

PDCA：本文中運(yùn)維模式以完善的P（計(jì)劃）D（實(shí)施）C（檢查）A（改進(jìn)）循環(huán)為管理體系，通過持續(xù)改進(jìn)的循環(huán)方式，從而構(gòu)建一套更加條理化、系統(tǒng)化、科學(xué)化的質(zhì)量控制與質(zhì)量保證體系。

P：按照規(guī)定的時(shí)間系統(tǒng)自動為相應(yīng)的質(zhì)控人員進(jìn)行工作計(jì)劃的派發(fā)，不同小組質(zhì)控人員可以收到各自負(fù)責(zé)的工作任務(wù)，包括日審核任務(wù)、周巡檢任務(wù)、季度檢查任務(wù)、月度檢查任務(wù)、以及報(bào)警自動生成的故障單任務(wù)。

D：在收到任務(wù)后，質(zhì)控人員按照工單任務(wù)進(jìn)行對站房以及設(shè)備進(jìn)行巡檢，在發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障時(shí)提出報(bào)修單，維修人員對相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行維修。

C：本文論述的運(yùn)維模式中，按照三級審核對工單進(jìn)行檢查處理，質(zhì)控工單流轉(zhuǎn)到質(zhì)控審核人員處進(jìn)行審核，經(jīng)維修校準(zhǔn)后的工單流轉(zhuǎn)到質(zhì)保審核人員處進(jìn)行審核。

A：在每個(gè)審核環(huán)節(jié)，如果審核不通過，該任務(wù)將被退回至上一級進(jìn)行改進(jìn)重新提交。

業(yè)務(wù)流程化：本文借助BPR管理思想，對整體運(yùn)維工作業(yè)務(wù)流程進(jìn)行重組。業(yè)務(wù)流程重組（Business Process Reengineering，BPR）最早由美國的Michael Hammer 和James Champy提出，在20世紀(jì)90年代達(dá)到了全盛的一種管理思想。通常定義為通過對企業(yè)戰(zhàn)略、增值運(yùn)營流程以及支撐它們的系統(tǒng)、政策、組織和結(jié)構(gòu)的重組與優(yōu)化， 達(dá)到工作流程和生產(chǎn)力最優(yōu)化的目的。本文利用先進(jìn)的信息技術(shù)手段以及現(xiàn)代的管理手段，最大限度地實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的功能集成和管理上的職能集成，通過對業(yè)務(wù)流程重組打造全新5+3業(yè)務(wù)流程平臺，從而實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)維管理在成本、質(zhì)量、服務(wù)和速度等方面的突破性的改善。

五位一體的工單業(yè)務(wù)流程包括：日審核流程、周巡檢流程、月度檢查流程、季度檢查流程、儀器故障流程。

三個(gè)獨(dú)立業(yè)務(wù)流程包括：標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的申領(lǐng)流程、設(shè)備/計(jì)量器具的借出和歸還流程、現(xiàn)場校準(zhǔn)流程。從而實(shí)現(xiàn)對CO、SO2、O3、NO2、NO五類標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和BIOS流量計(jì)、差壓流量計(jì)、電子皂膜流量計(jì)三類計(jì)量器具的管理。

系統(tǒng)功能應(yīng)用包括平臺端和移動端兩部分，移動端基于Android系統(tǒng)，與中心平臺相關(guān)功能配合，實(shí)現(xiàn)對質(zhì)控質(zhì)保前后端業(yè)務(wù)的協(xié)同運(yùn)作，質(zhì)控人員可以通過移動端實(shí)現(xiàn)對各類單據(jù)的填寫、提交、審核，并對各站點(diǎn)實(shí)況進(jìn)行管理，質(zhì)保人員可以根據(jù)平臺的單據(jù)信息對設(shè)備進(jìn)行維修和校準(zhǔn)。平臺功能主要包括：運(yùn)行狀況、子站管理、運(yùn)維管理、設(shè)備管理、質(zhì)量保證、輔助管理、統(tǒng)計(jì)分析和系統(tǒng)管理。

（三）智慧運(yùn)維管理模式的實(shí)踐應(yīng)用成效

1. 實(shí)現(xiàn)了大氣自動站儀器狀態(tài)的實(shí)時(shí)掌控

充分借助物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大氣自動站儀器狀態(tài)的實(shí)時(shí)掌控，創(chuàng)造更高效的監(jiān)控平臺，通過在線攝像硬件保障站房全時(shí)段、全方位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，使監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)更加智能分析。通過虛擬站房界面，使站房狀態(tài)一目了然，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障儀器設(shè)備，并進(jìn)行智能化報(bào)警，使工作人員能夠及時(shí)準(zhǔn)確的處理儀器異常問題，從而提升運(yùn)維能力。

2. 實(shí)現(xiàn)了大氣自動站運(yùn)行維護(hù)工作的流程化管理

充分利用信息化技術(shù)，通過創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)+模式，借助于現(xiàn)代化運(yùn)維管理理念，對監(jiān)測設(shè)備運(yùn)維流程和工作方式進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)大氣自動站運(yùn)行維護(hù)工作的流程化管理，進(jìn)一步規(guī)范業(yè)務(wù)開展，降低綜合運(yùn)維成本，提高監(jiān)測設(shè)備故障發(fā)現(xiàn)和處理能力，打造全新5+3業(yè)務(wù)流程化工作平臺。從而加強(qiáng)運(yùn)維團(tuán)隊(duì)的服務(wù)能力，提高人員工作績效，提高系統(tǒng)和設(shè)備的可用性。

3. 實(shí)現(xiàn)了大氣自動監(jiān)測系統(tǒng)質(zhì)控質(zhì)保的智能化管理

通過建立智能監(jiān)控、智能派單、智能提醒、智能統(tǒng)計(jì)分析的運(yùn)維管理系統(tǒng)，利用新技術(shù)、新方法、新途徑實(shí)現(xiàn)大氣自動監(jiān)測系統(tǒng)質(zhì)保質(zhì)控的智能化管理，全面支撐環(huán)保工作業(yè)務(wù)的開展，以信息化建設(shè)、業(yè)務(wù)優(yōu)化統(tǒng)籌規(guī)劃的思路，優(yōu)化調(diào)整相關(guān)的組織、人員職責(zé)，建立相適應(yīng)的運(yùn)維工作制度，促進(jìn)各業(yè)務(wù)工作的開展，發(fā)揮科技引領(lǐng)作用，提升運(yùn)維工作中質(zhì)控質(zhì)保的智慧化程度。

五、結(jié)語

本文的研究對象是新形勢下環(huán)境空氣自動監(jiān)測運(yùn)維管理模式，主要是圍繞我國大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測中運(yùn)維管理現(xiàn)狀，結(jié)合相關(guān)科學(xué)管理理論、業(yè)務(wù)流程管理方法以及物聯(lián)網(wǎng)RFID、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新技術(shù)，構(gòu)建了新形勢下環(huán)境空氣質(zhì)量連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)中運(yùn)維管理的新型模式，該模式在實(shí)踐應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了大氣自動站儀器狀態(tài)的實(shí)時(shí)掌控、實(shí)現(xiàn)了大氣自動站運(yùn)行維護(hù)工作的流程化管理以及大氣自動監(jiān)測系統(tǒng)質(zhì)控質(zhì)保的智能化管理，從而提升了整體設(shè)備運(yùn)維水平，為相關(guān)部門提供了科學(xué)的決策支持。在今后的研究中，可以結(jié)合人工智能技術(shù)，為設(shè)備運(yùn)維提供更高效管理模式。