揚塵噪聲在線監(jiān)測在工程項目監(jiān)管中的系統(tǒng)集成與應(yīng)用

文｜ 濟(jì)南市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會 隨國慶；浪潮通用軟件有限公司 潘頂山；中建八局第一建設(shè)有限公司 朱賀 張軍

1 引言

據(jù)某市公開的調(diào)查分析數(shù)據(jù)顯示，2017年度揚塵污染在本市的PM10分擔(dān)率為34.2%，是PM10的第一大“貢獻(xiàn)源”；2017年度揚塵污染在本市的PM2.5分擔(dān)率為14.6%。建筑工地作為揚塵污染的最直接產(chǎn)生地，如何對其進(jìn)行有效的監(jiān)管，是建筑監(jiān)管部門一直想解決的問題。

某市為確保環(huán)境空氣質(zhì)量明顯得到改善，落實大氣污染防治的各項措施，落實監(jiān)管部門責(zé)任，該市上線了“建筑施工揚塵噪聲在線監(jiān)測系統(tǒng)”。該市要求在市區(qū)內(nèi)凡需辦理質(zhì)量與安全監(jiān)督手續(xù)且剩余工期超過一年的房屋建筑工程、軌道交通工程地上施工區(qū)域均應(yīng)安裝使用揚塵噪聲在線監(jiān)測系統(tǒng)，房屋建筑工程每項目至少安裝一套，軌道交通工程每500米至少安裝一套。該市要求監(jiān)測系統(tǒng)主要安裝位置為工地主出入口、施工作業(yè)面等揚塵治理重點監(jiān)測部位。

該市未安裝或不能正常使用揚塵噪聲在線監(jiān)測系統(tǒng)的，新建項目一律不予辦理質(zhì)量與安全監(jiān)督手續(xù)，在建項目不得申報揚塵污染防治創(chuàng)優(yōu)工地和安全文明標(biāo)準(zhǔn)化工地，與優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)評選掛鉤，與企業(yè)誠信體系掛鉤。

2 揚塵與噪聲在線監(jiān)測系統(tǒng)組成

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用集中部署的方式，本市建管單位部署一套總的系統(tǒng)，采用基于政務(wù)云的云計算架構(gòu)，實現(xiàn)全市所有建筑工地?fù)P塵、噪聲監(jiān)測設(shè)備的接入，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動采集、自動分析、自動預(yù)警等功能，歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)保留存儲。

該市揚塵與噪聲在線監(jiān)測系統(tǒng)共分五層架構(gòu)，分別為：終端基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用支撐層、系統(tǒng)功能優(yōu)化迭代層、信息服務(wù)層。

終端基礎(chǔ)設(shè)施層依賴于本市的政務(wù)云系統(tǒng)，揚塵噪聲監(jiān)測數(shù)據(jù)通過監(jiān)測終端發(fā)送數(shù)據(jù)到本層，即本層作為數(shù)據(jù)云存儲的搭建基礎(chǔ)，同時本系統(tǒng)可以和政務(wù)審批系統(tǒng)、信用評價系統(tǒng)等做數(shù)據(jù)共享和交換。

數(shù)據(jù)層包含了本市建筑工地環(huán)境保護(hù)相關(guān)責(zé)任主體的企業(yè)庫、項目庫和人員庫，同時本系統(tǒng)通過運行會自動對相關(guān)責(zé)任主體建立過程信用庫，企業(yè)庫、項目庫、人員庫及信用庫綜合形成了揚塵噪聲監(jiān)測信息化庫。

基于本市建筑監(jiān)管方已有的統(tǒng)一身份認(rèn)證管理、統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換、統(tǒng)一技術(shù)服務(wù)等可有力支撐數(shù)據(jù)層和功能應(yīng)用的銜接。

通過對揚塵監(jiān)測、超標(biāo)預(yù)警、統(tǒng)計分析、區(qū)縣排名等功能的優(yōu)化升級，系統(tǒng)功能優(yōu)化迭代層提供準(zhǔn)確的揚塵超標(biāo)預(yù)警、分析數(shù)據(jù)，擴(kuò)展全面的、多維度的信息查詢服務(wù)，同時對移動端的功能進(jìn)行升級，為監(jiān)管部門提供權(quán)威的數(shù)據(jù)服務(wù)和即時決策依據(jù)。

信息服務(wù)層基于采集的終端數(shù)據(jù)、基于分析數(shù)據(jù)提供針對揚塵噪聲的統(tǒng)一監(jiān)管服務(wù)，同時對社會公眾提供信息公示服務(wù)，結(jié)合移動智能技術(shù)，實現(xiàn)全面的信息公開。

本系統(tǒng)利用智能互聯(lián)技術(shù)、無線技術(shù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化處理技術(shù)等，實現(xiàn)該市建筑工地?fù)P塵與噪聲在線監(jiān)測一張網(wǎng)的管理；系統(tǒng)預(yù)留企業(yè)、項目接入數(shù)據(jù)的接口，為施工企業(yè)管理系統(tǒng)或單項目管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。本系統(tǒng)是市級建筑監(jiān)管單位面向工地監(jiān)管的一個子系統(tǒng)應(yīng)用。

2.2 系統(tǒng)主要功能

圖1 揚塵與噪聲在線監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)

圖2 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

表1 系統(tǒng)功能表

該揚塵噪聲在線監(jiān)測系統(tǒng)包含用戶、項目、設(shè)備管理功能，數(shù)據(jù)獲取、處理、展示、預(yù)警、分析功能，政務(wù)公開、規(guī)章制度管理功能，移動APP使用，大屏展板功能。五大功能又細(xì)分包含多個子功能，見表1。

數(shù)據(jù)獲取、處理、展示、預(yù)警、分析功能是揚塵噪聲在線監(jiān)測系統(tǒng)的核心功能，以終端獲取的PM2.5、PM10值綜合判定工程項目的空氣污染程度，在GIS一張圖以不同顏色標(biāo)注項目所處位置的環(huán)境評價等級，點擊項目的標(biāo)注圖標(biāo)可直接進(jìn)行數(shù)據(jù)穿透，并能瀏覽項目的詳情、歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)。環(huán)境評價共分6個等級，分別為優(yōu)、良、輕度污染、中度污染、重度污染、嚴(yán)重污染。本系統(tǒng)還將該市的環(huán)境監(jiān)測國控點、省控點數(shù)據(jù)實時引入系統(tǒng)，以作對比，用于發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常的終端設(shè)備。

圖3 用戶、項目、設(shè)備管理功能

圖4 （a） 數(shù)據(jù)獲取、處理、展示、預(yù)警、分析

圖4 （b） 數(shù)據(jù)獲取、處理、展示、預(yù)警、分析

圖4 （c） 數(shù)據(jù)獲取、處理、展示、預(yù)警、分析

圖5 政務(wù)公開、規(guī)章制度管理

圖6 移動APP應(yīng)用

圖7 大屏展板

在數(shù)據(jù)分析方面，系統(tǒng)建立了按區(qū)域、項目、月、日等各種維度的數(shù)據(jù)分析模型，可供系統(tǒng)使用人員從多方面進(jìn)行統(tǒng)計分析，統(tǒng)計結(jié)果以直觀的圖形化方式或報表方式呈現(xiàn)。在預(yù)警方面，系統(tǒng)可實時篩選出污染程度最高的項目進(jìn)行信息推送。

為方便使用本系統(tǒng)的監(jiān)管部門、設(shè)備廠商、工程項目方應(yīng)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)同時搭建了適用于移動端應(yīng)用的APP程序。作為工地?fù)P塵噪聲治理監(jiān)管方，其可通過APP進(jìn)行現(xiàn)場拍照執(zhí)法，對于設(shè)備安裝不規(guī)范、數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、揚塵治理不到位等情況可現(xiàn)場上傳相關(guān)記錄。

2.3 系統(tǒng)容量設(shè)計

目前該市有將近1300個在建工程項目，后續(xù)陸續(xù)會有新的工程項目開工建設(shè)，也會有一部分工程項目竣工驗收，不必再進(jìn)行揚塵的監(jiān)測，因此本系統(tǒng)考慮支持對1500余個工程項目的揚塵監(jiān)測數(shù)據(jù)實時上傳、歷史揚塵數(shù)據(jù)的存儲。

揚塵監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)采集頻率為每5分鐘采集1次，每次采集1條數(shù)據(jù)，包括揚塵、噪聲、氣象五參數(shù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)等，數(shù)據(jù)約0.5KB；每個工地每天采集的數(shù)據(jù)條數(shù)為288條，約144KB；一個工地全年采集的數(shù)據(jù)量約52560KB，近105120條數(shù)據(jù)。全市所有工地1年的數(shù)據(jù)量約為75GB；數(shù)據(jù)條數(shù)約為1.6億條。

目前系統(tǒng)運行1年多，過多的數(shù)據(jù)導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)速度變慢，接下來將通過對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分庫、重構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)、調(diào)整底層代碼等處理方式優(yōu)化系統(tǒng)，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能。

3 系統(tǒng)難點

3.1 揚塵噪聲監(jiān)測設(shè)備準(zhǔn)入問題

目前，我國有很多制造揚塵噪聲監(jiān)測設(shè)備的廠家，但產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)缺少監(jiān)管，市場準(zhǔn)入混亂，很多建筑工地在購買安裝此設(shè)備時往往不了解本產(chǎn)品是否出廠合格或者計量準(zhǔn)確，部分設(shè)備不具備網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)功能，僅能單機(jī)查看數(shù)據(jù)。為解決此問題，該市建筑工地?fù)P塵治理監(jiān)管部門特發(fā)布了設(shè)備進(jìn)入本市登記注冊制度，揚塵噪聲監(jiān)測設(shè)備產(chǎn)品需具有省級及以上環(huán)保部門的環(huán)境保護(hù)產(chǎn)品認(rèn)證證書或具有中華人民共和國制造計量器具許可證，并取得省級以上第三方測試或校準(zhǔn)證書；設(shè)備需具備數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳直連功能，保證監(jiān)測設(shè)備與監(jiān)管平臺直接進(jìn)行數(shù)據(jù)對接。

表2 部分關(guān)鍵監(jiān)測數(shù)據(jù)格式

揚塵設(shè)備銷售廠商在施工現(xiàn)場要配備專業(yè)運維人員，定期對監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，確保在建項目施工期間監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)正常上傳。對于施工工地?fù)P塵治理責(zé)任主體要求其不得使用劣質(zhì)設(shè)備、不得數(shù)據(jù)造假、不得應(yīng)付監(jiān)管，杜絕隨意破環(huán)或阻斷信號的行為。

3.2 監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)采集接口規(guī)范、補充機(jī)制的制定

該市揚塵噪聲監(jiān)測系統(tǒng)需要終端設(shè)備具備數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳直連功能，數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)（3G/4G/寬帶）上傳到服務(wù)器端，底層采用TCP/IP協(xié)議Socket通訊方式。

工地現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備與揚塵噪聲監(jiān)測平臺之間的接口基于TCP/IP技術(shù)，采用C/S體系結(jié)構(gòu)，其中工地現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備為客戶端，揚塵噪聲監(jiān)測平臺作為服務(wù)器，在揚塵噪聲監(jiān)測平臺服務(wù)器上提供一個套接字接口；所有的通訊包都是由16進(jìn)制組成。目前本系統(tǒng)支持監(jiān)測、心跳、校時三種類型數(shù)據(jù)傳輸，每種類型數(shù)據(jù)均有標(biāo)準(zhǔn)的上傳數(shù)據(jù)格式，如表2。

統(tǒng)一了設(shè)備接入系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式，進(jìn)入本市的設(shè)備生產(chǎn)廠商需要對其產(chǎn)品進(jìn)行升級，否則數(shù)據(jù)不能到達(dá)平臺，在施工地的責(zé)任主體也不會購買其設(shè)備。

4 系統(tǒng)創(chuàng)新性應(yīng)用

4.1 引入國控點、省控點數(shù)據(jù)

該市屬地有環(huán)境監(jiān)測國家控制點及省級控制點布設(shè)，本系統(tǒng)在規(guī)劃建設(shè)之初就要求平臺能實時對接國控點和省控點的數(shù)據(jù)，以備和工地產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀對比，通過最近距離匹配智能算法來監(jiān)測異常工地。

4.2 移動端的集成應(yīng)用

移動端APP不僅可以實現(xiàn)PC端的數(shù)據(jù)查看、分析、預(yù)警推送、統(tǒng)計報表等功能，還可提供工地日常巡檢監(jiān)管、移動執(zhí)法、工地導(dǎo)航、工地視頻監(jiān)控接入等功能。監(jiān)管部門可即時記錄項目現(xiàn)場檢查情況，可直接生成電子版整改單，工地應(yīng)用方可通過移動APP進(jìn)行整改回復(fù)；對于工地的揚塵超標(biāo)治理整改不力的監(jiān)管部門可將信息推送到信用系統(tǒng)、綜合信息管理平臺，用于對責(zé)任企業(yè)的信用評價。

4.3 硬件設(shè)備同環(huán)境下的數(shù)據(jù)對比

為直觀的對已經(jīng)準(zhǔn)入本市的設(shè)備生產(chǎn)銷售商進(jìn)行產(chǎn)品性能評價，該市建管部門設(shè)置了設(shè)備性能對比基地，以監(jiān)督其產(chǎn)品的物理感應(yīng)性能和數(shù)據(jù)傳輸性能，以防止劣質(zhì)產(chǎn)品廠商混入本地市場。對于數(shù)據(jù)異常、性能異常的設(shè)備供應(yīng)商進(jìn)行約談，督促其產(chǎn)品進(jìn)行第三方校驗，否則不予準(zhǔn)入資格。

5 結(jié)語

利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)及信息化手段對建筑施工揚塵噪聲及安全文明施工進(jìn)行監(jiān)管，實現(xiàn)了PC端、移動端的數(shù)據(jù)聯(lián)查聯(lián)控，提高了監(jiān)管人員的工作效率和監(jiān)管水平，有力遏制了建筑工地現(xiàn)場的揚塵噪聲污染，最大限度的降低了城市建設(shè)過程中的揚塵噪聲污染。本系統(tǒng)建設(shè)無過多的成熟案例進(jìn)行參考，系統(tǒng)性能還有很大的提升空間。

圖8 以國控點為中心進(jìn)行半徑分析

圖9 設(shè)備性能對比基地