地級市大氣環(huán)境質(zhì)量信息平臺建設(shè)思考與設(shè)計

蔡繼軍 陳晶

（1. 江蘇省常州環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇常州 213001；2. 常州市環(huán)境科學(xué)研究院，江蘇常州 213022）

1 引言

2013 年，國務(wù)院發(fā)布《大氣污染防治行動計劃》（以下簡稱“大氣十條”》）［1］，著重強化以細顆粒物（PM2.5）為重點的大氣污染防治工作。隨著“大氣十條”的深入推進，在滿足小康社會建設(shè)和人民生活質(zhì)量普惠的需求下，新形勢新階段的大氣污染防治拉開序幕。2018 年6 月27 日，國務(wù)院正式印發(fā)《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》［2］，提出經(jīng)過三年努力，大幅減少主要大氣污染物排放總量，協(xié)同減少溫室氣體排放，進一步明顯降低PM2.5濃度，明顯減少重污染天數(shù)，明顯改善環(huán)境空氣質(zhì)量，明顯增強人民的藍天幸福感的要求。打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)，需要以科學(xué)有效的信息監(jiān)控和調(diào)度作為技術(shù)支撐，將種類繁多、數(shù)量巨大的大氣環(huán)境質(zhì)量信息自動收集整合，結(jié)合專家會商，為大氣污染防治攻堅提供強有力的智庫與技術(shù)支撐。

2018 年，常州市大氣綜合污染指數(shù)為5.34，在全國168 個重點城市中排名第117 位，大氣污染防控壓力巨大。為全面攻堅大氣污染防治年度目標(biāo)任務(wù)，堅決扭轉(zhuǎn)大氣污染防治被動局面，常州市在學(xué)習(xí)先進城市經(jīng)驗的基礎(chǔ)上［3-5］，打通部門之間的信息資源共享，根據(jù)自身實際情況構(gòu)建大氣環(huán)境質(zhì)量信息平臺，實現(xiàn)空氣質(zhì)量常態(tài)化管控調(diào)度，為大氣污染防治攻堅提供了有效決策支撐，為地級市大氣環(huán)境質(zhì)量信息平臺建設(shè)提供了具有借鑒意義的案例。

2 常州市環(huán)境信息建設(shè)現(xiàn)狀與存在問題

近十年來，常州市不斷完善環(huán)境信息化建設(shè)，先后建成空氣質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)、污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)察執(zhí)法系統(tǒng)，開展了大氣污染源清單編制工作，應(yīng)用科技手段初步建立了大氣污染防治技術(shù)支撐能力。但和其他地級市的環(huán)境信息平臺建設(shè)一樣，也存在諸多問題，面對嚴峻的大氣污染防控形勢，仍不能滿足管理要求。

2.1 污染源監(jiān)測監(jiān)管技術(shù)手段缺乏

當(dāng)前，常州市的污染源監(jiān)測監(jiān)管手段相對缺乏，主要依靠執(zhí)法人員的現(xiàn)場督查。重點大氣污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)尚不完善，部分重點大氣排放口和部分監(jiān)測因子覆蓋不全，“散亂污”日常監(jiān)測監(jiān)管缺少必要的手段。大氣污染防治工作任務(wù)重、壓力大，但人手嚴重不足，導(dǎo)致污染治理工作存在責(zé)任不清、地域不明的問題。

2.2 大氣污染源清單的精細化程度不夠

常州市大氣污染源清單涵蓋了工業(yè)源、機動車尾氣、生活源、揚塵源等，但時空分辨率不高，難以支撐精細化環(huán)境管理。例如對重點污染源未細化到工段、工序的監(jiān)管，工業(yè)企業(yè)、堆場、機動車尾氣等排放清單缺少時空信息，站點周邊等重點區(qū)域未能建立標(biāo)準化管理清單等，導(dǎo)致對污染防控管理的精細化程度不夠。

2.3 預(yù)測預(yù)報的準確性有待加強

常州市對大氣環(huán)境質(zhì)量的預(yù)測預(yù)報工作主要依靠江蘇省預(yù)測平臺、長三角預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)等公開平臺，以及本地氣象預(yù)報等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上開展人工統(tǒng)計分析。由于沒有基于本地化的模式模型，尚未獨立地建立預(yù)測預(yù)報平臺，難以滿足隨時隨地的精準預(yù)報需求，也無法進行典型污染過程來源分析。

2.4 信息資源的整合程度不足

常州市大氣污染防治工作急需的污染源、空氣質(zhì)量、氣象等相關(guān)數(shù)據(jù)分別掌握在不同部門、不同單位的手中，未建立信息共享機制，數(shù)據(jù)信息的調(diào)取費時、費力，協(xié)調(diào)難度大。對照空氣質(zhì)量改善的核心目標(biāo)要求，目前急需整合并形成一體化應(yīng)用，為大氣污染防治工作的精細化、協(xié)同化、科學(xué)化提供有效的技術(shù)支撐手段。

3 平臺建設(shè)功能性需求

根據(jù)政府管理職能向服務(wù)型管理轉(zhuǎn)型的新形勢需求，大氣環(huán)境質(zhì)量信息化平臺建設(shè)需要利用各種信息化手段大力整合數(shù)據(jù)資源，不斷提升服務(wù)環(huán)保管理決策的能力。

3.1 污染防治精細化管理需求

常州市大氣污染防治工作整體上仍然比較粗放，精細化管理深度不足，精確性、系統(tǒng)性、協(xié)同性有待加強，各類污染源無組織排放問題比較突出，遇到重污染時為避免“一刀切”的措施，亟須引入有效的數(shù)據(jù)分析工具，對重點污染源進行精準管控，減少措施成本，提高管控效率。

3.2 提供科技管理支撐的手段

常州市當(dāng)前大氣環(huán)境管理依舊局限于“人海戰(zhàn)術(shù)”，主要依靠增加執(zhí)法或監(jiān)察人員數(shù)量及頻次加大管控力度，效率較低，成本較高，時效性差，同時各監(jiān)測系統(tǒng)間彼此獨立運行，數(shù)據(jù)共享程度低，不能為大氣環(huán)境管理提供實時、高效、充足的數(shù)據(jù)支持。信息平臺的建設(shè)，將集成大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)手段，為常州市大氣環(huán)境管理和重污染應(yīng)急指揮決策提供有力的技術(shù)和數(shù)據(jù)支撐。

3.3 支撐數(shù)據(jù)分析決策的需要

在大氣污染防治和重污染應(yīng)急管理過程中，同比、環(huán)比排名，鄰近城市的同比、環(huán)比排名，濃度的成分、組分占比，跨界傳輸，污染溯源等信息缺失，導(dǎo)致管控決策無法做到快速科學(xué)。信息平臺的建設(shè)，將為決策者和基層環(huán)保部門提供有效的信息傳遞工具，以便了解大氣污染最新的形勢，判斷管控的重點。

3.4 協(xié)調(diào)管控部門間聯(lián)動的需求

大氣污染防治工作責(zé)任往往涉及多個部門，比如揚塵問題涉及城建、交通運輸、城市管理等。在防治大氣污染的過程中，各部門之間的協(xié)調(diào)、聯(lián)動的渠道和途徑不足，同時各責(zé)任部門內(nèi)部有眾多管理平臺，但建設(shè)的平臺往往各自為政，數(shù)據(jù)資源不能充分整合，未能發(fā)揮各信息平臺和數(shù)據(jù)在大氣污染管控方面的潛力。因此，需構(gòu)建整合多部門的相關(guān)信息，科學(xué)決策、統(tǒng)一指揮、實時調(diào)度、協(xié)同聯(lián)動，提供有效的藍天保衛(wèi)戰(zhàn)攻堅載體平臺。

4 平臺設(shè)計與建設(shè)內(nèi)容

4.1 平臺設(shè)計

建設(shè)常州市大氣環(huán)境質(zhì)量信息平臺，依照國家電子政務(wù)的統(tǒng)一標(biāo)準與規(guī)范，依托常州市電子政務(wù)云平臺，結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計原則，充分考慮系統(tǒng)運行穩(wěn)定性、可擴展性、易維護性、操作簡便等方面的要求，采用分層設(shè)計思路，并確保環(huán)保業(yè)務(wù)標(biāo)準和規(guī)范、電子數(shù)據(jù)安全要求和運維體系貫穿系統(tǒng)的各個層面。平臺總體框架主要由感知層、基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)資源層、應(yīng)用支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層組成，見圖1。

圖1 常州市大氣環(huán)境質(zhì)量信息平臺設(shè)計

4.2 建設(shè)內(nèi)容

4.2.1 感知層

建設(shè)覆蓋大氣環(huán)境質(zhì)量自動監(jiān)控系統(tǒng)、污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)、污染源手工監(jiān)測、衛(wèi)星遙感、雷達掃描、走航監(jiān)測、移動監(jiān)察等多類前端感知系統(tǒng)。通過感知層的應(yīng)用，擺脫時間和空間對環(huán)境管理的束縛，及時掌握現(xiàn)場監(jiān)測情況、提高工作效率、加強遠程協(xié)作，使得大氣環(huán)境監(jiān)管部門全面提高現(xiàn)場環(huán)境管理能力，從而對領(lǐng)導(dǎo)決策和加強管理起到輔助作用。

4.2.2 基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施層是環(huán)境信息化的軟硬件基礎(chǔ)，為各類業(yè)務(wù)應(yīng)用、支撐系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供運行平臺，為數(shù)據(jù)傳輸、信息交換、應(yīng)用集成和信息服務(wù)提供基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和其他各類基礎(chǔ)，確保業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)安全、可靠地運行?；A(chǔ)設(shè)施層主要包括虛擬云服務(wù)、云存儲、備份系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件、網(wǎng)絡(luò)等，本項目基礎(chǔ)設(shè)施層依托電子政務(wù)云建設(shè)。

4.2.3 數(shù)據(jù)服務(wù)層

數(shù)據(jù)服務(wù)層包括中心數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)交換平臺、數(shù)據(jù)共享服務(wù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)管理工具4 個部分。中心數(shù)據(jù)庫存儲所有的大氣環(huán)境業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，包括空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)、環(huán)境氣象數(shù)據(jù)、污染源數(shù)據(jù)、環(huán)境管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、環(huán)境管理關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)等，采用主題結(jié)合業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)組織方式將所有數(shù)據(jù)集成在一起，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲和集中管理。數(shù)據(jù)交換平臺根據(jù)設(shè)定的規(guī)則和條件，自動從相應(yīng)的數(shù)據(jù)源中采集所需要的數(shù)據(jù)，經(jīng)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)校驗后寫入中心數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)源（系統(tǒng)）的收集和整合。

4.2.4 應(yīng)用支撐層

應(yīng)用支撐層包括工作流引擎、統(tǒng)一用戶管理、空間服務(wù)引擎等一系列成熟的組件。將環(huán)境管理應(yīng)用中日志管理、工作流、空間分析服務(wù)、信息推送等功能以公用組件或公共服務(wù)的形式集成到支撐平臺中，為所有的上層業(yè)務(wù)應(yīng)用子系統(tǒng)提供統(tǒng)一的應(yīng)用支撐服務(wù)接口，實現(xiàn)應(yīng)用支撐層的整合集成，減少系統(tǒng)間的耦合度，便于系統(tǒng)的擴充和部署。

4.2.5 業(yè)務(wù)應(yīng)用層

業(yè)務(wù)應(yīng)用層主要為應(yīng)用平臺和應(yīng)用門戶兩個層次，應(yīng)用平臺是按系統(tǒng)不同功能對平臺的縱向分類，應(yīng)用門戶是按使用對象對平臺的橫向分類。應(yīng)用平臺包括大氣環(huán)境數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、大氣污染智能指揮調(diào)度系統(tǒng)、大氣環(huán)境智能考核系統(tǒng)、大氣環(huán)境質(zhì)量預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)、智慧網(wǎng)格管理系統(tǒng)，每一類應(yīng)用系統(tǒng)又各包含若干個子系統(tǒng)或功能模塊，每個子系統(tǒng)或功能模塊負責(zé)完成特定的功能。

5 結(jié)語

常州市大氣環(huán)境質(zhì)量信息平臺的建設(shè)，為地級市強化大氣污染信息化管控提供了有益借鑒。平臺建設(shè)實現(xiàn)了環(huán)境信息采集、傳輸和管理的數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，從大量繁雜的信息中發(fā)現(xiàn)趨勢、把握重點，使大氣環(huán)境管理決策體現(xiàn)時代性、把握規(guī)律性、富于創(chuàng)造性，提高大氣環(huán)境管理決策的水平和能力，推動各類大氣環(huán)境問題的有效解決。通過信息平臺建設(shè)，整合政府各部門的信息孤島，打通部門職責(zé)功能的技術(shù)壁壘，為重污染應(yīng)急管控實施精準調(diào)度提供技術(shù)手段，為環(huán)保智能化管理奠定了堅實基礎(chǔ)。