生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)測創(chuàng)新應用的探索與實踐

余 濤

（湖南省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，湖南 長沙 410019）

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的核心，是支撐環(huán)境管理、引領環(huán)境治理、服務群眾生活，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測事業(yè)發(fā)展的內生動力，來自上述三者的需求變化。近年來，隨著省以下生態(tài)環(huán)境監(jiān)測機構垂直管理改革工作落地，省、市、縣三級生態(tài)環(huán)境監(jiān)測機構在管理權限、工作內容等方面發(fā)生了較大的變化。面對“十四五”時期深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)，以生態(tài)環(huán)境高水平保護推動高質量發(fā)展、創(chuàng)造高品質生活的工作需求[1]，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測在適應垂直管理改革的同時也面臨轉型，亟需以監(jiān)測先行、監(jiān)測靈敏、監(jiān)測準確為導向，以生態(tài)環(huán)境監(jiān)測現(xiàn)代化為目標，由傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測逐步向生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)測轉型升級。

1 湖南省生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)測現(xiàn)有基礎與存在問題

生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)測的實現(xiàn)，應當基于監(jiān)測全要素、全過程、全內容的數(shù)字化記錄傳輸與自動化感知分析，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測信息化建設是其必須條件與物質基礎。湖南省在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測信息化建設方面已有一定基礎，但面對智慧監(jiān)測的要求仍有較大差距。

1.1 信息化建設仍處于較低水平

湖南省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心目前共自建水、大氣、土壤等監(jiān)測信息化系統(tǒng)9 個，各個工作系統(tǒng)相互獨立，缺乏數(shù)據(jù)交互與合作機制，另有9 個國家下發(fā)的監(jiān)測信息化系統(tǒng)主要用于數(shù)據(jù)上報。省內各駐市州監(jiān)測中心和縣市區(qū)監(jiān)測站受資金限制，除少數(shù)自建有實驗室管理信息系統(tǒng)（Lims 系統(tǒng)）外，鮮有自建監(jiān)測信息化系統(tǒng)，基本依靠國家、省級下發(fā)的監(jiān)測信息細化系統(tǒng)執(zhí)行數(shù)據(jù)收集與傳輸。隨著污染防治攻堅不斷深入，生態(tài)環(huán)境管理要求持續(xù)更新，但湖南省監(jiān)測信息化總體還處于國家設定的智慧監(jiān)測水平分級中L0 至L2 級別之間，僅能在人工操作為主的條件下實現(xiàn)環(huán)境信息數(shù)字化，且現(xiàn)有監(jiān)測信息化系統(tǒng)一直未更新，已難以滿足當前工作需求。

1.2 體系文件不統(tǒng)一加大信息化建設難度

按照檢驗檢測機構質量管理體系要求，各級生態(tài)環(huán)境監(jiān)測機構均制定了質量手冊、程序文件、作業(yè)指導書、原始記錄四個層次體系文件，作為監(jiān)測活動開展和質量控制的基本遵循。生態(tài)環(huán)境監(jiān)測信息化建設同樣離不開四個層次體系文件，由于各級監(jiān)測機構體系文件未作統(tǒng)一，在監(jiān)測任務管理、數(shù)據(jù)收集上報、質量管理控制等信息化系統(tǒng)建設時難以實現(xiàn)統(tǒng)一部署、分級應用。特別是作為質控溯源、資質評審重要手段的原始記錄數(shù)據(jù)量龐大，在表格樣式、信息內容不一致的情況下，將嚴重影響信息化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸處理效率。

1.3 信息化建設面臨國產(chǎn)化軟硬件適配難題

隨著辦公設備國產(chǎn)化的逐步推進，湖南省各級生態(tài)環(huán)境管理部門和監(jiān)測機構已大量采用國產(chǎn)化電腦辦公，但目前仍處于國產(chǎn)化電腦和非國產(chǎn)化電腦混用的過渡時期。在監(jiān)測信息化系統(tǒng)開發(fā)部署時，相較于原來普遍使用的微軟Windows 操作系統(tǒng)，中標基本以Linux 平臺麒麟系統(tǒng)為主的操作系統(tǒng)環(huán)境存在較大變化。因此，各類監(jiān)測信息化系統(tǒng)在開發(fā)部署時，需針對性提出對國產(chǎn)操作系統(tǒng)、服務器等軟硬件的應用要求，現(xiàn)有監(jiān)測信息化系統(tǒng)也面臨盡快完成國產(chǎn)化軟硬件適配的需求，進一步加大了生態(tài)環(huán)境監(jiān)測信息化建設難度與工作量。

2 湖南省生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)測總體思路

2020 年，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)《關于構建現(xiàn)代環(huán)境治理體系的指導意見》，要求強化監(jiān)測能力建設，全面提高監(jiān)測自動化，標準化、信息化水平，推動實現(xiàn)環(huán)境質量預報預警，形成生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)一本臺賬、一張網(wǎng)絡、一個窗口[2]。2021 年，中共湖南省委辦公廳、湖南省人民政府辦公廳印發(fā)《關于深化生態(tài)環(huán)境監(jiān)測改革推進生態(tài)環(huán)境監(jiān)測現(xiàn)代化的實施意見》，要求提升監(jiān)測基礎能力，加強監(jiān)測信息共享，推進監(jiān)測科技創(chuàng)新，更好地提供決策支撐、推進系統(tǒng)治理、服務人民群眾[3]。2022 年，生態(tài)環(huán)境部辦公廳印發(fā)《生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)測創(chuàng)新應用試點工作方案》，將湖南省及長沙市、株洲市納入試點，其中要求省級層面突出宏觀、中觀環(huán)境管理決策支撐，實現(xiàn)省域范圍內會商數(shù)據(jù)匯交、業(yè)務集成，具備智能化調度、會商能力，提升生態(tài)環(huán)境協(xié)同管理效率[4]。

在此背景下，湖南省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心就生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)測創(chuàng)新應用組織開展了實地調研，通過統(tǒng)籌國家、省、市、縣各層級業(yè)務需求和長沙市和株洲市試點內容，明確以“加強業(yè)務集成應用，提高協(xié)同管理水平，深入環(huán)境質量形勢分析、關聯(lián)分析和影響預測分析”為重點方向推進省級試點工作。立足已建網(wǎng)絡、系統(tǒng)等軟硬件基礎設施，湖南省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心統(tǒng)籌開展省級生態(tài)環(huán)境監(jiān)測信息化頂層設計，按照智慧監(jiān)測水平L3 級要求，以實現(xiàn)人工輔助下的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測智能化為階段目標，兼顧未來新理念、新技術應用，制定了《湖南省智慧生態(tài)環(huán)境監(jiān)測信息化五年規(guī)劃（2021-2025）》，計劃通過五年時間搭建省級生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)測平臺，結合現(xiàn)有省級生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)資源中心“互聯(lián)網(wǎng)+監(jiān)測”3 個模塊，建設業(yè)務綜合、分析應用、質量管理、標準查詢4 個監(jiān)測信息化子系統(tǒng)。在省級生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)測平臺建設過程中，將以長沙市、株洲市兩個試點城市為切入點，推動實現(xiàn)各監(jiān)測信息化子系統(tǒng)上下打通，逐步構建省、市、縣三級互通、共享運用的湖南省生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)測體系。

未來，湖南省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心根據(jù)國家生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)測的最新部署，以智慧監(jiān)測水平L5 級要求的“主要業(yè)務過程實現(xiàn)智能化”為長遠目標，結合湖南省生態(tài)環(huán)境管理與群眾生活的實際需求，持續(xù)推進湖南省生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)測體系建設完善。在省級生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)測平臺基礎上，著力鞏固已有智慧監(jiān)測試點成果，籌建“生態(tài)環(huán)境應急監(jiān)測系統(tǒng)”等子系統(tǒng)，并通過廣泛吸收借鑒國內各省市智慧監(jiān)測創(chuàng)新應用的優(yōu)秀成果與先進經(jīng)驗，逐步引入?yún)^(qū)塊鏈、人工智能等新技術，不斷拓展監(jiān)測感知能力與數(shù)據(jù)分析運用能力，進一步打開湖南省生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)測體系建設的新局面。

3 湖南省生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)測探索與實踐

以《湖南省智慧生態(tài)環(huán)境監(jiān)測信息化五年規(guī)劃（2021-2025）》為遵循，按照“統(tǒng)籌規(guī)劃、分步實施”原則，湖南省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心將先期依托省級生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)資源中心“互聯(lián)網(wǎng)+監(jiān)測”應用體系建設“生態(tài)環(huán)境質量評價”“監(jiān)測機構管理”和“環(huán)境質量監(jiān)測業(yè)務管理”3 個模塊，后期在此基礎上延伸建設“生態(tài)環(huán)境監(jiān)測綜合業(yè)務系統(tǒng)”“生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)分析應用系統(tǒng)”“生態(tài)環(huán)境監(jiān)測實驗室管理信息系統(tǒng)”“環(huán)境監(jiān)測標準云查詢系統(tǒng)”4 個子系統(tǒng)，逐步構建起湖南省生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)測體系。

3.1 先試先行，開展“互聯(lián)網(wǎng)+監(jiān)測”應用探索

省級生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)資源中心已于2019 年啟動建設，作為其中“互聯(lián)網(wǎng)+”應用體系的重要構成，通過建設3 個“互聯(lián)網(wǎng)+監(jiān)測”模塊強化省級層面生態(tài)環(huán)境監(jiān)測管理與數(shù)據(jù)應用。其中，通過建設“環(huán)境質量監(jiān)測業(yè)務管理”模塊，實現(xiàn)省級層面對環(huán)境質量監(jiān)測任務的全流程管理，實現(xiàn)報告數(shù)字化、監(jiān)測可溯源和質控標準化；通過建設“生態(tài)環(huán)境質量評價”模塊，打通各環(huán)境要素和各個現(xiàn)有環(huán)境監(jiān)測信息化系統(tǒng)之間的壁壘，實現(xiàn)對全省生態(tài)環(huán)境質量監(jiān)測數(shù)據(jù)及評價結果的可視化展示；通過建設“監(jiān)測機構管理”模塊，將第三方監(jiān)測機構中標政府招標項目的過程控制為突破口，逐步實現(xiàn)對體制內監(jiān)測機構及第三方監(jiān)測機構資質、人員、工作開展等情況的動態(tài)記錄與監(jiān)督管理。作為省級生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)資源中心“互聯(lián)網(wǎng)+監(jiān)測”的組成部分，上述3 個模塊使用對象主要為省級生態(tài)環(huán)境部門和省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，將為后續(xù)省級生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)測平臺建設提供有效經(jīng)驗與實踐基礎。

3.2 加強集成，打造生態(tài)環(huán)境監(jiān)測綜合業(yè)務核心

以“互聯(lián)網(wǎng)+監(jiān)測”中“環(huán)境質量監(jiān)測業(yè)務管理”模塊為基礎，圍繞“感知高效化、數(shù)據(jù)集成化、分析關聯(lián)化、應用智能化、測管一體化、服務社會化”要求[5]，建設“生態(tài)環(huán)境監(jiān)測綜合業(yè)務系統(tǒng)”，定位為全省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測業(yè)務和數(shù)據(jù)核心，將使用權限延伸到駐市州監(jiān)測中心或進一步延伸至縣級監(jiān)測機構。設置多個功能模塊，統(tǒng)籌監(jiān)測任務管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計公開、數(shù)據(jù)應用展示等各項功能，其中，通過監(jiān)測任務功能，以要素為劃分，對接環(huán)境管理部門水、大氣、土壤等管理需求與任務部署，實現(xiàn)監(jiān)測業(yè)務與監(jiān)測數(shù)據(jù)體系化、數(shù)字化管理，有效支撐深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)；通過監(jiān)測任務功能，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計公開功能，對所有擬公開數(shù)據(jù)及報告進行三級審核，有效服務環(huán)境管理和社會需求，同時減少因數(shù)據(jù)質量問題造成的政府失信；通過數(shù)據(jù)應用展示功能，可視化展現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)及環(huán)境質量狀況、趨勢變化分析、預警預測預報等數(shù)據(jù)產(chǎn)品，為環(huán)境管理決策提供科學參考，并支持對可視化結果的共享和發(fā)布[6]。

3.3 強化分析，提高生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)應用水平

以“互聯(lián)網(wǎng)+監(jiān)測”中“生態(tài)環(huán)境質量評價”模塊為基礎，建設“生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)分析應用系統(tǒng)”，進一步打通數(shù)據(jù)壁壘，整合水質指數(shù)、大氣AQI 指數(shù)等監(jiān)測數(shù)據(jù)及水文、地質、氣象等外部門數(shù)據(jù)，通過數(shù)理統(tǒng)計、關聯(lián)分析模型推演等信息化手段，為環(huán)境質量形勢研判、污染來源成因解析、環(huán)境質量目標管理、環(huán)境治理成效評估、排污許可管理與執(zhí)法監(jiān)管等工作提供支撐。結合湖南省已建設的重點流域水質監(jiān)測網(wǎng)絡、環(huán)境空氣超級站等監(jiān)測站網(wǎng)，強化對重點地區(qū)、重點流域、重點指標的預測預報預警，進一步探索突出生態(tài)環(huán)境問題及地方特征污染物的解決辦法，有效發(fā)揮生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的“支撐、引領、服務”作用。

3.4 統(tǒng)一監(jiān)控，嚴格生態(tài)環(huán)境監(jiān)測實驗室運行管理

以“互聯(lián)網(wǎng)+監(jiān)測”中“監(jiān)測機構管理”模塊為基礎，建設“生態(tài)環(huán)境監(jiān)測實驗室管理信息系統(tǒng)”，統(tǒng)一省及駐市州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心體系文件，在系統(tǒng)內部統(tǒng)一規(guī)范實驗室工作流程及原始記錄格式，確保每個實驗室的人、機、物、法和環(huán)都受到系統(tǒng)的監(jiān)控。在系統(tǒng)中對工作流程上所有節(jié)點實現(xiàn)串聯(lián)，從任務發(fā)起、計劃制定、采樣軌跡、采樣質控、現(xiàn)場記錄，到實驗室內外質控措施、分析過程、分析原始記錄進行全過程記錄，便于隨時開展數(shù)據(jù)質量溯源。為避免節(jié)點受阻影響系統(tǒng)應用，初期采用SaaS 部署的方式[7]，條件合適時將推進云部署方式，逐步將縣級監(jiān)測站及第三方監(jiān)測機構的所有監(jiān)測活動納入系統(tǒng)的集中監(jiān)控，實現(xiàn)省內生態(tài)環(huán)境監(jiān)測機構全覆蓋，強化對第三方監(jiān)測機構的監(jiān)督管理。

3.5 夯實基礎，確保環(huán)境監(jiān)測標準規(guī)范有效執(zhí)行

通過云端部署的方式建設“環(huán)境監(jiān)測標準云查詢系統(tǒng)”，對包括分析標準、質量評價標準、質控標準等在內的各類環(huán)境國家標準、地方標準進行實時更新，同時提供手機移動系統(tǒng)支持，為省內各級生態(tài)監(jiān)測機構監(jiān)測人員工作開展提供便利[8]。由湖南省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心負責標準審核，逐步構建一個完全電子化的標準體系，對各類監(jiān)測項目的樣品處理、分析方法、標準限值、質控指標等內容建立完整電子檔案體系，為“生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)分析應用系統(tǒng)”的結果評價和預警預報等功能提供支撐，同時與“生態(tài)環(huán)境監(jiān)測實驗室管理信息系統(tǒng)”進行數(shù)據(jù)聯(lián)動，強化對監(jiān)測過程的質控管理。

傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測逐步向生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)測轉型升級，既是污染防治和環(huán)境治理走向深入的工作需要，也是滿足人民對美好生態(tài)環(huán)境向往的現(xiàn)實所需，更是經(jīng)濟社會發(fā)展和科學技術進步大背景下的必然變革。湖南省將以生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)測創(chuàng)新應用試點為契機，持續(xù)加強生態(tài)環(huán)境監(jiān)測信息化建設，不斷擴大湖南省生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)測覆蓋面，充分挖掘監(jiān)測數(shù)據(jù)價值，加快提升湖南省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測現(xiàn)代化水平，為深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)和精準、科學、依法治污提供更為有效的支撐。