工地环境在线大数据监测实践简析

姚健 金卫华 黄霜筱

1,上海联通大数据中心

2,上海联通产业互联网中心

工地环境在线大数据监测实践简析

姚健1金卫华2黄霜筱1

1,上海联通大数据中心

2,上海联通产业互联网中心

在挖掘数据价值、协助政府进行污染治理的决策与管理中，治理扬尘的环境质量现场监控系统应势而生。该系统的社会效用良好，技术创新成功推广复制。

大气环境；监控平台；大数据分析

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

面对我国大气污染的严峻形势，以可吸入物颗粒（PM10）、细颗粒物（PM2.5）为特征污染物的区域性大气环境问题日益突出。随着工业化、城镇化的深入推进，能源资源消耗持续增加，大气污染防治压力继续加大。为切实改善空气质量，我国持续出台治理大气污染的方针计划，并将其作为重点工作内容加以实施。2013年国务院制定《大气污染防治行动计划》，目标到2017年全国地级及以上城市可吸入颗粒物浓度比2012年下降＞10%。2014年3月，李克强总理在政府工作报告中郑重指出：“我们要像对贫困宣战一样，坚决向污染宣战。”2016年3月5日第十二届全国人民代表大会第四次会议指出需加大环境治理力度重拳治理大气雾霾问题。

然而，雾霾问题的监管过程实属不易，并且其监管现状也不容乐观。原因在于监管对象种类多、更新频繁，地域、时域分布离散，难以集中监管与执法；监测站点少，缺乏辅助节点进行网络支撑，只能进行点的监测，不能形成面的监测；由于国控空气质量监测采用振荡天平设备或β射线设备，测量周期长，无法实现在线监测，无法满足道路监测、施工现场监测等具有突发性特征的监测场合；建设成本高，设备笨重，无法实现大规模应用及便携式要求；监测数据缺乏共享，难以实现多部门联合执法。

针对于以上多项监管问题的出现，2015年7月，习近平总书记明确指出，要推进全国生态环境监测数据联网共享，开展生态环境大数据分析。2016年3月环保部印发了《生态环境大数据建设总体方案》，指出要充分运用大数据、云计算等现代信息技术手段,全面提高生态环境保护综合决策、监管治理和公共服务水平，加快转变环境管理方式和工作方式。在大数据治理环境问题方面，国内外已进行了相应的探索。美国环保局（EPA）早已建设大数据系统，系统内包含了80多万台受环保局监管的大气固定污染源、污水排放源及有害废物产生与处理设施的情况，该系统较好地实现了在全国范围内对污染物的管理。在国内，联通与内蒙古自治区环保厅合作，共同进行了内蒙古重污染天气预报预警系统的探索尝试。

为了进一步挖掘数据价值，协助政府进行污染治理的有效决策和管理，真正实现环保用大数据说话，我公司研制成功智慧化治理扬尘的环境质量现场监控系统。该系统着重监测PM2.5污染物的重要载体——扬尘，系统集成了传感器、物联网和云计算技术，实现了实时、远程、自动监控颗粒物浓度，可让政府管理部门和企业进行多终端访问，是创新的智慧城市应用之一。

工地环境大数据监控系统利用固定式在线监测仪和移动式在线监测仪对施工现场环境进行实时监测，通过3G/4G窄带物联网（NB-IoT）将现场采集的数据和图片上传到云平台，监控平台显示实时数据，并与行业标准进行比较，如PM2.5、PM10、SPM以及噪声污染指标，形成报表。系统更支持 iPad、 智能手机和P网C端通过公网随时随地访问各个设备的实时监测数据、图像和视频，为监管部门、使用部门员工以及建筑企业提供有效数据服务。在该技术方案中，数据的采集使用世界领先的物联网技术——窄带物联网NB-IoT。NB-IoT具有广覆盖、低功耗和低成本的特点。窄带物联网比通常2G覆盖增强20 dB，可多穿透1～2堵墙，地下和水下信号覆盖有保障。采集终端可支持5～10年不更换电池，且网络结构简单，终端维护便捷。采用窄带物联网技术使得系统中的在线检测仪可以更精确地收集到颗粒物浓度数据，并且可保证监测仪超长时间待机和便捷的维护。

工地环境大数据监控平台主要有实时监控、报警提醒、视频取证和统计分析的功能。 施工现场实时监控功能包括扬尘监控、噪声监控、视频监控、气象数据监控和设备位置监控。所有数据每60″上报一次，24 h实时在线。当扬尘数据或噪声数据超标时，设备离线时，平台会启动告警功能，并通过现场摄像头360°录制现场超标情况视频，把实时数据、现场图片、污染源的地址等信息传送至管理者页面，方便其进行快速处理。平台还提供扬尘实时排名、噪声实时排名，扬尘分析、噪声分析为住建和环保部门提供实时远程监测和远程取证手段，也为建筑企业落实自检自查提供了有效途径。

工地环境大数据监控系统具有灵活和统一的特点。（1）在数据采集层，系统采集到的数据统一通过窄带物联网存储在云平台上，数据库格式、接口标准、评级标准统一。（2）在数据分析层，可实现不同区域、不同施工阶段、不同工地、不同道路的排名，并可以通过指挥中心大屏和手机APP等多种终端展现数据可视化成果。（3）在应用层面，该系统可服务多种用户，如政府环保管理部门、建筑企业和社会公众，真正实现工地环境监测信息公开。

以工地环境大数据监测系统为基础，可构建面向政府的环境执法管理系统、环境应急指挥系统，面向公众的环保信息服务平台,面向企业的环境在线监测系统。在建筑工地、道路扬尘、化工污染企业和露天堆场等大气污染数据源设置在线监测仪，通过窄带物联网实时上传到云平台，通过一定数据分析，提供扬尘、噪声的实时排名供建筑企业进行自查自检。住建和环保部门可建立监测数据共享系统，将监测数据经过业务化处理后，变为执法依据。管理人员可以通过系统管理平台针对污染企业、环境法规以及执法任务等进行管理。执法人员可以通过手持移动执法终端，进行外出检查执法操作，获取所有执法相关的数据信息并出具处罚决定。此外，该平台可结合其他的环境数据，通过大数据建模、大数据分析，如生态环境质量、污染源、污染物、环境承载力等数据的关联分析，向决策管理层输出环境风险评估报告，根据需要形成定量化、可视化、针对性的评估结果。

由于工地环境大数据监测系统具有多终端展现的功能。政府可开放监测系统的APP端给社会公众，做到环境质量信息的实时共享。社会公众可通过手机GPS定位自己的位置，看到APP中以列表、地图、柱状图、折线图等多种形式展示呈现的当地环境数据信息。

在上海市政府和市环保局的政策支持下，以及住建委、交通委、绿化市容局的连续推动下，目前上海所有工地均已安装了这套系统。

截至2017年6月底，在上海已完成在线监测系统安装的工地有735个、码头134个、堆场13个、搅拌站142个、道路427个，共计监测点1 451个。从2016年10月1日新环保法实施以来，该系统被纳入地方执法条例，开始正式执法使用，已经开出了工地整改处罚第一单。

从社会效用视角看，工地环境在线监测系统为政府提供了创新的管理方式，结合多维度数据，根据建委、环保、交通、绿化市容等部门监管职能提供定制数据应用模式，实现多部门联合监管。从人防到技防，采用物联专网和云计算技术，改变传统的人工抽检、巡检、月检方式，减少层层上报的关系，使各政府部门和管理层级的工作更实时高效。通过统计分析，分区域分种类的进行统计排名，谁污染谁担责，通过文明工地评比、问题企业警告处罚等管理手段，有效的管控无组织颗粒物和噪声污染问题。政府可有效提升管理水平，改善城市大气环境，建设宜居城市。企业也可建立自检自查机制，树立良好企业形象，争当文明施工单位。

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