扬尘噪声在线监测在工程项目监管中的系统集成与应用

文｜ 济南市城乡建设委员会 随国庆；浪潮通用软件有限公司 潘顶山；中建八局第一建设有限公司 朱贺 张军

1 引言

据某市公开的调查分析数据显示，2017年度扬尘污染在本市的PM10分担率为34.2%，是PM10的第一大“贡献源”；2017年度扬尘污染在本市的PM2.5分担率为14.6%。建筑工地作为扬尘污染的最直接产生地，如何对其进行有效的监管，是建筑监管部门一直想解决的问题。

某市为确保环境空气质量明显得到改善，落实大气污染防治的各项措施，落实监管部门责任，该市上线了“建筑施工扬尘噪声在线监测系统”。该市要求在市区内凡需办理质量与安全监督手续且剩余工期超过一年的房屋建筑工程、轨道交通工程地上施工区域均应安装使用扬尘噪声在线监测系统，房屋建筑工程每项目至少安装一套，轨道交通工程每500米至少安装一套。该市要求监测系统主要安装位置为工地主出入口、施工作业面等扬尘治理重点监测部位。

该市未安装或不能正常使用扬尘噪声在线监测系统的，新建项目一律不予办理质量与安全监督手续，在建项目不得申报扬尘污染防治创优工地和安全文明标准化工地，与优质结构评选挂钩，与企业诚信体系挂钩。

2 扬尘与噪声在线监测系统组成

2.1 系统架构

系统采用集中部署的方式，本市建管单位部署一套总的系统，采用基于政务云的云计算架构，实现全市所有建筑工地扬尘、噪声监测设备的接入，实现数据的自动采集、自动分析、自动预警等功能，历史监测数据保留存储。

该市扬尘与噪声在线监测系统共分五层架构，分别为：终端基础设施层、数据层、应用支撑层、系统功能优化迭代层、信息服务层。

终端基础设施层依赖于本市的政务云系统，扬尘噪声监测数据通过监测终端发送数据到本层，即本层作为数据云存储的搭建基础，同时本系统可以和政务审批系统、信用评价系统等做数据共享和交换。

数据层包含了本市建筑工地环境保护相关责任主体的企业库、项目库和人员库，同时本系统通过运行会自动对相关责任主体建立过程信用库，企业库、项目库、人员库及信用库综合形成了扬尘噪声监测信息化库。

基于本市建筑监管方已有的统一身份认证管理、统一数据交换、统一技术服务等可有力支撑数据层和功能应用的衔接。

通过对扬尘监测、超标预警、统计分析、区县排名等功能的优化升级，系统功能优化迭代层提供准确的扬尘超标预警、分析数据，扩展全面的、多维度的信息查询服务，同时对移动端的功能进行升级，为监管部门提供权威的数据服务和即时决策依据。

信息服务层基于采集的终端数据、基于分析数据提供针对扬尘噪声的统一监管服务，同时对社会公众提供信息公示服务，结合移动智能技术，实现全面的信息公开。

本系统利用智能互联技术、无线技术、数据优化处理技术等，实现该市建筑工地扬尘与噪声在线监测一张网的管理；系统预留企业、项目接入数据的接口，为施工企业管理系统或单项目管理系统提供数据服务。本系统是市级建筑监管单位面向工地监管的一个子系统应用。

2.2 系统主要功能

图1 扬尘与噪声在线监测系统架构

图2 系统拓扑图

表1 系统功能表

该扬尘噪声在线监测系统包含用户、项目、设备管理功能，数据获取、处理、展示、预警、分析功能，政务公开、规章制度管理功能，移动APP使用，大屏展板功能。五大功能又细分包含多个子功能，见表1。

数据获取、处理、展示、预警、分析功能是扬尘噪声在线监测系统的核心功能，以终端获取的PM2.5、PM10值综合判定工程项目的空气污染程度，在GIS一张图以不同颜色标注项目所处位置的环境评价等级，点击项目的标注图标可直接进行数据穿透，并能浏览项目的详情、历史数据、实时数据。环境评价共分6个等级，分别为优、良、轻度污染、中度污染、重度污染、严重污染。本系统还将该市的环境监测国控点、省控点数据实时引入系统，以作对比，用于发现数据异常的终端设备。

图3 用户、项目、设备管理功能

图4 （a） 数据获取、处理、展示、预警、分析

图4 （b） 数据获取、处理、展示、预警、分析

图4 （c） 数据获取、处理、展示、预警、分析

图5 政务公开、规章制度管理

图6 移动APP应用

图7 大屏展板

在数据分析方面，系统建立了按区域、项目、月、日等各种维度的数据分析模型，可供系统使用人员从多方面进行统计分析，统计结果以直观的图形化方式或报表方式呈现。在预警方面，系统可实时筛选出污染程度最高的项目进行信息推送。

为方便使用本系统的监管部门、设备厂商、工程项目方应用系统，该系统同时搭建了适用于移动端应用的APP程序。作为工地扬尘噪声治理监管方，其可通过APP进行现场拍照执法，对于设备安装不规范、数据不准确、扬尘治理不到位等情况可现场上传相关记录。

2.3 系统容量设计

目前该市有将近1300个在建工程项目，后续陆续会有新的工程项目开工建设，也会有一部分工程项目竣工验收，不必再进行扬尘的监测，因此本系统考虑支持对1500余个工程项目的扬尘监测数据实时上传、历史扬尘数据的存储。

扬尘监测设备的数据采集频率为每5分钟采集1次，每次采集1条数据，包括扬尘、噪声、气象五参数的监测数据等，数据约0.5KB；每个工地每天采集的数据条数为288条，约144KB；一个工地全年采集的数据量约52560KB，近105120条数据。全市所有工地1年的数据量约为75GB；数据条数约为1.6亿条。

目前系统运行1年多，过多的数据导致系统响应速度变慢，接下来将通过对数据库进行分库、重构系统架构、调整底层代码等处理方式优化系统，提升系统的稳定性和性能。

3 系统难点

3.1 扬尘噪声监测设备准入问题

目前，我国有很多制造扬尘噪声监测设备的厂家，但产品标准缺少监管，市场准入混乱，很多建筑工地在购买安装此设备时往往不了解本产品是否出厂合格或者计量准确，部分设备不具备网络传输数据功能，仅能单机查看数据。为解决此问题，该市建筑工地扬尘治理监管部门特发布了设备进入本市登记注册制度，扬尘噪声监测设备产品需具有省级及以上环保部门的环境保护产品认证证书或具有中华人民共和国制造计量器具许可证，并取得省级以上第三方测试或校准证书；设备需具备数据远传直连功能，保证监测设备与监管平台直接进行数据对接。

表2 部分关键监测数据格式

扬尘设备销售厂商在施工现场要配备专业运维人员，定期对监测监控设备进行维护保养，确保在建项目施工期间监测监控系统正常运转，数据正常上传。对于施工工地扬尘治理责任主体要求其不得使用劣质设备、不得数据造假、不得应付监管，杜绝随意破环或阻断信号的行为。

3.2 监测设备数据采集接口规范、补充机制的制定

该市扬尘噪声监测系统需要终端设备具备数据远传直连功能，数据通过网络（3G/4G/宽带）上传到服务器端，底层采用TCP/IP协议Socket通讯方式。

工地现场监测设备与扬尘噪声监测平台之间的接口基于TCP/IP技术，采用C/S体系结构，其中工地现场监测设备为客户端，扬尘噪声监测平台作为服务器，在扬尘噪声监测平台服务器上提供一个套接字接口；所有的通讯包都是由16进制组成。目前本系统支持监测、心跳、校时三种类型数据传输，每种类型数据均有标准的上传数据格式，如表2。

统一了设备接入系统的标准数据格式，进入本市的设备生产厂商需要对其产品进行升级，否则数据不能到达平台，在施工地的责任主体也不会购买其设备。

4 系统创新性应用

4.1 引入国控点、省控点数据

该市属地有环境监测国家控制点及省级控制点布设，本系统在规划建设之初就要求平台能实时对接国控点和省控点的数据，以备和工地产生的数据进行直观对比，通过最近距离匹配智能算法来监测异常工地。

4.2 移动端的集成应用

移动端APP不仅可以实现PC端的数据查看、分析、预警推送、统计报表等功能，还可提供工地日常巡检监管、移动执法、工地导航、工地视频监控接入等功能。监管部门可即时记录项目现场检查情况，可直接生成电子版整改单，工地应用方可通过移动APP进行整改回复；对于工地的扬尘超标治理整改不力的监管部门可将信息推送到信用系统、综合信息管理平台，用于对责任企业的信用评价。

4.3 硬件设备同环境下的数据对比

为直观的对已经准入本市的设备生产销售商进行产品性能评价，该市建管部门设置了设备性能对比基地，以监督其产品的物理感应性能和数据传输性能，以防止劣质产品厂商混入本地市场。对于数据异常、性能异常的设备供应商进行约谈，督促其产品进行第三方校验，否则不予准入资格。

5 结语

利用互联网、物联网及信息化手段对建筑施工扬尘噪声及安全文明施工进行监管，实现了PC端、移动端的数据联查联控，提高了监管人员的工作效率和监管水平，有力遏制了建筑工地现场的扬尘噪声污染，最大限度的降低了城市建设过程中的扬尘噪声污染。本系统建设无过多的成熟案例进行参考，系统性能还有很大的提升空间。

图8 以国控点为中心进行半径分析

图9 设备性能对比基地