基于物联大数据的实训室室内环境风险管理及标准研究*

徐湛 梁建胜

(1.广州市标准化研究院,广东广州 510110;2.东莞职业技术学院,广东东莞 523808)

0 引言

专业实训室是高职院校进行教学和科研活动的重要基地,是培养技能型人才的主要场所[1]。世界卫生组织公布的《2002年世界卫生报告》将室内空气污染列为人类健康的十大威胁之一,人类有68%的疾病与室内空气污染有关。

青少年处于生长发育阶段,是对大气污染最敏感的群体之一,与成人相比,其呼吸的空气容量所占身体重量的比重更大,并且高职院校学生待在实训室内学习和训练的时间很长,保证其室内空气质量,对其健康有着重要的意义。

1 实训室室内环境管理现状

目前我国在实训室室内环境空气质量管理上,缺乏系统、有效的风险防范措施,主要体现在以下两个方面:

(1)监管部门对实训室的验收不针对实训相关的设施设备。我国监管部门规定,所有新建、扩建和改建的民用建筑,在使用前都需要按照GB 50325－2020《民用建筑工程室内环境污染控制标准》进行检测,符合标准要求才能验收。但是该项检测只针对民用建筑工程中主体材料和装饰装修材料产生的室内环境污染,通常高职院校都是在建筑主体完成验收后才安装实训相关的设施设备,因此无法确定这些设施设备是否对室内环境造成了新的污染。

(2)常规的室内环境质量检测不能持续有效掌握实训室室内环境质量状况。常规的室内环境质量检测,通常是一次或多次抽样,然后依据标准对取样进行检测分析。常规的室内环境质量检测活动是分散的、间断的,然而,空气是运动的,是团状扩散的,甲醛、TVOC、二氧化碳等污染随时会发生变化,实训设施设备的运行、颜料涂料的增加,也可能会产生新的污染,抽样方式获得的监测结果,其实并不能真实反映学生们实际学习和训练时的室内环境质量状况。

专业实训室作为高职院校学生学习和实操的场所,可能会因为设备设施的安装运行、学生的学习操作带来意想不到的风险,开展实训室室内环境风险管理,迫切需要连续性地进行室内空气质量监测,及时发现问题,排除风险,才能把实训室室内空气质量风险降到可控的范围内,还高职院校学生一个安全的成长环境。

2 室内环境标准现状

2.1 国外室内环境标准现状

1987年,WHO欧洲区域办事处发表了《欧洲空气质量指南》,其中包含28个化学空气污染物的健康风险评估[2]。

美国1990年修订的《清洁空气法》,美国环保署(Environmental Protection Agency,EPA)2011年发布的《国立环境空气质量标准》(National Ambient Air Quality Standards,NAAQS),都是室外空气质量控制的强制执行文件,同样也适用评价室内空气质量。这两份文件为了保护敏感个体(孩子,老人和哮喘病人等),谨慎地提出了室内污染物的浓度限制阈值。2015年,美国环保署更新《学校室内空气质量推荐指南》,用于鉴定和处理学校现存或者潜在的空气质量问题,但仅给出了部分室内空气污染物的全国性建筑规范和标准作为参考,没有规定具体的污染物限制阈值[3]。

国际标准化组织(International Organization for Standardization,简称为ISO)曾发布实施ISO 16000《室内空气》系列标准,一共6个部分。

2.2 国内室内环境标准现状

1988年6月1日,我国实施《中华人民共和国大气污染防治法》。

我国先后发布实施的国家标准有:GB/T 16127－1995《居室空气中甲醛卫生标准》、GB 9663等12种不同类别的公共场所卫生标准、GB/T 18883－2002《室内空气质量标准》、GB/T 50378－2006《绿色建筑物评价标准》、GB 18580－2017等10项室内装饰装修材料有害物质限量标准和GB 50325－2020《民用建筑工程室内环境污染控制规范》。还发布实施了WS/T 182－1999《室内空气中苯并(α) 芘卫生标准》、JC/T 2177－2013《硅藻泥装饰壁材》、JG/T 528-2017《建筑装饰装修材料挥发性有机物释放率测试方法—测试舱法》等行业标准。

3 基于物联大数据实施室内环境风险管理

基于用物联网、大数据、人工智能等信息技术,可通过长期监测、智能诊断、综合治理来进行有效监测室内环境,及时判断室内环境变化原因,使用联动手段实现风险治理[4]。具体室内环境风险管理的解决思路如下:

长期监测:实训室的室内环境特别是空气是看不见和多变的,为了让看不见的空气变得看得见,并且能快速侦测到其变化的过程,需要引入在线传感物联技术,实现长期持续的监测,快速发现空气相关风险。

智能诊断:不同类别的实训室其发生风险的特点会有不同,针对不同实训室建立不同的风险预警模型,并建立基于监督学习的人工智能算法,实现事前预测,事中快速侦,事后智能学的智能诊断信息化体系。

综合治理:通过管理、智能联动等手段，实现室内环境综合治理。

4 实训室室内环境风险管理系统

基于物联大数据的实训室室内环境风险管理系统可由两部分组成:(1)环境在线监测设备,用来采集室内环境数据;(2)数据分析、评估和预警系统,用来分析和展示数据。

4.1 环境在线监测设备

环境在线监测设备安装在实训室内,使用不同的方法(高灵敏型电化学或其他方法)进行测量,获得测量数据,并通过数据处理转换后转化为可识别的电信号,可实时感知室内空气环境中影响人体健康的参数,包括温度、湿度、噪声以及二氧化碳、甲醛、有机挥发性气体、PM2.5(细颗粒物)、PM10(颗粒物)等有害气体[5]。

4.2 数据分析、评估和预警系统

智能分析,读懂空气:基于实时学生健康数据、历史统计、周边污染特征等大数据,智能分析,实现监测数据实时查询、历史数据图表查询,提前发现空气污染隐患,形成异动警告[6]。

快速告警,随时掌控:发现异动后,生成告警信息,通过短信、语音电话、邮件等通知实训室管理员。同时开放接口,方便与监管部门系统对接。

联动处理,及时消除隐患:与校园内的新风系统智能联动,为原有设备安装强劲大脑。如发现一些重大指标超标时,可通过自动启动实训室内通风设备进行处理,也可通知老师进行手动处理。

5 实训室室内环境风险管理标准化建议

法规和标准作为实训室室内环境风险管理的主要依据,贯穿工作的始终。法规主要回答“可为”还是“不可为”的问题,而标准则包含许多定量要求,主要回答“如何为”的问题,具有较强的可操作性[7]。

基于实训室室内环境风险管理存在的问题,结合标准在实训室室内环境风险管理过程中的作用,建议实训室室内环境风险管理标准化工作从以下几个方面开展。

(1)研制标准《实训室室内环境风险管理系统建设要求》。

本标准可规定实训室室内环境风险管理的一般要求、框架结构、硬件设施设备、信息系统、监测布点和数据展示。适用于实训室室内环境风险管理系统的建设。

(2)研制标准《实训室室内环境风险管理系统运行维护规程》。

本标准可规定如何对实训室室内环境风险管理系统进行运行维护,包括人员要求、设备管理、运行管理和设备维护等要求。适用于实训室室内环境风险管理系统的运行及日常维护管理。

(3)研制标准《实训室室内环境风险管理系统服务要求》。

本标准可规定实训室室内环境风险管理系统如何提供服务以及评价指标,包括空气质量态势感知评价、风险提示、空气态势感知报告和培训服务等。适用于实训室室内环境风险管理系统提供的服务。

6 结语

在现有研究基础上进行动态评估,通过监控、测量、分析、反馈、联动的方式对实训室室内环境风险进行管理,再通过标准化措施使实训室室内环境风险管理工作制度化、规范化和程序化,使成果可应用、可感知,使系统可操作,提高对实训室室内环境风险的管理能力,为高职院校学生提供健康安全的学习训练环境,保障其健康成长。