《中科宇图共建我国首个大气环境污染监测先进技术与装备国家工程实验室》

  • 来源专题:大气污染防治
  • 编译者: APC
  • 发布时间:2018-01-08
  • 2017年12月23日下午,大气环境污染监测先进技术与装备国家工程实验室第一次理事会在合肥隆重召开,该实验室是中国大气环境监测领域唯一的国家级工程实验室。

      先进技术与装备国家工程实验室理事会由国内20多家大气污染防治领域的顶级科研院所、高新技术企业的专家、院士组成,国家工程实验室主任由刘文清院士担任,工程技术委员会主任由郝吉明院士担任。中科宇图作为国家工程实验室的理事单位,被认定为我国大气污染防治重要企业,将正式进入我国大气污染防治的国家级团队。中科宇图副总裁兼资源环境科学研究院院长刘锐作为国家工程实验室的理事与共建单位代表,应邀参加了本次理事会,并出席启动大会和授牌仪式。

      中国科学院合肥物质科学研究院院长、实验室理事长匡光力为刘锐院长颁发聘书

      12月24日上午,大气环境污染监测先进技术与装备国家工程实验室建设启动大会在合肥市政府礼堂隆重举行。启动大会云集了国内大气污染防治领域顶级科研院所的11名院士,国家环境保护部、安徽省、合肥市的领导、专家、企业家与各界代表等500多人出席本次启动大会。

      大气环境污染监测先进技术与装备国家工程实验室由中国科学院合肥物质科学研究院作为法人单位,联合北京大学、中国环境科学研究院、中国环境监测总站、中国科学院大气物理研究所等院所和多家环境监测领域的顶尖企业共同组建,旨在建成国际一流的环境监测设备高技术成果辐射基地,促进我国高端大气环境监测技术和仪器产业的快速发展。

      实验室成立后,将围绕中国大气环境监测和环保产业升级发展需求,以提高国产仪器设备的稳定性和可靠性、增强中国大气环境监测技术的核心竞争力为目标,开展地基、车载(船载)、机载和星载等多平台大气环境监测装备研发,突破大气细颗粒物、气态污染物、挥发性有机物、重金属等污染物监测的核心技术,形成共性技术研发、试验检测和工程化产业化开发能力。

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    • 编译者:郭楷模
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    • 北京建成全国首个大气环境监测大模型 推送线索1万余条 生态环境治理模式由“大水漫灌”向“精准滴灌”转变 近年来,本市空气质量实现明显改善,PM2.5浓度连续三年稳定达标。从过去天天盼蓝天,到现在常常晒蓝天,北京市民的蓝天获得感大幅度提升。生态环境的改善,离不开科技赋能。 北京青年报记者昨日从市生态环境局获悉,本市创新实施涵盖“监管-监测-监察”的“三监”联动工作机制,并在全国率先打造首个大气环境监测大模型——“三监”大模型,支撑新阶段科学、精准、依法防治大气污染的需求。 自实施以来,大模型共推送各类环境问题线索1万余条,精准实现快速响应和有效调度,生态环境治理模式逐步由“大水漫灌”向“精准滴灌”转变。 “三监”联动提高执法精准度 今年上半年,本市细颗粒物(PM2.5)累计浓度为34微克/立方米,同比下降8.1%。当前,北京大气污染治理已经进入在相对低浓度水平下进一步改善的阶段。面对更窄的减排空间,如何进一步推动空气质量持续改善,让公众收获更多的蓝天白云?“三监”大模型应运而生。 何为“三监”联动?据市生态环境局大气环境处处长李翔介绍,市生态环境部门率先探索,在大气污染防治领域创新实施“监管部门统筹调度、监测部门智慧感知、监察执法部门精准执法”的联动工作机制。 具体来说,生态环境监管部门发挥“发动机”作用,统筹调度,提出重点任务要求;生态环境监测部门发挥“哨兵”“耳目”作用,感知发起,依托“三监”大模型,智慧分析线索问题;生态环境执法部门发挥“铁拳”作用,循迹精准监管。“这种机制实际上是在过往行之有效的做法上,利用当前大数据、人工智能等新技术加持,应运而生的2.0版,是一种新型的协同作战、高效运转、科学智慧的工作机制。”李翔说。 市生态环境保护综合执法总队副总队长谢志宽表示,与过去传统执法手段相比,“三监”联动的执法手段和精准度都大大提高了。今年6月,生态环境部门通过“三监”大模型发现,某印刷企业在14日至17日每天晚上生产设施正常用电,而污染治理设施用电量却显示为0。大模型对比两个电表,自动捕捉“假治污”,提示该企业涉嫌闲置污染治理设施,生产废气未经处理直接排放。 接到该问题线索后,执法人员赶到现场,当场调取了对应时间段内该企业的生产视频,并对该企业相关人员进行问询。在证据面前,该企业承认了违法事实。目前,生态环境部门对该违法行为已进行立案处理。谢志宽说,“以前主要靠人力和经验去发现环境违法问题,现在借助于科技感知的手段,能提前预知企业有可能存在的问题,我们执法队员也能更精准地开展执法检查。” 大模型接入50余类多源数据 北青报记者了解到,本市率先建成的大气环境监测大模型——“三监”大模型,拥有强大的数据库,经过智能算法分析,可对各类污染源全方位、全时段监控。 “大模型接入了空气质量监测、各类污染源数据等50余类多源数据,构建起‘天上看、地上巡、数据联、电量核’的新一代监测体系,可以说数据底座的基础非常雄厚。”北京市生态环境监测中心副主任沈秀娥介绍。卫星遥感“天上看”,能够遥感智能识别裸地、黑臭水体等10余类目标,识别精度达90%;走航车在“地上巡”,对挥发性有机物(VOCs)边走边测实现“秒级响应-智能溯源-闭环监管”,5700余条路网的道路尘负荷水平也能一目了然。 同时,用电量、工地台账、餐饮企业台账、重型柴油车等经济社会运行数据联入生态环境监测网络,经过智能算法分析,实现对各类污染源全方位、全时段监控。新型监测网络保障了监测数据“真、准、全、快、新”,为“三监”联动提供了大数据支撑,智慧感知问题线索。 此外,大模型还录入了环保领域的标准、法规、论文、研究报告等超过100万份文件,构建知识底座,为智能精准研判提供科学支撑。 研发26类问题线索挖掘算法 沈秀娥介绍,聚焦低浓度水平下城市精细化管理需求,“三监”大模型自主研发了单车排放超标、企业产治不同步等26类问题线索挖掘算法,动态追踪高值冒泡、超标排放和违规行为。 例如,通过远程在线监控技术,“三监”大模型可以掌握全市18万辆重型柴油车的行驶路线和排放状况,一旦车辆出现超标排放,即可将车辆信息和超标线索推送至执法部门,精准快速执法。同时,利用设施用电监控技术,将全市千余家重点涉气企业和6000余个监测点位纳入监测,一旦发现生产设施电表在跑而治污设施电表没动静的情况,将被系统捕捉记录。智能解析技术可对2000多个工地、上万个摄像头捕捉到的全流程施工环节视频图进行解析,精准捕捉环境违法行为。 北青报记者了解到,自去年本市创新实施“三监”联动工作机制以来,全市共推送各类环境问题线索1万多条。最近,北京市生态环境保护综合执法总队一支队支队长李想收到系统提示,某区域挥发性有机物(VOCs)居高不下。“我们就利用走航车在这附近加密监测,刚好看见区域附近就是一个敞开大门的汽修企业,怀疑高值点就是这里造成的。”李想和同事直奔汽修企业的喷烤漆房,马上就发现了这里的活性炭已过了更换周期。同时还发现,在第一盘碳盘底下的中间有一条很窄的缝隙,这样会造成部分未经处理的废气直接排放到大气中。执法人员当场要求企业立即整改,并将该问题移交属地相关部门进行处罚。 “这些执法信息,都同步反馈到了‘三监’大模型的数据库,走航监测现场复核时,原来的高值区浓度已经下降了95%。执法人员再次检查时,发现企业已经第一时间落实了整改要求。”李想说,“三监”联动对现阶段监管看不见也摸不着的挥发性有机物(VOCs),起到了至关重要的作用。挥发性有机物(VOCs)高值“冒泡”情况明显改善,高值点数量也明显下降。 对话 对守法企业“无事不扰”大模型助力优化营商环境 对话人:北京市生态环境局大气环境处处长 李翔 北青报:近年来,北京的生态环境持续改善,您如何看待这一变化? 李翔:良好的生态环境是最公平的公共产品,是最普惠的民生福祉。前不久,摄影爱好者在延庆九眼楼长城,拍到了古老长城与百公里外的中央商务区(CBD)的同框照片,突显了北京的好“气”色。北京市用10年时间完成了发达国家30年的治污历程。从“冬奥蓝”到“1微克蓝”,“三监”联动有力提升科学、精准、依法治污效能,推动大气污染治理能力现代化,支撑北京市持续深入打好蓝天保卫战,给市民带来了越来越多、实实在在的蓝天。 北青报:在应对空气污染过程中,“三监”大模型如何发挥作用? 李翔:在日常环境监管和污染过程期间,借助“三监”大模型,我们能做到动态预报污染过程,支撑减排管理决策,锁定和推送问题线索,全市精准调度和执法,实时评估追踪措施落实,实现精细监测、科学溯源、精准分析和高效执法。 例如,今年3月中旬,准确预测到空气污染过程后,我们及时启动“三监”联动,平台快速推送线索,问题整改实现“快下快上、日产日消”,并逐日评估措施落实情况,支撑了污染过程的“削峰降速”。从评估效果来看,实际污染程度比未采取减排措施的情况,下降了一个等级。 北青报:“三监”大模型落地应用后,给污染源监管工作带来了哪些转变? 李翔:“三监”大模型把空气质量、污染源、经济社会运行等各方面的数据进行了融合和集成,它能够进行智慧的研判分析,非常准确地溯源和定位到具体是哪一个区域、哪一部分的污染源,对空气质量造成了影响,实现了看得清、打得准,既“无处不在”,有力督促企业等责任主体杜绝侥幸心理、落实治污减排责任,又对守法企业“无事不扰”,进一步优化了营商环境。 “三监”联动是一种协同作战、高效运转、科学智慧的工作模式,达到了1+1+1>3的效果,进一步提升了科学治污、精准治污、依法治污的能力,推动了环境治理体系和治理能力现代化。 现场 大模型每秒处理上亿条数据信息 8月7日,北青报记者来到市生态环境监测中心。走进调度室,在北京市大气“三监”联动精准治污调度平台上,清晰显示着各类信息数据。 大屏左侧,可以看到实时空气质量和未来预测预报结果。中间是地图区域,集成展示了气象数据、污染源数据、调度信息等,融合汇聚成“一张图”。北京市生态环境监测中心综合(大数据)室主任王小菊介绍说,“屏幕上的白色粒子是风场,我们可以看到现在风比较小;这些绿色、黄色的圆点代表全市1000多个高密度站点的实时监测结果,现在北京的空气质量处于优良水平。” 在屏幕右侧,集中展示了移动源、工业源、扬尘源、环境高值等四大类问题线索,以及精准治污调度的结果。王小菊点击移动源问题线索,屏幕上便显示出今年以来移动源违规排放的线索清单。“你看,6月28日一辆重型柴油车出现氮氧化物排放异常,系统中不仅记录下这辆车的所属公司、车牌号等信息,还能清晰显示这辆车的行驶轨迹。地图中,顺义区的多个路段被标记成红色,代表了该车排放异常,十分显眼。”王小菊说,“系统接入了18万辆重型柴油车的行驶路线和排放状况,每秒处理上亿条数据。我们会将问题线索推送给生态环境执法部门,他们将根据线索进行现场检查。” 此外,市生态环境监测中心依托“三监”大模型,研发出小助手“天天”,可以通过互动问答的方式为工作人员提供数据查询、问题分析等服务。只见王小菊对着大屏幕说:“请问6月份北京市各区PM2.5浓度是多少?”屏幕右侧立刻展示它思考的过程:大模型首先要理解这个问题,然后通过思考得出它需要调用的工具,这个工具链接到空气质量监测数据库中,调用相应的参数和数据,最终自动绘制一张图表,给工作人员展示出来。同时,它还会提供一个文件下载工具,帮助工作人员下载相应的资料。“从结果中可以看到,6月份延庆区的PM2.5浓度是20微克/立方米,属于全市最优水平。” 王小菊表示,为更好实现“三监”大模型功能,市生态环境监测中心利用大数据、人工智能等技术手段,研发出多个智能系统,包括北京市大气“三监”联动精准治污调度平台、大气综合管理集成平台、“三监”联动APP、“环保随手拍”以及“京环码上洗”等小程序,通过这些智能化系统,科技赋能支撑精准治污。
  • 《2024年智慧化工园区适用技术巡展 | 化工园区大气环境监测溯源技术》

    • 来源专题:绿色化工
    • 编译者:武春亮
    • 发布时间:2024-12-16
    • 化工园区大气环境监测溯源技术 ——罗克佳华科技集团股份有限公司 一、技术介绍 近年来,我国化工园区以科学的发展理念、先进的技术装备、现代化的管理模式,为促进经济和社会发展做出了重要贡献。但同时,与之相关的环境问题也随之出现,尤其是大气污染方面,挥发性有机污染物排放比较严重,无组织排放问题突出且排放时间不规律,污染物易转化造成复合污染。 为解决上述问题,罗克佳华科技集团股份有限公司(简称:佳华科技,股票代码:688051)以“立体监控、问题发现、事件处置、环境改善”的闭环管理为总体措施,以“监测-融合-溯源-管控”为技术链条,构建立体化、多维度、多层次的化工园区大气监控网络。通过集成多源异构数据聚类融合方法、多维精细化大气污染防控手段、多源数据融合溯源算法等关键技术,实现化工园区大气污染分析溯源,形成实时动态管控+事件响应的一体化大气监管机制,增强园区大气环境管理的科学化和协同性,全面提升大气污染防控工作效能,为建设绿色园区提供技术抓手。 佳华科技作为全国数字经济试点示范企业,长期坚持绿色化和数字化协同发展,聚焦生态环境双碳领域,建立物联网大数据平台。佳华致力于通过数据工厂体系,以带着数据做产品,带着算法做服务的模式,持续为客户提升数据治理能力,提供更多的数据产品和增值服务。 二、技术特点 1.建立全域立体监测管控服务,实现多源异构数据聚类融合 佳华科技围绕“点、线、面”建立全域立体监测服务,利用自主研发的国内首个大气环境天空地一体化多源异构数据聚类融合方法,对各来源数据分类梳理叠加,基于其空间和时间特征进行聚类融合,实现大气污染物的全方位、全天候、多维度、多要素监控,力促监测数据真、准、全、快、新,提高环境监测质量及效率,保障园区大气监控工作的准确性、针对性和有效性。 2.基于精细化大气污染防控手段,实现大气污染智慧化管理 建立精细化大气环境管理平台,融合环境监测、污染源监测、气象监测、视频等多元数据,建立以事件为基准的报警机制、多维分析机制、Al溯源追踪、处理机制,形成动态管控+事件响应的监管平台,为决策提供支撑,促进生态环境信息资源集约化管理。 具体通过建立化工园区情景库与案例库,根据预测、溯源、源解析分析结果,给出各类型情景下的模拟结果,并进行评估,将最优结果以管控清单建议的形式在平台实时更新,结合现有的管控措施,生成最优的管控建议,促进园区环境质量持续改善。 图1 精细化大气环境污染管控机制 3.构建多源数据融合的溯源算法,实现无组织排放精准追溯 针对工业园区无组织 VOCs 溯源的难点,佳华采用多源数据融合的方法,包括环境监测数据、气象数据、企业源谱数据、企业生产数据、走航监测数据和企业空间分布数据,全面掌握区域VOCs排放情况。通过拉格朗日粒子扩散模型分析,缩小溯源范围。结合企业厂界分布、特征源谱相似性比对及走航气象分摊,进行污染量化分析,将 VOCs 的高污染值溯源到具体企业的贡献度。依据企业生产装置及储罐位置,进一步精确识别污染来源,为污染排查与治理提供明确的方向。 图2 技术路线图 三、技术适用性 化工园区作为污染物集中排放的重点区域,其排放的复杂性和多样性会对周边空气质量构成严重威胁。上海化学工业区作为全国工业发展的主要园区之一,化工企业数量、规模巨大,大气风险物质泄露以及伴生的污染事故是园区关注的重点。 上海化学工园区已建设了覆盖全区的环境空气质量监测网络,初步实现了园区大气污染全方位管控。但针对突发环境事件,园区缺乏有效的“环境监测-预警-报警-溯源-响应”技术和流程,需加强对污染事件从“污染源→环境”的事态预测,以及从“环境→污染源”的污染物传输的反向推算溯源,从而实现对污染源的快速查找和定位。 为有效控制工业区大气污染,加强大气污染排放监控,上海化学工业区引入佳华科技自主研发的大气环境监测溯源技术。该技术沿用上海化学工业区原有的空气特征污染物排放和区域环境空气质量监测网络,利用佳华研发的大气环境天空地一体化多源异构数据聚类融合方法,对各来源数据分类梳理叠加,实现大气污染物的全方位、全天候、多维度、多要素监控。同时,围绕“点、线、面”全域立体监测管控体系,理清化工园区污染物产生、迁徙路径、扩散规律及时空分布特点,精确识别并追踪化工园区内各类污染源的排放情况,为制定针对性的减排措施提供科学依据,有效遏制大气污染,保障区域生态环境和公众健康。 目前,科技“化工园区大气环境监测溯源技术”已在多个项目上经过了实践验证,技术成熟度较高;技术也满足《信息安全技术网络安全等级保护基本要求》(GB/T 22239-2019)、《信息安全技术信息系统密码应用基本要求》(GB/T 39786-2021)技术要求。同时,该技术的实施方案和技术体系具有普适性和可复制性,可以广泛应用于不同类型的化工园区,有效提升园区大气污染防控工作效能。 四、技术应用效果 佳华科技“化工园区大气环境监测溯源技术”已经服务于上海化学工业区、清徐经济开发区精细化工循环产业区、葫芦岛高新技术产业开发区化工园区、磐石冶金化工新材料产业园、中国化工新材料(嘉兴)园区等多个化工园区。 以上海化学工业区为例,佳华科技“化工园区大气环境监测溯源技术”复用了园区已建设的环境空气质量监测网络,包括企业自建的有组织监测、无组织监测,及园区建设的标准站、小型站、微观站,走航车、无人机等多种监测设备,有效避免重复建设,减少资金投入。在运维方面,该技术因其集成度高、智能化程度高,维护工作量小,仅需简单的系统运维人员即可实现园区全方位、全天候、多维度的环境实时监测;有效减少园区环境巡检及监管人员投入,解决人员缺乏与监管任务繁重的矛盾,节省园区人力成本。 在环境效能方面,该技术全面提升了园区对空气特征污染的预警监测和应急监测能力,帮助相关部门及时发现潜在的环境风险,预防环境事故的发生;提升园区对空气特征污染的预警监测和溯源能力,可以根据溯源结果,更加有针对性地制定防治措施,提高污染治理的效率和效果。 在社会效益方面,该技术进一步加强了园区环境监控和突发事件应急指挥管理能力,减少园区环境风险事故的发生,降低周边区域的环境风险,最大限度地减少人民的生命、财产损失,维护社会稳定和经济发展。同时,为上海化学工业区树立绿色园区标杆效应,提升园区品牌形象,吸引更多的创新、优质招商引资项目,为园区的可持续发展提供有力支撑。  来源:园区委