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生態環境監測服務走向智能化 ——專訪聚光科技(杭州)股份有限公司總經理孫越
聚光 發布(bu)時間:2020-01-14 聚光 來源: 聚光 瀏覽量:401

聚光科技(杭州)股(gu)份(fen)有限公司(si)總經理孫越

  中國環境(jing)報(bao):臭氧(yang)逐(zhu)漸上升為僅(jin)次(ci)于(yu)PM2.5的影(ying)響優良天數的重要因素,今年夏季,在(zai)新(xin)冠(guan)肺炎疫(yi)情防控常態化形勢下,生態環境(jing)部門(men)開(kai)展臭氧(yang)污(wu)染防治監督幫扶(fu)攻堅行動(dong),越來越倚重新(xin)一代信息化技術(shu)的參與。在(zai)臭氧(yang)監測領域(yu),有哪(na)些高新(xin)技術(shu)手段出現?


  孫越:臭氧污染防治(zhi)工作的(de)艱巨(ju)性和(he)復(fu)雜(za)性,亟需監測科技力量的(de)支持。


  臭(chou)氧污(wu)染具有(you)明顯的(de)復合型(xing),其成因(yin)非常復雜(za),涉及氮氧化物(NOx)和揮發性有(you)機(ji)物(VOCs)的(de)排放,還與氣象條件、地理環境,比如氣溫、光照、濕(shi)度(du)、氣壓、風(feng)速、風(feng)向都有(you)關系。


  因此(ci),我(wo)們(men)不僅要監測(ce)(ce)臭氧(yang)的濃度,更要研究它的生成機理,測(ce)(ce)出導致臭氧(yang)污(wu)(wu)(wu)染(ran)的各個因素的貢(gong)獻率。以此(ci)為(wei)出發(fa)點,我(wo)們(men)設計(ji)了一系列參與臭氧(yang)生成光化學(xue)反(fan)應的常規污(wu)(wu)(wu)染(ran)物、特(te)征污(wu)(wu)(wu)染(ran)物監測(ce)(ce)指(zhi)(zhi)標,這些(xie)監測(ce)(ce)不僅指(zhi)(zhi)向區(qu)域(yu),甚至能鎖定污(wu)(wu)(wu)染(ran)行(xing)業(ye)(ye)、企業(ye)(ye)、工藝。


  目前大家(jia)可以看到的臭氧污染監(jian)測(ce)(ce),除固(gu)定站(zhan)外,已(yi)經增(zeng)加了(le)大氣(qi)環境走航監(jian)測(ce)(ce)車。大部(bu)分走航車功能還比較簡(jian)單,僅(jin)僅(jin)是(shi)監(jian)測(ce)(ce)VOCs,主(zhu)要作用是(shi)定位 VOCs超(chao)標的點位,從而識別來(lai)源。

  在此基礎(chu)上,聚光科技提(ti)出了協同走(zou)航(hang)監(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)的(de)概念,也就是同時監(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce) VOCs、NOx、臭(chou)氧以及PM2.5。一(yi)臺走(zou)航(hang)車協同監(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)的(de)優勢在于不僅能(neng)獲(huo)知VOCs濃(nong)度(du),而且通過(guo)模(mo)型演繹,計算和預測(ce)(ce)(ce)(ce)各類(lei)污(wu)染(ran)源(yuan)對(dui)整個地區(qu)臭(chou)氧污(wu)染(ran)的(de)貢(gong)獻,全面、精準、實時、定(ding)性、定(ding)量(liang)地診斷(duan)(duan)區(qu)域(yu)污(wu)染(ran)狀況。有效改善了過(guo)去雖然監(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)到單一(yi)污(wu)染(ran)物的(de)濃(nong)度(du),但(dan)還是無法判斷(duan)(duan)污(wu)染(ran)源(yuan)究(jiu)竟(jing)是誰,以及它與片區(qu)臭(chou)氧濃(nong)度(du)究(jiu)竟(jing)關(guan)聯(lian)性有多大的(de)被動局面。


  我(wo)們試圖通(tong)(tong)過這(zhe)樣(yang)的(de)監測和(he)(he)模型計算,對一(yi)(yi)個地區的(de)臭氧污(wu)(wu)染成(cheng)因(yin)精準畫(hua)像,什么時(shi)間(jian)生成(cheng),哪(na)個時(shi)段(duan)濃度最高(gao),哪(na)些(xie)因(yin)子較活(huo)躍,是(shi)(shi)哪(na)些(xie)行業導致的(de)……當然(ran),一(yi)(yi)個城市的(de)臭氧不(bu)僅僅來自于本(ben)地,還有外源(yuan)輸入。對此(ci),我(wo)們也有一(yi)(yi)個監測指(zhi)標(biao)——PAN。PAN(CH3C(O)OONO2,過氧乙酰硝酸(suan)酯)是(shi)(shi)由大氣(qi)中部分VOCs和(he)(he)NOx進行光(guang)化學反應而生成(cheng)的(de),是(shi)(shi)一(yi)(yi)種重(zhong)要(yao)的(de)二(er)次污(wu)(wu)染物(wu),聚(ju)光(guang)科技PANs在線監測系(xi)統就(jiu)是(shi)(shi)針(zhen)對它。通(tong)(tong)過這(zhe)一(yi)(yi)監測,能迅速分析出(chu)臭氧污(wu)(wu)染是(shi)(shi)外源(yuan)輸入還是(shi)(shi)本(ben)地源(yuan)造成(cheng)的(de)。


  這些圍繞VOCs的(de)監(jian)測,除(chu)了(le)因為它(ta)通過光(guang)照與(yu)(yu)NOx發(fa)生(sheng)反(fan)應(ying)后(hou)生(sheng)產(chan)臭氧,也源于它(ta)與(yu)(yu)空氣中的(de)氧化劑、硝酸等發(fa)生(sheng)氧化、吸附(fu)、凝結反(fan)應(ying)會生(sheng)成二次有機顆(ke)粒物,也就(jiu)(jiu)是(shi)我們熟知的(de)PM2.5。監(jian)測分析VOCs就(jiu)(jiu)把臭氧防治(zhi)和PM2.5防治(zhi)兩項任務協同起(qi)來(lai)了(le),也就(jiu)(jiu)是(shi)既(ji)要扭轉臭氧污染升高態勢,還(huan)要保(bao)持PM2.5污染持續下降。


  我們的走航車同時開展(zhan)VOCs+大氣常規六參數(O3、NO2、SO2、CO、PM2.5、PM10)監測工作,再通過搭載的空氣質量(liang)模型,分析本地(di)生成和(he)外部傳(chuan)輸臭氧(yang)前(qian)體(ti)(ti)物與臭氧(yang)的占(zhan)比,獲得各地(di)區各類污染(ran)源排放(fang)對受體(ti)(ti)點環境(jing)臭氧(yang)濃度的貢獻。當得到環境(jing)中(zhong)臭氧(yang)濃度與其生成前(qian)體(ti)(ti)物排放(fang)之間的定量(liang)關(guan)系(xi)后,還可(ke)以以此(ci)為依據開展(zhan)減排效(xiao)果評估。


  這些復(fu)雜(za)的源解析模型(xing)和擴散模型(xing)、預警模型(xing)都(dou)需(xu)要人工智(zhi)能(AI)不斷(duan)優化,讓一臺車(che)至少解決(jue)五(wu)六個方面(mian)的問題,大(da)大(da)降低了監(jian)測(ce)成本。比如除了前面(mian)講的,PM10我們怎(zen)么辦?在走航車(che)底部(bu)就有這樣的裝置,針對建筑工地或(huo)者城市(shi)道(dao)路的道(dao)路積(ji)塵負(fu)荷,都(dou)可以做(zuo)到(dao)實時(shi)監(jian)測(ce)。


  除了降(jiang)低成本(ben),還要(yao)提升工(gong)作效率。現在的(de)大氣(qi)(qi)走航監測車采用(yong)飛行時(shi)間質譜儀(yi),實現秒級(ji)出數,便于快(kuai)速摸(mo)清污(wu)(wu)染(ran)底(di)數。同時(shi)與搭(da)載的(de)氣(qi)(qi)相(xiang)色譜-質譜聯(lian)用(yong)儀(yi)(GC-MS分析儀(yi))相(xiang)結合(he),輸出VOCs特征因(yin)子污(wu)(wu)染(ran)全(quan)域圖,全(quan)面摸(mo)排、定性定量診斷污(wu)(wu)染(ran)情況。


  另外(wai),5G技術的(de)應用也使走(zou)航(hang)(hang)車(che)對污染源的(de)定位日臻精準(zhun),已(yi)經達(da)到(dao)厘米級,如果是(shi)4G的(de)話,也就只能(neng)(neng)精確到(dao)10米級。這意味著(zhu),溯源對于(yu)(yu)我(wo)們(men)來說不(bu)僅限于(yu)(yu)一個(ge)(ge)地(di)(di)區、一家企業,而是(shi)可以找到(dao)某個(ge)(ge)車(che)間。盡管(guan)有些車(che)間和(he)生產(chan)工藝是(shi)連續性的(de),但(dan)我(wo)們(men)在(zai)工藝段(duan)之間的(de)走(zou)航(hang)(hang)能(neng)(neng)夠非常準(zhun)確地(di)(di)找到(dao)無(wu)組織(zhi)排(pai)放點到(dao)底是(shi)在(zai)哪個(ge)(ge)位置。伴隨著(zhu)快(kuai)速定位,我(wo)們(men)還能(neng)(neng)夠進行遠程的(de)可視化管(guan)控,也就是(shi)在(zai)走(zou)航(hang)(hang)過程中增加了攝像(xiang)頭,攝像(xiang)頭抓拍到(dao)的(de)無(wu)組織(zhi)排(pai)放違法行為,包括視頻(pin)、圖像(xiang),都(dou)通過5G網絡瞬(shun)時傳輸到(dao)監(jian)察人員手中。


  無論利用空氣質量模型對臭氧(yang)源解析(xi)和(he)敏感性進行分析(xi),對臭氧(yang)污染過程(cheng)進行模擬,還是精準溯源、實時(shi)可(ke)視化(hua)監管(guan),都(dou)是目(mu)前(qian)5G+ AI與環境監測深(shen)度耦合,助力我們數(shu)字化(hua)轉型的例子。


  中(zhong)國環境(jing)報:關(guan)于(yu)生(sheng)態環境(jing)部提出的(de)構建全(quan)流(liu)域(yu)生(sheng)態質量監(jian)測(ce)一張(zhang)網,您怎么(me)理解?作為環境(jing)監(jian)測(ce)行業的(de)龍頭企業,又會在(zai)水(shui)環境(jing)監(jian)測(ce)領域(yu)有何布局?


  孫越:按(an)照全流域、全要素的(de)要求系統(tong)治理水環境(jing),是當(dang)前的(de)新(xin)方向(xiang)。一條河是統一的自然生態系統,生態修復必須遵循自然規律,統籌兼顧各種要素、協調各方關系,把局部問題放在整個生態系統中來解決。之前我們投入的大量治污工程雖然成效顯著,但也有所反復,就說明水環境治理既有其顯著性,又有其復雜性。


  一條河流(liu)途(tu)經不同行(xing)政轄(xia)區(qu),原本(ben)具有整體性、關聯性特征的流(liu)域自然空間被行(xing)政區(qu)單(dan)元(yuan)所分(fen)割管理(li),流(liu)域內各類資(zi)源、各個因素相(xiang)(xiang)互影響(xiang)、相(xiang)(xiang)互促進、相(xiang)(xiang)互約束,共同構成統一的動態平衡系統,因此(ci)涉水(shui)事務(wu)(wu)非常(chang)多,管理(li)部門業務(wu)(wu)上相(xiang)(xiang)互交叉。


  把“系統治(zhi)理(li)”“協同治(zhi)理(li)”作(zuo)為方向指南,對流域治(zhi)理(li)來說既是挑戰也是機遇(yu)。我們以此(ci)提出“源、網(wang)(wang)、岸、排(pai)、河(he)”五(wu)方面(mian)監測,分(fen)別(bie)對應污染源、排(pai)水管(guan)網(wang)(wang)、近水岸線、入河(he)排(pai)污口和河(he)道水質(zhi)。


  污染(ran)源(yuan)不僅有工業源(yuan),污水處理廠(chang)也可(ke)以當成(cheng)點(dian)源(yuan),還有農(nong)業面源(yuan),都要監測。以改(gai)善水環境、恢復水生態治(zhi)理為(wei)主(zhu)的系(xi)統性治(zhi)理將逐(zhu)步成(cheng)為(wei)未(wei)來市場(chang)的發展趨勢。


  排水(shui)管(guan)網(wang)(wang)不僅要監測污(wu)水(shui)管(guan)網(wang)(wang),還有(you)雨水(shui)管(guan)網(wang)(wang),也可能出現超標。


  管網的(de)(de)(de)(de)(de)(de)終端就是(shi)排(pai)(pai)(pai)口(kou)。生態(tai)環(huan)境部開(kai)展長(chang)(chang)江(jiang)入河排(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou)排(pai)(pai)(pai)查整(zheng)治專項行動時就提出,往長(chang)(chang)江(jiang)里(li)排(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)到(dao)底(di)有多少排(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou),在(zai)哪里(li)排(pai)(pai)(pai),誰在(zai)排(pai)(pai)(pai),排(pai)(pai)(pai)什么(me),排(pai)(pai)(pai)多少等一系列問(wen)題。如(ru)(ru)(ru)何把(ba)入河排(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou)這(zhe)個最重要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基礎性(xing)底(di)數摸清楚,也是(shi)對監測(ce)行業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一場大考。首(shou)先,這(zhe)個數量是(shi)非常龐大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。以去年生態(tai)環(huan)境部完成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)長(chang)(chang)江(jiang)流(liu)域2.4萬(wan)(wan)公(gong)里(li)岸(an)線及(ji)沿岸(an)2公(gong)里(li)區域的(de)(de)(de)(de)(de)(de)入河排(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou)排(pai)(pai)(pai)查為(wei)例,排(pai)(pai)(pai)查出長(chang)(chang)江(jiang)入河排(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou)6萬(wan)(wan)多個。這(zhe)是(shi)我們目前掌握的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數字,具體到(dao)每(mei)一個排(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou) 如(ru)(ru)(ru)何監測(ce)則涉及(ji)更復雜、更多樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況。比(bi)如(ru)(ru)(ru),許(xu)多污(wu)(wu)染(ran)排(pai)(pai)(pai)放(fang)不是(shi)連續性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de),如(ru)(ru)(ru)果是(shi)抽查,很(hen)難監測(ce)到(dao)超標(biao)現象。


  所以說,水里的(de)問題,根源在岸(an)(an)上,對長江(jiang)(jiang)沿岸(an)(an)的(de)重點工(gong)業企(qi)業,我們也要全(quan)(quan)部納入日常監測,進行(xing)全(quan)(quan)過程(cheng)跟蹤,實現長江(jiang)(jiang)沿岸(an)(an)區域污染(ran)源情況明、底數清。


  我(wo)們發現,河(he)流、湖泊(bo)岸線范圍不明,功能界(jie)定不清,部分河(he)段岸線開發不合理,也會嚴重破壞河(he)流生(sheng)態環(huan)境(jing)。比如用(yong)河(he)道兩側兩公里保護(hu)范圍的(de)這把“綠色標尺”去(qu)衡量,涉及到的(de)監(jian)測(ce)對象包括沿河化工企業的(de)排(pai)污,建筑(zhu)垃圾生活垃圾等固體廢物(wu)堆(dui)存(cun)產生的(de)滲濾液(ye)廢水。


  岸線的管(guan)控也(ye)是非常重要,最(zui)終回(hui)歸到水(shui)體本身。除了水(shui)質監測,還有很多外延,比如(ru)非法采砂、非法養殖、非法捕撈、非法傾倒廢棄(qi)物等。試想(xiang)如(ru)果長江沿岸密集安(an)裝攝像頭,那么海(hai)量的監控錄像由(you)誰來甄(zhen)別鑒定?

  

      查看監控視頻是工作(zuo)量(liang)巨大且效率(lv)低(di)下(xia)的事情(qing),靠人力幾乎(hu)難以(yi)解決。如何真正節約人力和成本,提(ti)高效率(lv)和正確率(lv)?


  這(zhe)就要依靠視覺AI技(ji)術(shu)。對人(ren)類而言,70%~80%的(de)信息獲(huo)取(qu)來(lai)自視覺,但人(ren)類長期觀(guan)看監視錄像易喪(sang)失(shi)注意(yi)力(li)和辨(bian)別力(li)。而我們希望讓計算機具備“從識(shi)人(ren)知物到辨(bian)識(shi)萬(wan)物”的(de)能(neng)力(li),幫助我們在(zai)環境監管(guan)中,提升(sheng)處理信息的(de)效(xiao)率。


  真正(zheng)的(de)(de)視頻監測(ce)可以區(qu)分(fen)人(ren)體形態(tai),車輛、船(chuan)只(zhi)或選定物體與所有其他物體的(de)(de)一般移動和變化(hua),從而(er)進行抓取、分(fen)析、預警。隨著(zhu)以改善水(shui)環境、恢(hui)復水(shui)生(sheng)(sheng)態(tai)治(zhi)理(li)為主(zhu)的(de)(de)系統性(xing)治(zhi)理(li)將逐步成為未來市場的(de)(de)發展(zhan)趨勢,我們要監測(ce)的(de)(de)對(dui)象可以是藍藻的(de)(de)覆蓋面積、生(sheng)(sheng)長速度、擴散情(qing)況,還有水(shui)生(sheng)(sheng)生(sheng)(sheng)物的(de)(de)多樣性(xing)情(qing)況,外來物種對(dui)生(sheng)(sheng)態(tai)平衡的(de)(de)破(po)壞,甚(shen)至結(jie)合電子顯微鏡監測(ce)微生(sheng)(sheng)物種類、菌群數(shu)量(liang)。

  AI技(ji)術(shu)適用于生物(wu)識別(bie)場景的(de)(de)預演(yan)已經在進(jin)行(xing)中,推動環境(jing)遠(yuan)程(cheng)監(jian)測、在線監(jian)測是繼高清(qing)化(hua)和網絡化(hua)之后的(de)(de)第(di)三(san)次技(ji)術(shu)變革。從“看得見”到“看得清(qing)”再到現在的(de)(de)“看得懂”,在未來必將(jiang)有更多的(de)(de)AI算法、AI芯片、AI產品被應用到環境(jing)監(jian)測行(xing)業,比如對岸上、水里的(de)(de)不同種類(lei)動物(wu),從顏(yan)色、形(xing)態、運動軌跡、三(san)維(wei)位置及尺寸信息來差(cha)異化(hua)判別(bie)它們。


  中國環境(jing)報:《生態環境(jing)監測條例》正在加(jia)速(su)出(chu)臺,此舉將大(da)大(da)推進生態環境(jing)監測的法治(zhi)化(hua)進程。對于公開征求(qiu)意(yi)見的《條例(草案(an))》,您怎么理解(jie)?從中可(ke)以(yi)看出(chu)哪些環境(jing)監測行業未(wei)來發展(zhan)的一個方(fang)向和可(ke)以(yi)突破、拓展(zhan)的空間(jian)?


  孫越:生(sheng)態環境(jing)監(jian)測(ce)是生(sheng)態環境(jing)保護的基(ji)礎,但過去這(zhe)項工作(zuo)的法律(lv)支撐(cheng)不太(tai)完善。比如關于監測數據的法律效力,《條例(草案)》首次明確,通過自動監測設備、設施獲取的監測數據,可以作為環境監督管理和行政執法的依據,是一個轉折性的變化。通過《條例》的制訂,進一步確立了各級生態環境監測的法律地位和作用,保護各級各類生態環境監測機構的權利和義務,同時也進一步強化各界生態環境監測機構的法律責任。


  通(tong)過《條(tiao)例(草案)》,我們(men)欣喜地(di)看到,生態環境監測(ce)的定(ding)義擴展到了六大(da)內涵(han),包括對(dui)環境質(zhi)量、生態狀況和污染物排(pai)放及其變化(hua)趨勢的采樣觀測(ce)、調查(cha)普查(cha)、遙(yao)感(gan)解譯、分(fen)析(xi)(xi)測(ce)試、評價(jia)評估、預(yu)測(ce)預(yu)報(bao)等活(huo)動。過去無論是(shi)在(zai)線分(fen)析(xi)(xi)還是(shi)實驗室分(fen)析(xi)(xi),我們(men)的監測(ce)機構還局限(xian)在(zai)理化(hua)分(fen)析(xi)(xi)層(ceng)面,也就是(shi)對(dui)各類污染物排(pai)放活(huo)動的監測(ce),而今后(hou),環境監測(ce)的范疇將大(da)幅度(du)拓(tuo)寬。


  除了(le)(le)六大內涵,我們還看到了(le)(le)九大外延,也就(jiu)是對(dui)森(sen)林、草(cao)原(yuan)、濕地、荒漠、河湖(hu)、海(hai)(hai)洋、農(nong)田、城市和鄉(xiang)村等(deng)生態(tai)(tai)狀(zhuang)況(kuang)的監(jian)(jian)測(ce)(ce),包括對(dui)大氣(qi)(qi)、地表(biao)水、地下水、海(hai)(hai)水、土壤、聲、光、熱、生物、振動(dong)、輻射、溫室氣(qi)(qi)體等(deng)環境(jing)要素質(zhi)量的監(jian)(jian)測(ce)(ce)。顯而(er)易見(jian),未來生態(tai)(tai)環境(jing)監(jian)(jian)測(ce)(ce)高新(xin)技術、先進裝(zhuang)備(bei)的研究、開發(fa)應用和推廣,新(xin)型污染物、應對(dui)新(xin)興環境(jing)問題和履行(xing)國際(ji)環境(jing)公約涉及(ji)污染物的研究性監(jian)(jian)測(ce)(ce)將有更多突破和發(fa)展。


  環(huan)(huan)境(jing)(jing)監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)網絡的不斷(duan)完善,監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)對象和適(shi)用范圍的不斷(duan)豐富,將推(tui)動物聯(lian)網、傳(chuan)感(gan)器、區(qu)塊鏈、人工智能等新(xin)技術在(zai)監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)檢測(ce)(ce)(ce)業務中的應用,一(yi)批生態(tai)環(huan)(huan)境(jing)(jing)監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)創(chuang)(chuang)新(xin)示范基地有望建立,具(ju)有自主(zhu)知識產權的監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)技術裝備研(yan)發和應用轉化(hua)全面加速,生態(tai)環(huan)(huan)境(jing)(jing)監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)自動化(hua)、智能化(hua)、信(xin)息化(hua)能力不斷(duan)提升,為創(chuang)(chuang)新(xin)驅(qu)動環(huan)(huan)境(jing)(jing)監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)產品的不斷(duan)升級與推(tui)陳出(chu)新(xin)助力。同時我們(men)的研(yan)發投入(ru)也在(zai)持(chi)續加大(da),例如在(zai)環(huan)(huan)境(jing)(jing)與健康領域,我們(men)已經對環(huan)(huan)境(jing)(jing)病理性、毒理性監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)分析有所(suo)布(bu)局。



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