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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(fa)布(bu)時間:2020-01-14 聚光 來(lai)源: 聚光 瀏覽量:400

聚(ju)光科技(杭州)股份有限公司總經理孫越(yue)

  中國環境(jing)報(bao):臭氧(yang)逐漸上升為僅次(ci)于PM2.5的影(ying)響(xiang)優(you)良天數的重(zhong)要因(yin)素,今年夏季,在新冠肺炎疫情防(fang)控常態化形勢(shi)下(xia),生態環境(jing)部門(men)開展(zhan)臭氧(yang)污染防(fang)治監(jian)督(du)幫扶攻堅行動,越來越倚重(zhong)新一代(dai)信(xin)息化技術的參與。在臭氧(yang)監(jian)測領域(yu),有哪(na)些(xie)高新技術手段出現?


  孫越:臭氧污染防(fang)治(zhi)工(gong)作的(de)艱巨性(xing)和復雜性(xing),亟需監測(ce)科技力量的(de)支持。


  臭(chou)氧污染具有(you)明顯的復合型,其成因(yin)非(fei)常復雜,涉及氮(dan)氧化物(NOx)和揮發性(xing)有(you)機物(VOCs)的排放,還與氣(qi)象條件、地理環境,比如氣(qi)溫、光照(zhao)、濕度(du)、氣(qi)壓、風(feng)(feng)速、風(feng)(feng)向都有(you)關系。


  因(yin)(yin)此(ci),我們不(bu)僅要(yao)監(jian)(jian)測臭(chou)氧的濃度,更要(yao)研究它的生成(cheng)機理,測出(chu)導致(zhi)臭(chou)氧污(wu)染的各個(ge)因(yin)(yin)素(su)的貢獻率(lv)。以(yi)此(ci)為出(chu)發點,我們設計了一系列參(can)與臭(chou)氧生成(cheng)光(guang)化學反應的常規污(wu)染物、特征(zheng)污(wu)染物監(jian)(jian)測指(zhi)標(biao),這些監(jian)(jian)測不(bu)僅指(zhi)向(xiang)區(qu)域,甚(shen)至能鎖定污(wu)染行業、企業、工藝。


  目前大家可以(yi)看到的臭氧(yang)污(wu)染監測(ce),除固定站外,已經增加了(le)大氣環(huan)境(jing)走航監測(ce)車(che)(che)。大部分走航車(che)(che)功能(neng)還比(bi)較簡單,僅(jin)(jin)僅(jin)(jin)是(shi)監測(ce)VOCs,主要作(zuo)用是(shi)定位(wei) VOCs超(chao)標的點位(wei),從而識別來源。

  在此(ci)基礎(chu)上(shang),聚光科技提出了協同(tong)走(zou)航監測的(de)概念,也就是同(tong)時監測 VOCs、NOx、臭氧以及PM2.5。一臺走(zou)航車協同(tong)監測的(de)優勢在于不僅能獲(huo)知VOCs濃(nong)度(du),而且(qie)通過模型(xing)演繹,計算和(he)預測各類污(wu)染(ran)源(yuan)對(dui)整個地(di)區(qu)臭氧污(wu)染(ran)的(de)貢獻,全(quan)面(mian)、精準、實時、定(ding)性、定(ding)量地(di)診斷區(qu)域污(wu)染(ran)狀況。有效(xiao)改善了過去(qu)雖然(ran)監測到單一污(wu)染(ran)物(wu)的(de)濃(nong)度(du),但(dan)還是無法判斷污(wu)染(ran)源(yuan)究(jiu)(jiu)竟(jing)是誰,以及它與片(pian)區(qu)臭氧濃(nong)度(du)究(jiu)(jiu)竟(jing)關聯性有多大的(de)被(bei)動局面(mian)。


  我們試圖通(tong)過(guo)(guo)這(zhe)樣的(de)(de)(de)監(jian)(jian)測和模型(xing)計算,對一(yi)個(ge)地區的(de)(de)(de)臭氧污染成(cheng)因精準(zhun)畫像,什么時間(jian)生(sheng)成(cheng),哪個(ge)時段濃度最高,哪些(xie)(xie)因子(zi)較活(huo)躍,是(shi)(shi)哪些(xie)(xie)行(xing)業導致的(de)(de)(de)……當然,一(yi)個(ge)城(cheng)市的(de)(de)(de)臭氧不僅僅來自(zi)于本(ben)地,還有外(wai)源輸(shu)入。對此,我們也(ye)有一(yi)個(ge)監(jian)(jian)測指(zhi)標——PAN。PAN(CH3C(O)OONO2,過(guo)(guo)氧乙酰硝酸酯)是(shi)(shi)由大氣中部分VOCs和NOx進行(xing)光化學反應(ying)而生(sheng)成(cheng)的(de)(de)(de),是(shi)(shi)一(yi)種重要的(de)(de)(de)二次(ci)污染物,聚光科(ke)技(ji)PANs在線監(jian)(jian)測系統(tong)就是(shi)(shi)針對它。通(tong)過(guo)(guo)這(zhe)一(yi)監(jian)(jian)測,能迅速分析出臭氧污染是(shi)(shi)外(wai)源輸(shu)入還是(shi)(shi)本(ben)地源造成(cheng)的(de)(de)(de)。


  這些圍繞VOCs的(de)監測,除(chu)了因為它通過光照與NOx發生(sheng)反應后生(sheng)產臭氧(yang)(yang),也源于它與空氣中的(de)氧(yang)(yang)化(hua)劑、硝(xiao)酸等發生(sheng)氧(yang)(yang)化(hua)、吸附(fu)、凝結反應會(hui)生(sheng)成二次(ci)有(you)機顆粒物(wu),也就是(shi)我們熟知的(de)PM2.5。監測分析VOCs就把(ba)臭氧(yang)(yang)防(fang)治和PM2.5防(fang)治兩項任(ren)務協(xie)同(tong)起(qi)來了,也就是(shi)既要扭轉(zhuan)臭氧(yang)(yang)污染升高態(tai)勢,還要保持PM2.5污染持續下降。


  我(wo)們的(de)走(zou)航車同時開(kai)展VOCs+大氣常規六(liu)參數(O3、NO2、SO2、CO、PM2.5、PM10)監測工作,再通過搭載(zai)的(de)空氣質量模型,分析本地(di)生(sheng)成(cheng)和外部傳輸臭氧前(qian)體物與(yu)臭氧的(de)占(zhan)比,獲得各地(di)區各類污染源排放對受體點環境臭氧濃度(du)的(de)貢獻。當得到環境中臭氧濃度(du)與(yu)其生(sheng)成(cheng)前(qian)體物排放之間的(de)定(ding)量關系后(hou),還可以以此為依據開(kai)展減排效果評估。


  這些復雜的(de)(de)源解(jie)析模(mo)型(xing)(xing)和(he)擴散(san)模(mo)型(xing)(xing)、預警(jing)模(mo)型(xing)(xing)都需要人工智(zhi)能(AI)不(bu)斷優化,讓(rang)一臺(tai)車(che)至少解(jie)決五(wu)六個方面的(de)(de)問題,大大降低了監測(ce)(ce)成(cheng)本。比(bi)如除(chu)了前面講的(de)(de),PM10我們怎么辦(ban)?在走航車(che)底(di)部就(jiu)有這樣的(de)(de)裝置(zhi),針對建筑工地(di)或者城市道路(lu)的(de)(de)道路(lu)積塵(chen)負荷,都可以(yi)做(zuo)到(dao)實(shi)時監測(ce)(ce)。


  除了降(jiang)低成本,還(huan)要提升工作效率。現在的(de)大(da)氣走(zou)航監測車采用飛行(xing)時間質譜儀(yi)(yi),實現秒(miao)級出數,便于快速摸清污(wu)染底數。同時與搭(da)載的(de)氣相(xiang)色譜-質譜聯用儀(yi)(yi)(GC-MS分析(xi)儀(yi)(yi))相(xiang)結合,輸出VOCs特征(zheng)因子污(wu)染全(quan)域圖,全(quan)面摸排、定性(xing)定量(liang)診斷污(wu)染情況。


  另外,5G技(ji)術的應用也(ye)使走(zou)航(hang)車對(dui)污染源(yuan)的定位日臻(zhen)精(jing)準(zhun),已經達到(dao)(dao)厘米級,如果是(shi)4G的話,也(ye)就只能(neng)精(jing)確(que)到(dao)(dao)10米級。這意(yi)味著,溯源(yuan)對(dui)于(yu)我們(men)來說不僅限于(yu)一(yi)個(ge)地(di)區、一(yi)家(jia)企業,而(er)是(shi)可(ke)(ke)以找(zhao)到(dao)(dao)某個(ge)車間。盡管有些(xie)車間和生產工(gong)藝是(shi)連(lian)續(xu)性(xing)的,但我們(men)在(zai)工(gong)藝段(duan)之間的走(zou)航(hang)能(neng)夠(gou)非常(chang)準(zhun)確(que)地(di)找(zhao)到(dao)(dao)無(wu)組織排放(fang)點(dian)到(dao)(dao)底是(shi)在(zai)哪個(ge)位置。伴隨著快速定位,我們(men)還能(neng)夠(gou)進行遠程的可(ke)(ke)視化管控,也(ye)就是(shi)在(zai)走(zou)航(hang)過程中增加了攝像(xiang)頭,攝像(xiang)頭抓(zhua)拍到(dao)(dao)的無(wu)組織排放(fang)違法行為,包括視頻、圖像(xiang),都通過5G網絡(luo)瞬(shun)時傳(chuan)輸到(dao)(dao)監察人員手(shou)中。


  無論利用空(kong)氣質量(liang)模(mo)型對臭氧源(yuan)解析和敏感(gan)性進行(xing)分析,對臭氧污染過程進行(xing)模(mo)擬,還(huan)是精準溯源(yuan)、實時(shi)可視化監(jian)管(guan),都是目前5G+ AI與環境監(jian)測(ce)深(shen)度(du)耦合,助力我(wo)們(men)數(shu)字化轉型的例子。


  中國環(huan)境(jing)(jing)報:關于(yu)生態環(huan)境(jing)(jing)部提出的構建(jian)全(quan)流域生態質(zhi)量(liang)監(jian)(jian)測一張(zhang)網,您怎么(me)理(li)解?作為環(huan)境(jing)(jing)監(jian)(jian)測行業的龍頭企(qi)業,又會(hui)在水環(huan)境(jing)(jing)監(jian)(jian)測領(ling)域有何(he)布(bu)局(ju)?


  孫越:按(an)照(zhao)全(quan)流域、全(quan)要(yao)(yao)素的要(yao)(yao)求系統治理(li)水環境,是當前的新方向(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(yi)條河流途(tu)經不同(tong)行政轄(xia)區,原(yuan)本具有整體性、關聯性特征的流域自(zi)然空間被(bei)行政區單元所(suo)分割管理(li),流域內(nei)各(ge)類資(zi)源、各(ge)個因素相(xiang)(xiang)互(hu)(hu)影響(xiang)、相(xiang)(xiang)互(hu)(hu)促進(jin)、相(xiang)(xiang)互(hu)(hu)約束,共同(tong)構成統(tong)一(yi)的動態(tai)平衡系統(tong),因此涉水事務非常多,管理(li)部門業務上相(xiang)(xiang)互(hu)(hu)交叉。


  把“系(xi)統治理(li)(li)(li)”“協同(tong)治理(li)(li)(li)”作為(wei)方(fang)向指南,對流域治理(li)(li)(li)來說既是(shi)挑戰也是(shi)機遇。我們以此提出“源、網(wang)、岸、排、河”五方(fang)面(mian)監測(ce),分(fen)別對應污染源、排水管網(wang)、近(jin)水岸線、入河排污口和河道水質。


  污染源不僅有工(gong)業源,污水(shui)(shui)處理(li)廠也(ye)可以當成點源,還(huan)有農業面源,都要監測。以改善水(shui)(shui)環(huan)境、恢復水(shui)(shui)生態治(zhi)理(li)為主的(de)系(xi)統性治(zhi)理(li)將逐步成為未來市(shi)場的(de)發展趨(qu)勢。


  排(pai)水管網(wang)(wang)不僅要監測(ce)污水管網(wang)(wang),還(huan)有雨水管網(wang)(wang),也可能出現超標。


  管網的(de)終(zhong)端(duan)就是排(pai)(pai)(pai)(pai)口(kou)。生(sheng)態環(huan)(huan)境部(bu)開展(zhan)長(chang)江(jiang)入河排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou)排(pai)(pai)(pai)(pai)查(cha)(cha)(cha)整(zheng)治專項行動(dong)時就提出,往長(chang)江(jiang)里排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)的(de)到底有多(duo)(duo)少排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou),在哪(na)里排(pai)(pai)(pai)(pai),誰在排(pai)(pai)(pai)(pai),排(pai)(pai)(pai)(pai)什么,排(pai)(pai)(pai)(pai)多(duo)(duo)少等(deng)一系列問題。如(ru)何把入河排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou)這(zhe)個最重要的(de)基礎性底數(shu)摸清楚,也是對監測行業的(de)一場大考。首先,這(zhe)個數(shu)量(liang)是非常龐(pang)大的(de)。以去年(nian)生(sheng)態環(huan)(huan)境部(bu)完成的(de)長(chang)江(jiang)流域2.4萬(wan)公(gong)里岸線(xian)及(ji)沿岸2公(gong)里區域的(de)入河排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou)排(pai)(pai)(pai)(pai)查(cha)(cha)(cha)為(wei)例,排(pai)(pai)(pai)(pai)查(cha)(cha)(cha)出長(chang)江(jiang)入河排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou)6萬(wan)多(duo)(duo)個。這(zhe)是我們目前掌握的(de)數(shu)字,具體到每一個排(pai)(pai)(pai)(pai)污(wu)(wu)口(kou) 如(ru)何監測則(ze)涉及(ji)更復雜、更多(duo)(duo)樣(yang)的(de)情況(kuang)。比如(ru),許(xu)多(duo)(duo)污(wu)(wu)染排(pai)(pai)(pai)(pai)放不(bu)是連續性的(de),如(ru)果是抽查(cha)(cha)(cha),很難監測到超標(biao)現象。


  所以(yi)說,水里(li)的(de)問題,根(gen)源在岸上,對(dui)長江沿(yan)岸的(de)重點工業企業,我(wo)們也要全部納入日常監測,進行全過程跟蹤,實現長江沿(yan)岸區域污染源情況明、底數(shu)清。


  我們發(fa)現(xian),河(he)流(liu)、湖(hu)泊岸線范圍(wei)不(bu)明,功能界(jie)定(ding)不(bu)清(qing),部(bu)分河(he)段岸線開發(fa)不(bu)合理,也會嚴重(zhong)破壞河(he)流(liu)生態環(huan)境。比如用河(he)道兩側兩公里保護范圍的這把“綠色標尺”去衡量,涉及到的監測(ce)對(dui)象(xiang)包括沿河化工企業(ye)的排污(wu),建筑垃圾生活垃圾等固體廢(fei)物堆存產(chan)生的滲濾液廢(fei)水。


  岸線的(de)管控(kong)也是非(fei)常重要,最終回歸到水(shui)體本身。除了水(shui)質監(jian)(jian)測(ce),還有很多外延,比如非(fei)法采砂、非(fei)法養(yang)殖、非(fei)法捕(bu)撈、非(fei)法傾倒廢棄物等。試(shi)想(xiang)如果(guo)長江沿(yan)岸密集安(an)裝攝像頭(tou),那么海量的(de)監(jian)(jian)控(kong)錄像由誰來甄別鑒(jian)定?

  

      查看監控視(shi)頻(pin)是工作(zuo)量巨大且效率(lv)低下(xia)的事情,靠人力幾乎難以解決。如(ru)何真(zhen)正節約人力和成本,提(ti)高(gao)效率(lv)和正確率(lv)?


  這就(jiu)要依靠視(shi)覺AI技(ji)術。對人類而(er)(er)言,70%~80%的(de)信息獲取來自視(shi)覺,但人類長期觀(guan)看監視(shi)錄像易喪失注意力(li)和辨(bian)(bian)別力(li)。而(er)(er)我們希望(wang)讓計算(suan)機具(ju)備“從識(shi)人知物到辨(bian)(bian)識(shi)萬物”的(de)能力(li),幫助(zhu)我們在(zai)環境監管中(zhong),提升處理信息的(de)效率。


  真(zhen)正的(de)(de)視頻監(jian)(jian)測可(ke)以(yi)區(qu)分(fen)人(ren)體(ti)形態(tai),車輛、船只(zhi)或(huo)選定物(wu)(wu)體(ti)與所有其他(ta)物(wu)(wu)體(ti)的(de)(de)一般(ban)移動和變化,從(cong)而進行抓取(qu)、分(fen)析、預(yu)警。隨著以(yi)改善水環(huan)境、恢復水生(sheng)態(tai)治理(li)為主的(de)(de)系統(tong)性治理(li)將逐步成(cheng)為未來市場的(de)(de)發展(zhan)趨(qu)勢,我(wo)們(men)要監(jian)(jian)測的(de)(de)對象可(ke)以(yi)是(shi)藍藻的(de)(de)覆蓋面積、生(sheng)長速度、擴散情況,還有水生(sheng)生(sheng)物(wu)(wu)的(de)(de)多樣性情況,外來物(wu)(wu)種(zhong)對生(sheng)態(tai)平衡的(de)(de)破壞,甚至(zhi)結合電子顯(xian)微鏡(jing)監(jian)(jian)測微生(sheng)物(wu)(wu)種(zhong)類、菌群數量。

  AI技術適用(yong)(yong)于生物(wu)識(shi)別場(chang)景的(de)預演已(yi)經在進行中(zhong),推(tui)動(dong)環境遠(yuan)程監測(ce)(ce)、在線(xian)監測(ce)(ce)是繼(ji)高清化(hua)和網絡(luo)化(hua)之后的(de)第三(san)次技術變革(ge)。從“看(kan)得(de)見”到“看(kan)得(de)清”再到現在的(de)“看(kan)得(de)懂”,在未來(lai)必將有更多的(de)AI算(suan)法、AI芯片(pian)、AI產品被應(ying)用(yong)(yong)到環境監測(ce)(ce)行業,比如對岸上、水(shui)里的(de)不同種類動(dong)物(wu),從顏色(se)、形態、運(yun)動(dong)軌跡、三(san)維(wei)位置(zhi)及(ji)尺(chi)寸信息來(lai)差異化(hua)判別它們。


  中國環(huan)境(jing)報:《生態(tai)(tai)環(huan)境(jing)監(jian)測條例》正在加速出臺(tai),此舉將(jiang)大大推進(jin)生態(tai)(tai)環(huan)境(jing)監(jian)測的(de)(de)法治化進(jin)程。對于公開征求意(yi)見的(de)(de)《條例(草案(an))》,您怎么理解?從中可(ke)(ke)以(yi)看出哪些環(huan)境(jing)監(jian)測行業(ye)未(wei)來發展的(de)(de)一個(ge)方向和可(ke)(ke)以(yi)突破、拓展的(de)(de)空間?


  孫越:生態(tai)環境(jing)監測是生態(tai)環境(jing)保(bao)護的基礎(chu),但過去這項工作的法律支撐不太完善(shan)。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。


  通過(guo)《條(tiao)例(草案(an))》,我(wo)們(men)欣(xin)喜地看(kan)到,生(sheng)態環(huan)(huan)境監測(ce)(ce)的定義(yi)擴展到了六大內涵,包括對環(huan)(huan)境質(zhi)量、生(sheng)態狀況和污染(ran)物排放(fang)及其變化(hua)趨(qu)勢的采樣觀測(ce)(ce)、調(diao)查(cha)普(pu)查(cha)、遙感解(jie)譯(yi)、分(fen)析(xi)測(ce)(ce)試、評(ping)價評(ping)估、預(yu)測(ce)(ce)預(yu)報等活動。過(guo)去無論是(shi)(shi)在(zai)線分(fen)析(xi)還是(shi)(shi)實(shi)驗(yan)室分(fen)析(xi),我(wo)們(men)的監測(ce)(ce)機構還局限(xian)在(zai)理化(hua)分(fen)析(xi)層(ceng)面,也(ye)就(jiu)是(shi)(shi)對各類污染(ran)物排放(fang)活動的監測(ce)(ce),而今后,環(huan)(huan)境監測(ce)(ce)的范疇將大幅(fu)度拓寬(kuan)。


  除了六大(da)內涵(han),我(wo)們(men)還看到了九大(da)外延,也(ye)就(jiu)是對森林、草原、濕地(di)、荒(huang)漠(mo)、河湖(hu)、海(hai)洋(yang)、農田、城市和(he)鄉村等生(sheng)態狀(zhuang)況的監測(ce),包括(kuo)對大(da)氣、地(di)表水、地(di)下水、海(hai)水、土壤(rang)、聲(sheng)、光、熱、生(sheng)物(wu)、振動、輻射、溫室氣體(ti)等環(huan)境(jing)要素質量的監測(ce)。顯而易見,未來生(sheng)態環(huan)境(jing)監測(ce)高新技術(shu)、先進(jin)裝(zhuang)備的研(yan)究、開發(fa)應用和(he)推廣,新型(xing)污染(ran)物(wu)、應對新興(xing)環(huan)境(jing)問題和(he)履行(xing)國際環(huan)境(jing)公約涉及污染(ran)物(wu)的研(yan)究性監測(ce)將有更多突破和(he)發(fa)展(zhan)。


  環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)(jing)監(jian)(jian)測(ce)網(wang)絡的(de)(de)不(bu)斷(duan)完善,監(jian)(jian)測(ce)對(dui)象和適用(yong)范圍的(de)(de)不(bu)斷(duan)豐富(fu),將推(tui)動(dong)(dong)(dong)物聯網(wang)、傳感器、區塊鏈、人工智能(neng)等新技術(shu)在(zai)(zai)監(jian)(jian)測(ce)檢測(ce)業(ye)務中(zhong)的(de)(de)應(ying)用(yong),一批生態環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)(jing)監(jian)(jian)測(ce)創新示范基地有(you)望(wang)建立(li),具有(you)自主(zhu)知識產權的(de)(de)監(jian)(jian)測(ce)技術(shu)裝備研發和應(ying)用(yong)轉化(hua)(hua)全(quan)面加(jia)速(su),生態環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)(jing)監(jian)(jian)測(ce)自動(dong)(dong)(dong)化(hua)(hua)、智能(neng)化(hua)(hua)、信息化(hua)(hua)能(neng)力(li)不(bu)斷(duan)提升,為創新驅動(dong)(dong)(dong)環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)(jing)監(jian)(jian)測(ce)產品的(de)(de)不(bu)斷(duan)升級與推(tui)陳出新助力(li)。同時我們(men)的(de)(de)研發投入也在(zai)(zai)持(chi)續加(jia)大,例如在(zai)(zai)環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)(jing)與健康領域(yu),我們(men)已經對(dui)環(huan)(huan)境(jing)(jing)(jing)(jing)病(bing)理性、毒(du)理性監(jian)(jian)測(ce)分析有(you)所布局。



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