基于大数据应用的环境信息监测技术研究

郝世宏 山西省晋中市环境保护局

随着环境问题的日益突出和人们对环境问题的日益重视，各类环境监测数据的日益增多，以往利用计算机技术对数据的简单收集已经不能满足当前环保工作的要求，环境监测是环境管理的基础，也是环保部门的立足之本。环境监测数据应用于环境管理、环境执法、环保决策，如何采集数据、如何保证数据的质量、如何利用计算机技术对监测数据实现全方位监管并应用，是我们目前急需解决的难题。

1.环境监测数据的采集技术及特点

随着科学的发展，用肉眼去感知环境污染现象和污染程度，已经不能满足环保工作的需要，需要借助计算机科学技术，利用传感器技术、计算机技术、通讯技术，实时监测污染物浓度和环境空气环境质量，并将监测数据传输到环境监管平台，作为环保部门对环境质量的评价、管理和执法依据。近年来已应用到实际工作中的环保信息系统，不仅涵盖对废气企业、废水企业污水处理厂等污染的自动监控，还涵盖了对环境空气、饮用水源地、河流断面、噪声、重金属等环境质量的在线监测。

利用环保信息系统实现对污染源数据的监测、收集和处理的过程中，需要优先考虑监测数据的准确性。为实现这一目的，需要借助计算机科学技术利用标准物质对现场端的自动监测仪器进行周期性校准、标定。例如污染源监管系统中，可以实现对各监测点监测数据的实时监控，正常数据和超标数据区分显示。可以查询单个站点的实时数据、企业的生产状态和仪器运行状态等信息，还具备调用视频、历史数据、站点信息功能，实现了数据超标报警、实时发布、查询统计、监控交流、有效性审核、联网验收等功能。借助计算机技术，这些环境监测系统采用模块化设计，各系统之间既相互独立又可组合配置。环境监测系统不仅实现了对自动监控数据的采集、传输、存储、分析、统计与发布的全过程管理，而且对监测数据进行了浓度挖掘与应用，为环境保护主管部门科学决策提供依据。同时，系统还可以具备手机版、微信版应用，借助无线通讯技术，可以随时随地随身查询监测数据和接收报警信息。

2.环境监测数据的质量控制

随着近年来人们对生态环境需求，国家对环境保护工作的监管更为严格，环境污染行为和人为干扰篡改监测数据行为时有发生。保证环境监测数据质量，有效预防人为干扰、篡改自动监测数据等弄虚作假现象的发生，是我们当下迫切需要解决的问题。

2.1 如何确保自动监控仪器正常运行

例如在污染源自动监控工作中，企业现场端自动监测仪器都标配有标准气体和标准液体等，监测仪器会利用自身设置程度，每周对仪器进行自行校准，及时将由于运行造成的监测误差复位，结合每周第三方运营人员的手工复位，保证自动在线监测仪器的正常运行和监测数据的准确性。

2.2 预防人为干扰设备

我们利用计算机信息技术建成自动监测设备动态管控系统，将自动监测设备与数采仪直连，利用数采仪进行数据计算，实现对自动监测设备监测数据、工作参数、运行状态“三同时”监控。建设污染源站房智能咨询机构系统、视频监控系统、超标留校系统，有效切断擅自修改设备工作参数等人为造假途径，及时发现造假行为并固定证据，提高污染源自动监测数据质量，为环境监管、超标处罚、总量减排等环保决策工作提供准备的数据支撑。

2.3 数据的有效性审核

在日常监测中，由于受设备故障、网络通讯质量及其他一些突发、偶然事件的影响，导致少量监测数据不符合国家对自动监测数据质量控制的相关规定，需要对传输到系统平台的数据进行有效性检查和审核。因此需要按照国家生态环境部对自动监测数据质量控制的相关规范实施数据审核的监管平台，实现对污染源、环境空气原始自动监测数据进行修约、补录、无效数据处理、异常数据处理等审核工作。通过系统能进一步提高数据的质量，使监测数据能真实反映出环境现状与变化趋势以及污染源排放的现状和变化趋势。

2.4 数据的安全传输

在污染源自动监控数据传输过程中，在线监控（监测）仪器仪表与数采仪之间采用RS-485串行通讯标准进行数据传输，再由数采仪通过无线传输方式实现数据上传至监控平台通讯服务器。随着通讯技术的不断改进，近年来各大通讯公司均提供全光路接入数据专线方式、提供基于TD-LTE技术4G网络服务以及物联网传输技术等。在数据的传输过程中，在物理上采取与互联网进行隔离的方式，在传输架构上采用分布式点站点建设，采用加密技术、无线传输协议，实现数据传输专线“双回路”。

以往利用传感器监测的模拟量数据在传输过程中会受到外界各种影响，导致监测数据出现误差，影响归终计算机结果。但随着计算机技术的不断发展，监测数据利用计算机技术转换成数字量数据，有效地保证数据的真实性。目前的数据采集设备均具备数据续传功能、断电保护功能，有效保证了由于意外断电、传输线路故障造成数据的缺失，有效保证了监测数据的完整性、稳定性和准确性。

3.环境监测数据的应用

3.1 建设数据中心

随着计算机技术的发展，在环境领域里建成诸如污染源自动监控系统、机动车尾气监测系统、实验室监测业务管理系统、放射源在线监管系统、排污许可证管理系统等等环境业务系统，建设数据中心，实现众多系统数据的融合是有效利用好数据的最佳方法。建设环境数据中心，根据统一规范、标准、事例和集成各种环境业务数据，经过分析、挖掘等处理，构建环境信息资源数据的存储中心、管理中心、共享服务中心和决策中心，创造一个环境信息智慧中心，为环境管理、环境评价和科学决策提供辅助支撑和数据基础。

3.2 综合应用数据

以基础地理数据为支撑，依托GIS平台，融合各类环保业务数据，建立环境专题图、以直观、形象的方式展示环境和污染源的空间分布规律，实现GIS数据与环境数据的集成管理、查询统计、空间分析、专题分析等综合展示功能，方便用户及时准确的了解和掌握环境污染变化现状的趋势。还可以数据中心为依托，建设包括风险源防控、环境应急管理、指挥调度和后期评估在内的综合性环境安全预警与应急指挥系统，全面提升环境应急管理效能，为环境管理、环境规划、宏观决策提供技术支撑。

4.结论

利用计算机技术搭建智慧环保平台，实现环境监测监控数据的现代化和环境管理的智慧化，达到“测得准、传得快、搞得清、管得好”的一种状态，为评价区域环境质量总体水平和发展趋势、科学制定环境污染防治规划、生态环境建设等提供有力的数据支撑和技术支持，从而推进信息资源的共享，形成环境信息化总体发展框架，最终达到实现“环境信息化”的战略高度。