生态环境物联网AI精细化监测监管系统

1、生态环境物联网AI精细化监测监管系统1前端数据采集系统1.1固定式前端数据采集系统1.1.1微型空气质量监测仪（1）建设两参数微型空气质量监测仪，配置监测指标包括:PM2. 5、PM10、温度、湿度、风速、风向、大气压；（2）建设六参数微型空气质量监测仪，配置监测指标包括:PM2. 5、PM10、CO、N02、S02、03、温度、湿度、风速、风向、大气 压。以上两种不同参数检测仪都需预留其他指标接口以备扩展，监测 仪具体性能指标要求见表1. 1-1,技术指标要求见表1. l-2o表1.1-1性能指标要求指标数据测定时间间隔30秒60分钟可选供电电压AC220V22V,频率 50HZ（或12V太

2、阳能/风能电池供电，选配）工作环境温度-20 60 C工作环境湿度1595%无凝结工作环境大气压86kPa106kPa功率W20W防护等级NIP54安装方式壁挂/立杆主机尺寸W 650*400*200 mm主机重量W5kg体积小、重量轻、安装维护方便，可方便进行点位迁移。表1. 1-2技术指标要求指标测量范围最小显示单 位误差PM2.5(0 1000) P g/m31 U g/m3W100 u g/ m3,示值误差或比对测量误差”25 U g/m3100 u g/ m3,示值误差或比对测量误差W20%PMxo(0 1000) P g/m31 u g/m3W100 Pg/山3,示值误差或比对 测

3、量 误差 ”25 U g/m3100 ug/廿，示值误差或比对 测量误差W20%SO：(0-1) ppm5ppbW4%F. SNO：(0-500) ppb5ppbW4%F. So3(0-500) ppb5ppbW4%F. SCO(OTO) ppmlOppbW2%F. S温度(-40-55) Co. rc0.5C湿度(0-99) %RH0. 1%RH3%RH风速(0-60) m/s0. lm/s土 (0. 3+0. 03V) m/s (V:风速)风向(0-360) 13大气压(300-1100) hPa0. IhPa0. 3hPa（2）传输方式满足污染物在线自动监控（监测）系统数据传输 标准（H

4、J/T 212-2017）要求。（3）支持市电、太阳能单独或同时供电。1.2移动式前端数据采集系统2. 1车载移动空气质量监测仪在本项目运维车辆安装两套车载移动空气质量监测仪，监测指标 有：PM2.5、PM10、温度、湿度、TVOCo该监测仪具体性能指标要求见 表1. 2-1,技术指标要求见表1. 2-2o表1. 2-1性能指标要求指标数据测定时间间隔3-300秒可配置供电电压工作电压N13.8V或太阳能供电（定制）工作环境温度-20 80C工作环境湿度0-99%无凝结工作环境大气压86kPa106kPa功率W10W防护等级IP54主机尺寸WO. 05m3主机重量W5kg表1. 2-2技术指标

5、要求指标测量范围最小显示单位示值误差或比对测量误差PM2. 5(0 1000) U g/m30. 1 u g/m3wiooug/ /，示值误差或比对测量 误差 W25 U g/m3100 ng/示值误差或比对测量误差100 ug/静，示值误差或比对测 量 误差W 20%TVOC(010) ppmlOppbW2%F. S温度(-40-80) Co. rc0. 5C湿度(0-99) %RH0. 1%RH3%RH车载移动空气质量监测仪将采集到的监测指标数据及车辆位置信息上传 到本项目平台，生成车辆行驶路线及可视化的大气污染云图，为精准治 理大气污染提供数据支撑和科学依据。2前端可视化系统1固定式可视

6、化系统2.1.1 200万像素全彩网络摄像机在国控站周边布设200万像素全彩网络摄像机进行视频监控，用 于 AI （人工智能）识别。2.1.2固定可视化系统AI （人工智能）模型该系统需有道路扬尘、车辆排放黑烟事件、渣土车三种AI （人工智 能）模型，并具备自动预警并自动生成污染事件报告功能。三种模型具体 描述如下。1.2. 1道路扬尘识别模型对道路路面积尘因碾压、刮风和清扫所产生的扬尘现象进行识别U， 发现扬尘现象时形成事件并报警，将告警信息推送到平台。该模型输入 和输出数据如下：（1）输入：主干道路上的符合视频图像行业标准要求的视频流；（2）输出：是否扬尘、抓拍图片、抓拍时间、抓拍摄像头点

7、位ID 等；（3）精度：基于同等级别2080TI的卡，性能速度不得高于15ms, 正确率不得低于95%o1. 2. 2车牌识别、车辆排放黑烟识别模型对道路所有车辆的尾气进行识别，精准捕捉锁定排放黑烟的车辆， 对车辆特征信息（包括车牌、车型、车身颜色等）进行采集和上报，发现 违规车辆，形成事件并报警，将告警信息推送到平台。该模 型输入和输 出数据如下：（1）输入：主干道路上的符合视频图像行业标准要求的视频流；（2）输出：是否排放黑烟、车辆特征信息、抓拍图片、抓拍时间、抓拍摄像头点位ID等；（3）精度：基于同等级别2080TI的卡，性能速度不得高于2s,正确率不得低于90%o1.2.3渣土车识别模

8、型对可能产生遗洒的渣土车辆进行未苫盖识别，精准识别可能产生污染情况的渣土车，进行证据留存。该模型输入和输出数据如下：（1）输入：道路中的符合视频图像行业标准要求的视频流；（2）输出：渣土车是否苫盖、抓拍图片、抓拍时间、抓拍摄像头点位ID；（3）精度：基于同等级别2080TI的卡，性能速度不得高于15ms,正确率不得低于90%o2.2移动化可视系统2. 1移动车载AI （人工智能）记录仪在本项目运维车辆上各安装1套移动车载AI （人工智能）记录仪。2.2移动可视化系统AI （人工智能）模型该系统需有道路扬尘、车辆排放黑烟事件、裸露土地三种AI （人工智能）模型，并具备自动预警并自动生成污染事件报

9、告功能。三种 模型具体描述如下：2. 2. 1道路扬尘识别模型对道路路面积尘因碾压、刮风和清扫所产生的扬尘现象进行识别U, 发现扬尘现象时形成事件并报警，将告警信息推送到平台。该模型输入 和输出数据如下：（1）输入：主干道路上的符合视频图像行业标准要求的视频流；（2）输出：是否扬尘、抓拍图片、抓拍时间、抓拍摄像头点位ID 等；（3）精度：基于同等级别2080TI的卡，性能速度不得高于15ms, 正确率不得低于95%o2. 2. 2车牌识别、车辆排放黑烟识别模型对道路所有车辆的尾气进行识别，精准捕捉锁定排放黑烟的车辆， 对车辆特征信息（包括车牌、车型、车身颜色等）进行采集和上报，发现 违规车辆，

10、形成事件并报警，将告警信息推送到平台。该模型输入和输 出数据如下。（1）输入：主干道路上的符合视频图像行业标准要求的视频流；（2）输出：是否排放黑烟、车辆特征信息、抓拍图片、抓拍时 间、 抓拍摄像头点位ID等；（3）精度：基于同等级别2080TI的卡，性能速度不得高于2s,正 确率不得低于90%o2. 2. 2. 3裸露土地识别模型对城市裸土进行识别，精准溯源，指出改进方向，精准定位，为 精准治理提供事实依据。该模型输入和输出数据如下：输入：工地/道路中的符合视频图像行业标准要求的视频流；输出：裸露土地是否覆盖、抓拍图片、抓拍时间、抓拍摄 像头 点位ID；精度：基于同等级别2080TI的卡，性

11、能速度不得高于15ms,正 确率不得低于90%o3系统建设3.1生态环境物联网AI (人工智能)监测监管系统该系统需具备包括大气全景分析、智能监督执法、多元数据统计、智能环境分析、系统层级管理5个子系统。子系统具体要求如下：3.1.1 大气全景分析子系统该子系统需具备实施地图、污染溯源、动态管控、预测预报、污 染 源数据整理5个具体功能。功能描述如下：1. 1. 1实时地图依托实时地图完成一张图展示。在实时地图上可查询不同类型监测 点的监测数据，包含环境监测点和污染源监控点。其中环境监测点 包括 气象站、标准站、微观站、扬尘站、移动站等，污染源监控点包括监管 污染源和人为标记污染源。1.1.2

12、污染溯源以省控点为中心，方圆3-5km为管控区域，以溯源模型为基础，建 立管控区域范围内的污染源与省控点的相关性关系曲线，以便为后期动 态管控提供依据。1. 1. 3动态管控以省控点为中心，方圆3-5km为管控区域，将管控区域范围内的污染 源以清单形式列出，根据实时气象条件和监测数据，以各类污染源对省 控点的相关性分析为依据，以实时管控、日管控、周管控为尺度，最大 限度的实行精准治污，避免“一刀切”的局面。1. 1.4预测预报通过历史污染物浓度和气象数据及历史空气质量情况，道路交通及 地形情况进行空气质量预测预报。1.1.5污染源数据整理平台录入污染企业信息，随时更新企业信息方便使用方下载更新

13、数 据。大气全景分析子系统功能要求见表3. l-lo表3. 1-1大气全景分析子系统功能模块功能名称功能点功能描述功能详情大气全景分析实时地图实时地 图监测点定 位（1）多元数据类型包括：环 境监测点和污染源；（2）环境监测点包含：环境 监测固定点；污染源包含：人为 标记污染源和监管污染源；（3）通过图层控制不同的点 位类型的显示与隐藏。辅助分析 工具区域定位默认项目为所属区域定位，支持 下级区域定位。搜索支持所有点位搜索功能，历史搜 索记忆和删除功能。点位数据点位名称和监测值显示。风场点击风场，可以切换显示风场 数 据。测距测距功能。数据分析自定义画圈、不规则图形，支持 统计排名和数据对比功

14、能。模式切换卫星支持地图和卫星模式切换。数据详 情实时数据支持不同的数据类型实时数据 展 示。数据详情展示该点位的实时监测数据、24 小时数据及7天日数据变化趋 势。标准站分 析环境概览进行实时数据显示，通过变化趋 势展示数据详情。事件统计统计该点周边3km范围内的事 件。周边分析分析周边监测点与该标准点的相 关性。表3. 1-1大气全景分析子系统大气全景分析实时地 图其它环境 监测点环境概览进行实时数据显示，通过变化趋势展 示数据详情。事件统计统计该点一定时间范围内产生的事 件。视频数据支持查看摄像头接入，查看视频数 据。污染源数据监测进行实时数据显示，通过变化趋势展 示数据详情。周边统计统

15、计该点周边3km监测点位、污染 源、报警事件。主页环境监测城市天气数据、城市排名，城市秋冬 防目标及现状（如果有则显示）、年 度管控目标及现状。排名统计区域排5名、监测点位排名。报警（1）各类点位的报警列表；（2）事件定位功能，展示事件报警 数据变化趋势及所有报警记录；（3）事件跳转详情页面。预警（1）城市预警和标准站预警；（2）预警定位，及预警详情。AI （人工智能）事件视频识别的AI （A工智能）事件。动态管控实时管控（1）实时管控清单：根据实时气象 数据显示实时管控清单；（2）实时显示处理人员和车辆定 位。日管控根据预测日数据生成日管控清单。周管控根据预测的周数据生成周管控清 单。表3.

16、 1-1大气全景分析子系统大气全景分析实时地图污染溯源区域传输分析综合分析区域内外部 污染传输情况，统计 内外部传输污染贡献 度。相关性分析分析各环境监测点对 标准站的污染相关 性。污染预测24小时预测基于历史数据支持（1）区域24小时AQI、首要污染物的预 测，结合天气预测进 行展示。；（2）标准站24小 时预测展示；7天预测基于历史数据支持（1）展示区域未来7天的天气、空气质量预测；（2）管控建议。设备运维设备（1）点位设备： 指环境监测固定点在 线、掉线情况并记录 掉线时间；（2）污染源：指 监管的污染源的在 线、掉线情况并记录 掉线时间。动态地图污染云图实现自定义时间内区 域污染情况热

17、力图动 态播放。历史地图实现在GIS地图上各 环境监测点及污染源 的历史数据。3.1.2智能监督执法子系统智能监管执法子系统以环境污染事件为基础，具备巡查上报和设备 上报，涉及事件处理、事件统计、事件考核等功能。该子系统将快速提 升环保部门对环境事件的应急响应和处置力度，为依法治污提供数据支 撑。智能监管执法子系统具体功能要求见表3. l-2o表3.1-2智能监督执法子系统功能模块功能名称功能点功能描述功能详情智能监监管事件数（1）统计事件各阶段的事件数，分别管执法执法量统计是“未流转、流转中、巳结案、己关 闭”；（2）统计最近七天“设备上报”和“巡 查上报”的事件。事件处理情况统计事件处理情

18、况，分别是“反馈率、 办结率、平均结办时间。事件云图生成事件云图。事件筛选基础筛选支持：时间筛选、上报类型、处理状 态、考核点附件、与我相关。高级筛选支持：按点位类型、点位名称、模糊搜 索。事件列表环境问题（1）环境事件分为自动上报和人为 上报；（2）自动上报即各种环境监测根据 环境报警策略自动触发上报的事件；（3）人为上报分：管控上报、督查 上报；管控上报即动态管控过程中实时上 报； 督查上报即根据各项日情况配置。表3.1-2智能监督执法于系统智能监管执法监管执法事件列表设备问题（1）设备故障分为自动上报和人为 上报；（2）自动上报即各种环境监测设备 根 据无效和掉线报警策略自动触发上报 的

19、设备事件；（3）人为上报即可通过管控上报。自动上报 来源标准站报 警根据标准站配置的报警策略自动触发上 报事件。微观站报 警根据微观站配置的策略自动触发上报事 件。视频点报 警AI通过模型自动抓取事件，进行报警并 自动生成图片。人为上报 来源管控上报人为上报事件。督查上 报上级指派事件（可根据项目需求配 置）。事件详情详情环境概览：（1）事件处理操作；（2）点位实时数据情况；（3）事件情况概览：该事件包含报 警条数，报警最多参数，报警高发/低发 时段；（4）逐条报警信息情况展示；（5）点位24小时变化趋势；（6）周围点位变化趋势；（7）点位AI溯源情况；（8）点位周围不同范围内污染源变 化情况

20、。事件详情：事件处理情况跟踪。3.1.3多源数据统计子系统多源数据统计子系统梭盖区域范围内的各类数据的统计和查询， 主要包括环境污染事件统计、服务人员统计、设备运营统计、污染源 统计功能。通过多源数据的统计，实现大数据的深层次挖掘和应用。 该子系统具体功能要求见表3. 1-3o表3.1-3多兀数据统计子系统功能模块功能名 称功能点功能描述功能详情多元数据 统计数据统 计报警事件统计数据查询可自定义区域、自定义时间段，按不同 维度对事件进行统计。按所选区域和所选时间，展示事 件分布云图；按事件来源进行分类统计，同时 记录事件总数、待处理事件数量、处理中 事件数量、超时关闭的事件数量，巳结案 事件

21、数量、办结率和及时率；按不同时间刻度(日、周、月) 对所选时间范围内不同状态下事件数量进 行统计分析，以曲线图形式展示。数据导出支持excel格式导出按所选时间刻度，所选时间范围内，不 同状态下事件统计。服务人员 统计数据查询对服务人员进行统计运维员人考核统计，包括上报事 件数和设备事件完成率；网格人员考核统计，包括网格人 员响应及时率，事件处理率，并计算出总 分。数据导出支持excel格式导出。按所选区域，所 选时间范围内，导出运维人员考核统计和 网格人员考核统计。表3. 1-3多元数据统计子系统多元数据统计数据统 计设备运营统计数据查询(1)对设备异常报警次数和掉线报警进 行统计；数据导出

22、支持excel格式导出按所选区域（或支持MN或微观点名称 搜 索），所选时间范围内，导出设备报警和 掉线报警详情。污染源统 计数据查询统计标记污染源总数，及9类污染源数 量（1）可按区域和按标记人员，并选择 时间范围进行分类统计；（2）支持查看不同时间刻度（日、 周、月）的数据统计。数据导出支持excel格式导出（1）按区域导出各类污染源数量；（2）按人员导出各类污染源数量。数据查 询环境监测标准站数 据（1）实时排名、历史排名；（2）历史数据查询和导出功能。微观站数 据（1）实时排名、历史排名；（2）历史数据查询和导出功能。数据比 对数据比对支持同一参数不同设备类型数据对比。1.4智能环境分

23、析子系统智能环境分析子系统以市城区及兴城城区为重点区域范围，实现 达标考核、区域排名、污染日历、污染分析、累计变化等功能，综合分 析区域环境空气质量。该子系统具体功能要求见表3. l-4o表3. 1-4智能环境分析子系统功能模块功能名 称功能点功能详情智能环境分 析模型分 析预测分 析基于历史数据支持预测区域未来72小时空气质 量，展示未来72小时天气情况和未来72小时空 气 质量情况。主题分 析区域分 析区域分析包含：达标考核、区域排名、污染日历、 污染分析【达标考核】（1）区域年度达标情况统计，并以柱状图形式对 比展示；（2）分解日目标、月目标、年目标；（3）支持excel导出统计报表。【

24、区域排名】（1）按城市进行排名，分2+26城市、168城市、337城市、74城市、长江中游城市、长三角城市、成 渝地区城市、汾渭平原城市、珠三角城市进行排名；（2）支持城市下级的区（县）进行排名。【污染日历】（1）统计用户所有城市和区域的污染日历；（2）基于历史数据支持同比、环比。表3. 1-4智能环境分析子系统智能环境分 析主题分 析区域分 析【污染分析】（1）污染传输分析，分析八个方向各污染传输情 况；（2）污染云图变化；（3）各污染监测值变化趋势，并支持添加气象数 据进行对比：（4）污染占比：首要污染物占比和达标占比、污 染指数贡献率、等级占比分布；（5）按日、按月、按年进行累积变化趋势

25、统计；（6）各监测值月累积比对；（7）支持添加多城市或区域进行对比。表3.1-4智能环境分析子系统智能环境分析主题分析微观点 分析国控点分析包含：达标考核、变化趋势、污染排名、污染分析。【达标考核】（1）国控点年度达标情况统计，并以柱状图形式 对比展示；（2）分解日目标、月目标、年目标；（3）支持excel导出统计报表。【变化趋势】（1）每个国控点按时间刻度（小时、日、月）变 化趋势，以列表和曲线图形式展示；（2）支持多点单因子变化趋势。【污染排名】考核点 （1） 查看国控点在空间分布情况和时间维度排 分析名；（2）查看某个国控点周边（自定义范围）内微观 点排名；（3）排名支持导出功能。【污染

26、分析】（1）国控点按不同时间刻度（日、月、年）累积 浓度趋势变化：（2）国控点不同污染物之间的相关性分析；（3）气象数据变化趋势；（4）周边微观点变化趋势；（5）周边污染源分布情况；（6）事件在空间维度和时间维度的统计；对微观点的排名和变智趋势溯源分计结果。（1）排名：统计所有微观站排名；（2）统计各个微观站不同时间刻度（分钟、小日）变化趋势。1. 5系统层级管理子系统系统层级管理子系统主要针对系统功能模块进行设置。该子系统具 体要求见表3. 1-5。表3. 1-5系统层级管理子系统（1）点位管理包括“微观点、市控点、省控点、国层级管理点位管 理点位管 理（1）点位管理包括“微观点、市控点、省

27、控点、国 控点”；JL-八、；（2）微观点列表显示字段“点位名称、站点MN、 所属区域、操作”，后台可进行“编辑和删除”，页 面可查询点位的基础信息“点位名称、点位位置、表3. 1-5系统层级管理子系统功能模 块功能名 称功能点功能详情层级管理项目管 理实现对项目基本情况的设置。角色管 理实现本项目人员角色的统一管理。策略管 理实现项目策略的统一管理。（1）可以实现不同项目配置不同的策略规则；（2）可以实现同一项日内不同点位配置不同的策略 规则；（3）可以实现同一策略规则设置不同的阈值。用户管 理系统后台可实现对用户的统一管理。用户管理实现对甲方客户的管理。包括客户登录名， 密码，手机号等信息

28、的统一管理。业务管 理目标管 理实现日目标，月目标，年目标的设置。污染源 管理污染源 统计（1）统计污染源的总数；（2）污染源分类统计。污染源列表（1）污染源统计字段包括“污染源名称、污染源分 类、标记时间、标记人、位置、图片数量、操作”；（2）编辑页面可以对“污染源名称、污染源分类、 污染源类别标记时间、标记人、图片”等信息进行 修 改；（3）删除可以对某条污染源信息进行删除。经纬度、类型、MN号”，后台可编辑相关业务属性“点位分类、点位对应策略、所属区域”；(3)“市控点、省控点、国控点”显示点位名称、 所属区域、操作，操作可进行“查看”，可查询该 标 准站的“点位名称、点位位置、经纬度、点位类型、 所属区域” o服务小 组运维小组对运维小组能进行增删查改；对小组内的运维人员、点位设备能进行新增、 删除、修改。处理小 组处理小 组建立不同层级的处理小组，对处理小组能进行 增删查改；对小组内的处理人员、点位设备能进行新增、 删除、修改。组织管 理建立联防联控小组，对小组结构，成员能进行新增、 删除、修改。管控区 设置管控区 设置固定管控区和动态管控区设置，及周边关注的污染 源。针对国控点、省控点、市控