环境空气自动站智慧运维平台建设实践探索

2020-07-25梁国平

科技与创新 2020年14期

梁国平

环境空气自动站智慧运维平台建设实践探索

梁国平

（上海市环境监测中心，上海 200235）

随着当今智慧城市时代的发展，大数据和人工智能开始逐步应用起来。目前，由于环境空气自动监测站站点数量多且分散，传统的人工运维监管维护效率低，因此，利用物联网和智能技术构建一个环境空气自动站远程运维监管平台，发生异常时，能及时发现故障异常信息，进行智能诊断和数据传输，及时进行合适的人员调度，以提高效率。

环境空气；自动监测；智慧运维平台；运维质量

随着空气质量越来越受到人们的关注，以及环境空气自动监测技术的逐渐成熟和普及。环境空气自动监测技术提供了比手工方法更具有优势的连续监测资料，可实时、准确地反映空气各种污染物状况和动态趋势，为预测、预警及趋势分析提供了基础的数据支撑。近年来，随着《环境空气质量标准》的出台，环境空气自动监测点位和监测项目不断增加，监测仪器种类复杂多样，人力不足的矛盾日益凸显，运维质量管理的方式和方法也成为提高运维质量和效率的有效方法之一。

空气自动监测站点监测数据质量与运维工作密切相关，目前在整个运维质量管理的理论中，影响站房数据质量的因素有很多[1-2]，比如运维人员培训不到位，未按时运维，维护技术不足，仪器未按时做预防性保养，仪器报警、数据异常未及时发现，仪器零气、标气不纯，未及时更换干燥剂，未更换滤膜，未按照标准作业指导书进行操作，站房温湿度异常、电压不稳、采样泵异常等。而以上这些问题通过常规的人工现场巡检往往难以及时发现，即使发现问题，处置效率也较低，大大影响了监测数据的有效性和准确性。

显然，随着国家对环境空气监测数据质量的要求越来越高，传统的依靠人工去巡检和质控的手段已经不足以满足要求[3-4]，迫切需要构建一个以电子化为基础的智能化运维调度管理系统，提高运维质控工作的及时性和有效性，更好地保障监测数据的质量。

1 系统设计

根据空气质量自动站智能运维管理系统建设目标的主要任务，以及对环境质量自动监测信息化发展的深入分析，提出了项目总体设计框架。

框架以统一的环境感知体系、标准规范体系、安全及运维保障体系为依托，具体分为运维平台、现场感知平台（现场端）、微信平台。

1.1 感知平台建设

利用任何可以随时随地的感知、测量、捕获和传递信息的仪器、系统或流程，实现环境质量环境因素的“更加透彻的感知”，具体采集和控制的信息有仪器状态、站房环境数据、安保数据、质量控制；工控机端主要负责现场数据的收集、运维任务的执行工作。

1.1.1 全面的采集功能

工控机能采集到的数据有仪器状态数据（紫外灯电压、PMT温度、反应室温度等）、站房环境数据（室内温湿度、风机转速、输入电压等）、自动校零校跨数据（零点响应、跨度响应值）。

1.1.2 智能安保

建立集停电保护、权限控制、数据加密、门禁、视频监控于一体的智能保障系统，提升系统安全等级，实现了现场监测异常的异常智慧自动诊断。通过建立一整套诊断处理机制，比如故障自动复位等，提高现场系统的适应能力，保障数据采集的稳定运行。

1.2 智能运维平台建设

运维平台的建设包括仪器状态和站房环境分析、预报警系统，GIS实时监控平台，数据应用和分析平台，报表管理平台，质量控制平台，人员任务调度系统，仪器生命周期管理系统。

智能运维平台负责分析和展示现场发上来的仪器状态，形成警报，并智能分派任务，监督维护人员的工作情况。同时，智能运维平台还根据维护情况，自动生成维护月报。接收到现场发上来的状态以后，平台自动分析可能的原因并发出预报警。

空气质量自动站智能运维管理系统构架如图1所示。

平台根据维护计划定期产生维护任务、产生维护作业指导书，提醒维护人员前往现场进行维护。空气质量自动站智能运维管理系统运维管理模块如图2所示。

图2 空气质量自动站智能运维管理系统运维管理模块

从仪器进站开始就进行统一管理和跟踪，用户可随时查看仪器的所有履历，方便用户随时了解仪器设备的状况。空气质量自动站智能运维管理系统设备管理模块如图3所示。

图3 空气质量自动站智能运维管理系统设备管理模块

1.3 微信平台建设

微信平台的主要功能有自动接收平台下发任务、任务执行、考勤管理、移动化查询等，微信平台主要负责人员签到、任务接收工作。

1.3.1 用户签到

系统内置GPS定位，运维人员必须到站房以后才允许签到，保证维护人员如实前往站房进行维护工作。

1.3.2 任务接收

随时随地接收平台推送的维护任务信息、标注作业指导书。

2 系统设计示例

2.1 现场采集和传输

现场工控机实时采集站房内的状态指标为：①仪器状态数据（紫外灯电压、PMT温度、反应室温度等）。②站房环境数据（室内温湿度、风机转速、输入电压等）。③自动校零校跨数据（零点响应、跨度响应值）。工控机在采集到上述指标后立即上传至运维平台，由平台进行分析。

2.2 平台分析和调度

2.2.1 平台分析和调度

平台在收到现场工控机发上来的数据以后，对数据进行趋势分析和预判，并结合常规质控任务，产生1周、1月内的任务安排，并将任务指派到具体维护人员手中；分析仪器状态，对异常数据进行预判，产生维护性任务，调度人员进行维护；根据例行任务安排，每周产生周维护任务，每月产生月维护任务，每季产生季维护任务，提醒维护人员及时做好相关工作；每个维护任务的派发将产生1份标准作业指导书，在运维人员外出维护前，提醒维护人员需携带的设备，并一步一步地指导维护人员完成维护工作。

2.2.2 平台审核

维护人员到了现场后，先使用微信端进行签到，签到后即可在工控机端开始维护任务，维护任务执行完毕，提交至智能运维平台。平台统一进行审核、存档，并产生维护报告。