智能环境监测

生态环境部“十四五”生态环境监测规划提出，加强生态环境监测数字化工作，推进人工智能、物联网等新技术在生态环境监测领域的应用，满足国家提升生态环境监测能力的需求，实现实验室检测技术迈向现代化、智能化、标准化、流程化、数字化。联合共建，打造水质监测新引擎在浙江省杭州生态环境监测中心的水质监测AI人工智能实验室，水质全自动监测分析系统正在井然有序地运行，由机器全自动开展高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮等国家采测分离“9+X”项目的监测分析，提升了检测速度，减少了人工检测可能引起的误差。该实验室由浙江省杭州生态环境监测中心联合谱育科技发展有限公司共建，试点项目成功通过2021年年度目标验收；在多项创新技术牵引和高端设备加持下，其已成为行业内创新型的生态环境监测AI人工智能实验室。浙江省杭州生态环境监测中心浙江省杭州生态环境监测中心的前身为杭州市环境监测中心站，成立于1976年4月。近年来，监测中心紧紧围绕新时期生态环保的形势及蓝天、碧水、净土保卫战的重点难点，为推进美丽杭州建设，改善环境质量作出了积极贡献。水质监测AI人工智能实验室1. 构建以智能化为核心的全流程监测技术，通过自动化分析仪器与流水线系统的建设，逐步实现样品从任务分派、采样、运输到前处理、分析、数据报送等步骤的全自动运行，实现全流程智能化监测；2. 构建以人工智能为核心的监测管理体系，通过对任务启动、采样追踪、样品运输、样品处理、检测分析、质量控制、数据报送等各环节的智能化管理，实现监测分析全程留痕、进度可视。水质监测AI人工智能实验室，已入选杭州市经信局第三批重点建设的人工智能应用场景清单，被列入浙江省生态环境系统2021年度改革工作试点项目，以及浙江省生态环境厅和浙江省科技厅共同开展的《浙江省生态环境科技发展三年行动计划（2020-2022年）》第二批生态环境领域关键技术项目。智能监测，实现水质检测智能化谱育科技 SUPEC 8000水质全自动实验室分析系统，基于水质监测AI人工智能实验室联合打造，以《中国制造2025》为指导原则，将信息技术与制造业相融合，创新性地融入大数据分析和机器智能化等技术，成为工业互联网技术创新的先锋。该系统由全自动水质分析仪器、全自动水质分析流水线、智能控制及信息管理系统组成，可实现水质多参数全自动、无人值守分析，以达到分析高效、数据准确、分析过程智能化、分析结果可追溯、安全稳定、节约成本等目的。有别于传统的手工监测方法，该系统由机器人进行标准化操作，全流程无人化测定、智能控制，各水质监测指标可自由、柔性化定制。同时结合大数据、人工智能监测分析，减少人工参与检测时可能引起的误差，实现地表水水质监测分析的精准、智能、高效。能力提升，创新水质监测新机制所有水质指标分析测定过程，全部依据国家/行业标准，保障测定结果准确的同时，提升检测与管理的标准。系统初期覆盖国家采测分离“9+X”项目中的高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮等指标，同时系统预留开放式端口，后期将进一步接入重金属元素、有机污染物等指标的分析模块，实现地表水水质全指标监测。水质监测AI人工智能实验室试点项目的开展，为浙江省杭州生态环境监测中心夯实监测技术能力，理顺监测工作机制打下坚实的基础。中心将逐步落实省委关于数字化改革的要求，用“生态环境监测AI人工智能实验室”的“小切口”，构建监测业务开展与能力建设“大场景”，力求在“数字化改革创新监测技术体系，重塑监测流程”方面做先行者，努力打造全面提升生态环境监测自动化、智能化、信息化能力的样板工程。

第19届亚运会将于今年9月在浙江省杭州市举办。日前，浙江省杭州生态环境监测中心在亚运场馆周边采集了70余个水质监测点位样品，并将这些样品批量放入一套全自动智能分析系统，原来至少需要两个人分析一天样品，现在系统自动操作很快就可完成，而且批量可以达到200多个。这个水质监测智能化系统，业内称之为杭州“生态环境监测AI人工智能实验室”，于2021年5月开始建设。当前主要进行水质智能化监测实验和系统改进，截至目前已经完成近1000个实际样品的实验室比对测试分析，已成功申报一项国家标准立项，并正在申报省标方法规范。水质监测任务一度较为繁重杭州是一个集江、河、湖、海于一体的多水城市，水质监测任务十分繁重。平常每月水质样品检测分析达500余个，而每一个样品分析都要工作人员全程跟踪操作，环节繁多。前些年，杭州曾发生过钱塘江、苕溪饮用水水质异味、化学品运输车辆翻车等事件。尤其是新冠肺炎疫情发生以来，杭州先后迎战新冠病毒德尔塔 、奥密克戎等，每遇这种非常时期，水质监测样品都堆满房间。由于人工监测、分析速度有限，杭州环境监测人度过了许多个不眠之夜。2017年6月发生的钱塘江化工桶泄漏环境突发污染事件，监测人员现在想起来仍心有余悸。当时频次要求高的时候需要每小时采一次样品，每次分析项目达20多项，连续作战十多天。因为全靠人工监测分析，时间紧、任务重、人手少，不得不24小时通宵分析样品。参与当时监测分析的人员余海霞说，加班一夜，凌晨下班时头晕眼花，出单位都不知道回家的方向了。人工智能实现批量化检测结合杭州数字之城建设，杭州开启了“生态环境监测AI人工智能实验室”，积极探索打造“小切口、大场景”平台。这个实验室从外观看没啥特别，只有100多平方米的空间，内部设计却别有洞天。不同于一般实验室“人＋设备”的繁忙景象，这个实验室没几个人，只有两条水质检测的全自动“生产线”——水质自动化分析仪和流水线系统在不停运转。只需把水质样品放进放置区，样品分液、试剂添加、检测分析等流程就不再需要人工参与。而且，人工智能实验室也让批量化检测成为可能。原理化室负责人、现杭州生态环境监测中心办公室主任王奕奕介绍，水质监测分析是一个复杂的过程，添加何种化学试剂、试剂要放多少、何时能进行下一步等，都需要专业人士“操刀”。人工智能实验室，打破了对人的依赖 ，实验室结合仿人眼感知等先进技术，让“生产线”具备了人的观察力和灵活度，即便无人指导，也能自主判断进行检测。不仅提升了检测速度，也减少了人工检测可能引起的误差。原本好几个人干一天的工作，现在1套系统就能完成，而且可以实现大批量检测。“智能监测不但速度快，还有可追溯优点。人工监测样品，如遇到什么问题，回想经过的细节，往往会不那么准确。人工智能实验室在样品保存、数据质控、数据异常等关键环节留痕，实现分析结果可追溯，十分精准 。”王奕奕说。杭州“生态环境监测AI人工智能实验室”在实验阶段已“小试牛刀” 。王奕奕介绍说，去年11月，在分析三墩港一个水样的高锰酸盐指数指标时，发现样品的平行样数据偏差较大。按照以往的做法，需要人脑回忆实验步骤寻找可能出现的问题。而智能实验室的分析系统有视频记录功能，很快精准锁定了问题。今年1月，在监测钱塘江某点位水样时，发现氨氮指标数据超过水质类别标准，智能系统立刻预警提醒，第一时间按规定对水样进行了复核。如果采用人工分析，由于样品的数量多、工作量大，就很难在第一时间发现样品异常情况。打造智能监测杭州样本杭州水质监测智能化，最近已入选国家试点项目。2月18日，生态环境部印发《生态环境智慧监测创新应用试点工作方案》，其中杭州“生态环境监测AI人工智能实验室试点”和另一个高科技项目“杭州生态环境监测无代码技术应用试点”两个项目同时入选全国试点。这个方案根据技术应用先进程度、应用场景丰富程度、人工参与程度等分为六级（L0-L5），重点提升“支撑服务保障、智慧监测基础、服务群众”三方面能力。杭州入选的两大项目均列为最高级别L5，属于全国首创。“生态环境监测AI人工智能实验室试点”对标生态环境监测数字化改革的要求，以国家相关监测分析方法标准为依据，建设全流程自动监测分析系统，实现样品从任务下达到样品前处理、测试、数据分析报送的全流程、全方位、全自动监测。试点项目重点围绕提升智慧监测基础能力，推动新型监测技术应用落地等方面，通过生态环境监测业务全过程智能化、数据高效存储分析利用实践等方面创新突破，力争实现“杭州试点，全国推广”，为全面提升生态环境保护和监测水平做出贡献。“我们力争通过一至两年时间的试点，成功打造国内领先的第四代水质环境监测智能化系统，为全国探索出一个数字化智慧监测的‘杭州样本’。” 浙江省杭州生态环境监测中心主任陈健松说。

2015年5月8日，崂应与容广共同合作研制的崂应8060型 滤膜/滤筒称重机器人出现在环境监测仪器的行列，开创了环境监测行业机器人的先例。 崂应8060型滤膜/滤筒称重机器人是在恒温恒湿箱内，将采样后的滤筒或者滤膜进行自动取放、去静电、称重、记录等的全自动智能系统。该系统克服了人工操作的繁琐与人为误差，可用于环境空气中颗粒物采样滤膜、污染源颗粒物采样滤筒及需要源解析分析项目的高精度称量。 本系统优势就是自动平衡系统温度湿度，设计滤膜传送防滑落及条形码滤膜专利，便于机械手操作及自动记录数据，准确称量系统，自动识别两次称量误差，超过误差标准将进行第三次称量，停电记忆，自动生成历史数据和报表。 崂应机器人解决了称重手工监测的不足和难点，节省劳动强度，提高了工作效率和准确性。