劉柏音，劉孝富，孫啟宏，羅鐳

中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院

環(huán)境執(zhí)法系統(tǒng)是利用環(huán)境監(jiān)察部門(mén)現(xiàn)有硬件建設(shè)和信息化軟件建設(shè)的基礎(chǔ)，充分利用無(wú)線通信、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)庫(kù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)等相關(guān)信息技術(shù)和軟硬件設(shè)備，建設(shè)一個(gè)開(kāi)放、可擴(kuò)展、自適應(yīng)的環(huán)境移動(dòng)執(zhí)法管理系統(tǒng)，從而方便執(zhí)法、規(guī)范執(zhí)法、便于對(duì)執(zhí)法過(guò)程的監(jiān)督，提供規(guī)范的業(yè)務(wù)管理模式，提高政府行政效能和環(huán)境管理水平。

如何提高生態(tài)環(huán)境執(zhí)法監(jiān)管效率是我國(guó)環(huán)境管理部門(mén)長(zhǎng)期關(guān)注的問(wèn)題[1-2]，環(huán)境執(zhí)法系統(tǒng)作為信息化、智能化輔助工具，是提高環(huán)境執(zhí)法效能和水平的重要手段[3]。我國(guó)生態(tài)環(huán)境移動(dòng)執(zhí)法系統(tǒng)最早出現(xiàn)于2007年，北京、深圳、南通、大連等地的環(huán)境執(zhí)法部門(mén)根據(jù)自身工作實(shí)際需求，開(kāi)始自發(fā)嘗試使用智能終端輔助現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法，取得了較好的效果[4-7]。為了進(jìn)一步加強(qiáng)環(huán)境部門(mén)環(huán)境監(jiān)察執(zhí)法能力，原環(huán)境保護(hù)部根據(jù)環(huán)境監(jiān)察執(zhí)法的實(shí)際需求，于2011年首次提出了建設(shè)環(huán)境執(zhí)法管理及移動(dòng)執(zhí)法系統(tǒng)，以提升環(huán)境執(zhí)法效能，要求將環(huán)境執(zhí)法管理及移動(dòng)執(zhí)法系統(tǒng)作為全國(guó)環(huán)境監(jiān)察標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的必要條件，選定湖南、吉林、河南、安徽等4省的16個(gè)環(huán)境監(jiān)察執(zhí)法機(jī)構(gòu)作為試點(diǎn)單位，推廣開(kāi)發(fā)及使用環(huán)境移動(dòng)執(zhí)法系統(tǒng)，并于次年將試點(diǎn)范圍進(jìn)一步擴(kuò)大到北京等24個(gè)省(區(qū)、市)的143個(gè)環(huán)境監(jiān)察機(jī)構(gòu)。截至2019年底，環(huán)境移動(dòng)執(zhí)法系統(tǒng)已覆蓋全國(guó)除西藏的全部省級(jí)生態(tài)環(huán)境執(zhí)法單位，上百個(gè)地市級(jí)環(huán)境執(zhí)法單位也已陸續(xù)建設(shè)了環(huán)境移動(dòng)執(zhí)法系統(tǒng)，以便更高效地開(kāi)展生態(tài)環(huán)境監(jiān)察執(zhí)法工作[8]。2021年，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《關(guān)于優(yōu)化生態(tài)環(huán)境保護(hù)執(zhí)法方式提高執(zhí)法效能的指導(dǎo)意見(jiàn)》(環(huán)執(zhí)法〔2021〕1號(hào))指出：“各級(jí)生態(tài)環(huán)境部門(mén)要將移動(dòng)執(zhí)法系統(tǒng)使用作為落實(shí)執(zhí)法全過(guò)程記錄制度的主要手段，要統(tǒng)籌強(qiáng)化移動(dòng)執(zhí)法系統(tǒng)建設(shè)、管理和應(yīng)用。2022年底前，在執(zhí)法工作中要做到全員、全業(yè)務(wù)、全流程使用移動(dòng)執(zhí)法系統(tǒng)，全面配備使用執(zhí)法記錄儀。”

近年來(lái)，隨著各地移動(dòng)執(zhí)法系統(tǒng)的使用和推廣，逐漸發(fā)現(xiàn)其在使用過(guò)程中的一些缺陷：1）很多地方建設(shè)的移動(dòng)執(zhí)法系統(tǒng)與區(qū)域內(nèi)其他生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)之間缺乏互通，執(zhí)法人員往往無(wú)法對(duì)執(zhí)法對(duì)象及周邊環(huán)境的綜合情況進(jìn)行全面把握；2）執(zhí)法系統(tǒng)偏重筆錄、拍照等存儲(chǔ)功能，缺乏現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法流程與重點(diǎn)檢查設(shè)施提示等智能輔助功能[9-10]；3）執(zhí)法系統(tǒng)對(duì)于企業(yè)超標(biāo)排放、偷排漏排等行為不具備現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)取證能力[11-12]；4）執(zhí)法系統(tǒng)往往不具備企業(yè)環(huán)境違法行為的輔助判別能力[13]。

為解決現(xiàn)階段各地環(huán)境執(zhí)法輔助系統(tǒng)存在的短板，充分利用新一代環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備快、準(zhǔn)、靈的優(yōu)勢(shì)[14-15]，筆者引入了監(jiān)測(cè)設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)（Internet of things，IoT）接入環(huán)境執(zhí)法系統(tǒng)的思想，設(shè)計(jì)研發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)的固定源大氣污染物排放現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法監(jiān)管信息系統(tǒng)。該執(zhí)法監(jiān)管信息系統(tǒng)通過(guò)軟、硬件工具包相結(jié)合的方式，可接入執(zhí)法現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)載、車(chē)載、便攜式監(jiān)測(cè)設(shè)備等傳感器采集的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)大氣排放異常區(qū)識(shí)別、現(xiàn)場(chǎng)大氣污染濃度執(zhí)法取證、暗查式執(zhí)法取證、監(jiān)測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)傳輸分析與超標(biāo)判定、遠(yuǎn)程執(zhí)法指揮等智能執(zhí)法功能，解決新形勢(shì)下環(huán)境執(zhí)法隊(duì)伍精準(zhǔn)執(zhí)法、科學(xué)執(zhí)法、高效執(zhí)法的實(shí)際需求，并在對(duì)鋼鐵、石化、重金屬行業(yè)企業(yè)執(zhí)法中取得了較好效果。

1 研究方法

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則如下：1）系統(tǒng)物聯(lián)性。充分利用機(jī)載、車(chē)載、便攜式污染監(jiān)測(cè)設(shè)備、紅外可視設(shè)備等的快速執(zhí)法取證優(yōu)勢(shì)，將設(shè)備取證結(jié)果與軟件系統(tǒng)實(shí)時(shí)互通，發(fā)揮執(zhí)法輔助威力。2）功能流程性。系統(tǒng)覆蓋環(huán)境執(zhí)法所涉及的全部業(yè)務(wù)流程，包括任務(wù)下達(dá)、執(zhí)法人員分配、現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法全流程、違法識(shí)別、處罰裁定、統(tǒng)計(jì)管理等。3）法規(guī)嚴(yán)謹(jǐn)性。系統(tǒng)內(nèi)嵌的輔助執(zhí)法數(shù)據(jù)庫(kù)、違法識(shí)別輔助數(shù)據(jù)庫(kù)、處罰判定輔助數(shù)據(jù)庫(kù)等數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，切實(shí)發(fā)揮法力效力。4）用戶友好性。系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)合理、界面友好、層次清晰，移動(dòng)執(zhí)法終端設(shè)備便攜、易用。5）安全穩(wěn)定性。執(zhí)法數(shù)據(jù)、輔助數(shù)據(jù)庫(kù)及實(shí)時(shí)交互環(huán)境數(shù)據(jù)安全穩(wěn)定，具備用戶權(quán)限分級(jí)、數(shù)據(jù)雙機(jī)熱備份、災(zāi)難恢復(fù)等功能。6）系統(tǒng)擴(kuò)展性。使用B/S開(kāi)放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)、功能和業(yè)務(wù)可擴(kuò)展，并為傳感器端（監(jiān)測(cè)設(shè)備）預(yù)留好各類(lèi)接口。

1.2 系統(tǒng)總體構(gòu)架

固定源大氣污染物排放現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法監(jiān)管信息系統(tǒng)以解決新時(shí)期大氣環(huán)境執(zhí)法重點(diǎn)難點(diǎn)為目標(biāo)，充分發(fā)揮新型空、天、地監(jiān)測(cè)設(shè)備執(zhí)法取證優(yōu)勢(shì)，在原環(huán)境保護(hù)部環(huán)境監(jiān)察局提出的《環(huán)境監(jiān)察移動(dòng)執(zhí)法系統(tǒng)建設(shè)指南》的基礎(chǔ)上，融合物聯(lián)網(wǎng)軟硬件系統(tǒng)架構(gòu)需求，形成執(zhí)法系統(tǒng)構(gòu)架，如圖1所示。

從圖1可以看出，系統(tǒng)框架以信息安全體系與標(biāo)準(zhǔn)體系為保障，按照7個(gè)層次搭建。基礎(chǔ)層提供執(zhí)法系統(tǒng)所必需的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、執(zhí)法車(chē)等軟硬件基本條件；感知層通過(guò)多種終端傳感器獲取執(zhí)法所需的各類(lèi)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；傳輸層為執(zhí)法系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)連接的多種數(shù)據(jù)通信協(xié)議；數(shù)據(jù)層實(shí)現(xiàn)執(zhí)法基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與傳感器原始數(shù)據(jù)的采集匯聚，通過(guò)數(shù)據(jù)治理與多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合技術(shù)，構(gòu)造形成大氣環(huán)境執(zhí)法綜合數(shù)據(jù)庫(kù)；核心層為大氣執(zhí)法目標(biāo)識(shí)別、執(zhí)法取證與違法識(shí)別等所需的核心算法與模型層，是執(zhí)法系統(tǒng)的決策驅(qū)動(dòng)中心；業(yè)務(wù)層針對(duì)不同執(zhí)法任務(wù)，提供面向各級(jí)環(huán)境執(zhí)法部門(mén)與人員的系統(tǒng)功能模塊，覆蓋大氣環(huán)境執(zhí)法全流程；應(yīng)用層包括前端移動(dòng)執(zhí)法終端系統(tǒng)與后臺(tái)支撐系統(tǒng)，滿足執(zhí)法人員手持、執(zhí)法車(chē)載系統(tǒng)操控、遠(yuǎn)程執(zhí)法指揮、后臺(tái)任務(wù)管理等多種場(chǎng)景需求。

圖 1 固定源大氣污染物排放現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法監(jiān)管信息系統(tǒng)總體框架Fig.1 Framework of on-site law enforcement and supervision information system for emission of stationary source air pollutants

2 功能設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)功能

固定源大氣污染物排放執(zhí)法監(jiān)管信息系統(tǒng)面向各級(jí)環(huán)境監(jiān)察人員，提供執(zhí)法任務(wù)管理、區(qū)域監(jiān)管、執(zhí)法取證、執(zhí)法總結(jié)與處罰、遠(yuǎn)程執(zhí)法指揮、執(zhí)法助手、系統(tǒng)管理等功能。

任務(wù)管理功能模塊為整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)中心，執(zhí)法任務(wù)通過(guò)該模塊創(chuàng)建下達(dá)。執(zhí)法人員可查看任務(wù)基本信息、相關(guān)企業(yè)的詳細(xì)信息、企業(yè)以往檢查記錄等，在企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法時(shí)可根據(jù)系統(tǒng)下達(dá)的執(zhí)法任務(wù)內(nèi)容，對(duì)企業(yè)進(jìn)行檢查和相關(guān)取證。

區(qū)域監(jiān)管功能模塊提供基于GIS地圖的企業(yè)基礎(chǔ)信息、大氣環(huán)境信息與區(qū)域遙測(cè)信息（無(wú)人機(jī)、執(zhí)法車(chē)走航監(jiān)測(cè)結(jié)果）的展示與查詢功能，執(zhí)法人員可基于地圖調(diào)取目標(biāo)企業(yè)的“一源一檔”信息，同時(shí)可自定義地圖空間范圍查詢區(qū)域企業(yè)清單、企業(yè)類(lèi)型統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、空氣質(zhì)量與熱點(diǎn)網(wǎng)格覆蓋情況。

執(zhí)法取證功能模塊按照區(qū)域監(jiān)管、暗查式執(zhí)法、現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法、詢問(wèn)式執(zhí)法等不同大氣執(zhí)法場(chǎng)景需求，提供不同監(jiān)測(cè)要素所需傳感器（監(jiān)測(cè)設(shè)備）的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸端口，同時(shí)，可通過(guò)不同行業(yè)企業(yè)類(lèi)型選擇對(duì)應(yīng)的清單式現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法取證功能，實(shí)現(xiàn)執(zhí)法人員現(xiàn)場(chǎng)筆錄、影音視頻記錄等數(shù)據(jù)的錄入功能。

執(zhí)法總結(jié)與處罰功能模塊通過(guò)企業(yè)違法識(shí)別模型、違法與處罰耦合模型等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)包括執(zhí)法監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與筆錄數(shù)據(jù)的查詢、執(zhí)法結(jié)果的違法識(shí)別、企業(yè)處罰判定建議等輔助執(zhí)法人員執(zhí)法的結(jié)論性功能。違法類(lèi)型覆蓋超標(biāo)排放、設(shè)備運(yùn)行失常、違反批建一致性、煙氣固定排污口漏報(bào)等多種情況。

執(zhí)法助手功能模塊提供企業(yè)“一源一檔”信息查詢功能，執(zhí)法人員可通過(guò)企業(yè)名稱(chēng)查詢企業(yè)排污許可證信息、環(huán)評(píng)審批信息、在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、自行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、歷次執(zhí)法信息。同時(shí)，提供大氣排放違法行為與處罰結(jié)果耦合關(guān)系查詢，并集成了大氣環(huán)境執(zhí)法涉及的各類(lèi)監(jiān)察執(zhí)法流程模板、法律法規(guī)、排放標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范等電子文件，供執(zhí)法人員使用。

遠(yuǎn)程執(zhí)法指揮功能模塊針對(duì)環(huán)境執(zhí)法聯(lián)動(dòng)指揮需求，構(gòu)建遠(yuǎn)程執(zhí)法智能視頻指揮功能，以執(zhí)法指揮駕駛艙頁(yè)面的形式，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法視頻實(shí)時(shí)連接，執(zhí)法取證數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸、分析和顯示，通過(guò)指揮大廳人員與現(xiàn)場(chǎng)人員遠(yuǎn)程互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)執(zhí)法決策會(huì)商、多企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)協(xié)同執(zhí)法調(diào)度的效果。

系統(tǒng)管理功能模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)配置維護(hù)及多級(jí)執(zhí)法人員權(quán)限的管理，能夠動(dòng)態(tài)配置用戶的操作權(quán)限，防止越權(quán)使用系統(tǒng)，包括部門(mén)管理、角色管理、用戶管理、權(quán)限管理、日志管理、任務(wù)來(lái)源管理及系統(tǒng)菜單管理等功能。

2.2 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流

執(zhí)法人員在執(zhí)法過(guò)程中嚴(yán)格依照環(huán)境執(zhí)法程序開(kāi)展工作是行政執(zhí)法中必須遵循的基本原則[16-17]，系統(tǒng)在功能設(shè)計(jì)上滿足大氣環(huán)境執(zhí)法工作所需的全流程信息化輔助需求，實(shí)現(xiàn)完備的執(zhí)法業(yè)務(wù)流。執(zhí)法人員根據(jù)實(shí)際執(zhí)法任務(wù)類(lèi)型選擇執(zhí)法系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的功能模塊進(jìn)行相關(guān)操作，從任務(wù)下達(dá)、執(zhí)法數(shù)據(jù)采集、執(zhí)法結(jié)論生成到執(zhí)法案件歸檔，各功能模塊產(chǎn)生的數(shù)據(jù)均通過(guò)統(tǒng)一的計(jì)算中心互聯(lián)互通，全面支撐目標(biāo)執(zhí)法任務(wù)的全過(guò)程決策。系統(tǒng)業(yè)務(wù)流如圖2所示。

圖 2 固定源大氣污染物排放現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法監(jiān)管信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)流Fig.2 Work flow of on-site law enforcement and supervision information system for emission of stationary source air pollutants

執(zhí)法任務(wù)的來(lái)源分為常規(guī)任務(wù)與異常預(yù)警任務(wù)。常規(guī)任務(wù)為環(huán)境執(zhí)法部門(mén)例行檢查任務(wù)，包括例行檢查、專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)、上級(jí)交辦、應(yīng)急督查、信訪投訴、企業(yè)在線監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)異常等情況形成的執(zhí)法任務(wù)。異常預(yù)警任務(wù)來(lái)自執(zhí)法系統(tǒng)區(qū)域監(jiān)管功能模塊，根據(jù)熱點(diǎn)網(wǎng)格、空氣站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、激光雷達(dá)掃描數(shù)據(jù)、無(wú)人機(jī)遙測(cè)、遠(yuǎn)距離走航監(jiān)測(cè)結(jié)果，通過(guò)異常區(qū)識(shí)別模型，判定是否存在異常區(qū)域，鎖定異常企業(yè)目標(biāo)，下達(dá)執(zhí)法任務(wù)。

現(xiàn)場(chǎng)檢查執(zhí)法分為現(xiàn)場(chǎng)清單式執(zhí)法、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)式執(zhí)法、暗查式執(zhí)法。執(zhí)法人員根據(jù)執(zhí)法企業(yè)特點(diǎn)，預(yù)先調(diào)取企業(yè)“一源一檔”信息進(jìn)行企業(yè)環(huán)保情況預(yù)研，設(shè)計(jì)合理的執(zhí)法行動(dòng)方案。對(duì)于常規(guī)企業(yè)，可以優(yōu)先選擇清單式執(zhí)法，按照系統(tǒng)提供的規(guī)范化、分行業(yè)環(huán)境執(zhí)法流程單，逐條進(jìn)行問(wèn)詢、筆錄與音視頻取證。對(duì)于存在疑似超標(biāo)排放的企業(yè)，可增加現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)式執(zhí)法工作，可監(jiān)測(cè)指定位置大氣環(huán)境質(zhì)量、風(fēng)向風(fēng)速，對(duì)企業(yè)廠界空氣質(zhì)量、各生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)場(chǎng)所空氣質(zhì)量、易泄漏設(shè)施閥門(mén)接口處空氣質(zhì)量、各排氣筒廢氣成分等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)通信系統(tǒng)匯入執(zhí)法系統(tǒng)大數(shù)據(jù)計(jì)算中心。對(duì)于疑似存在偷排漏排、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)弄虛作假的企業(yè)，可進(jìn)行暗查式執(zhí)法。通過(guò)車(chē)載激光雷達(dá)、差分吸收光譜（DOAS）、質(zhì)譜儀等走航監(jiān)測(cè)可鎖定企業(yè)廠區(qū)高濃度污染物排放點(diǎn)，通過(guò)無(wú)人機(jī)可見(jiàn)光遙測(cè)可采集排氣筒煙氣拖尾情況，通過(guò)紅外遠(yuǎn)距離拍攝可觀測(cè)生產(chǎn)設(shè)施與環(huán)保設(shè)施運(yùn)行溫度，判定是否匹配運(yùn)行。

執(zhí)法數(shù)據(jù)按企業(yè)匯總?cè)霂?kù)，通過(guò)違法識(shí)別模型、違法與處罰耦合模型，快速形成違法行為與處罰建議清單，供執(zhí)法人員執(zhí)法參考。執(zhí)法人員可通過(guò)執(zhí)法系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)案件審核，快速導(dǎo)出執(zhí)法檢查意見(jiàn)書(shū)，對(duì)企業(yè)進(jìn)行案件告知、案件決定，也可根據(jù)違法情形，將結(jié)果推送行政處罰部門(mén)進(jìn)行后處理。所有執(zhí)法案件均按照企業(yè)名稱(chēng)歸檔，錄入“一源一檔”數(shù)據(jù)庫(kù)。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)的概念在國(guó)內(nèi)外尚未有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的定義，行業(yè)內(nèi)專(zhuān)家給出的物聯(lián)網(wǎng)普遍定義為[18-19]：“通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)（GPS）、激光掃描器、圖像感知器等信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)通過(guò)傳感器對(duì)物體的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。”物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)應(yīng)用于智能監(jiān)控管理等眾多領(lǐng)域，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)，既可對(duì)環(huán)境進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)性監(jiān)測(cè)，又可通過(guò)信息共享輔助決策，為環(huán)境監(jiān)督與管理提供重要的數(shù)據(jù)依據(jù)[20]。

在執(zhí)法系統(tǒng)構(gòu)建中，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)思想，將無(wú)人機(jī)、執(zhí)法車(chē)、便攜式監(jiān)測(cè)設(shè)備、手持移動(dòng)終端（PAD或手機(jī)）等作為物聯(lián)網(wǎng)終端傳感器，傳感器采集的各類(lèi)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)串口、藍(lán)牙、Wi-Fi等方式與移動(dòng)執(zhí)法車(chē)上的PC端互聯(lián)，或直接與執(zhí)法部門(mén)的后臺(tái)系統(tǒng)服務(wù)器無(wú)線通信，執(zhí)法車(chē)的PC端與后臺(tái)系統(tǒng)服務(wù)器通過(guò)無(wú)線通信實(shí)時(shí)同步，服務(wù)器在執(zhí)法過(guò)程中實(shí)時(shí)獲取終端傳感器數(shù)據(jù)并快速分析處理與反饋，反饋數(shù)據(jù)通過(guò)PC端或移動(dòng)終端推送給環(huán)境執(zhí)法人員，輔助執(zhí)法人員快速判斷排污企業(yè)違法情況?；谖锫?lián)網(wǎng)思想的固定源大氣污染物排放現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法監(jiān)管信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方式如圖3所示。

圖 3 基于物聯(lián)網(wǎng)的固定源大氣污染物排放現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法監(jiān)管信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方式Fig.3 Data transmission method of on-site law enforcement system for emission of stationary source air pollutants based on IoT

3.2 傳感器選型

執(zhí)法系統(tǒng)所需連接的監(jiān)測(cè)設(shè)備大體可分為3種，即機(jī)載傳感設(shè)備、車(chē)載監(jiān)測(cè)設(shè)備、手持便攜式監(jiān)測(cè)設(shè)備，根據(jù)執(zhí)法區(qū)域污染源特點(diǎn)，可選擇必要的監(jiān)測(cè)設(shè)備與系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，滿足不同尺度區(qū)域監(jiān)管與現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法需求[21-25]。監(jiān)測(cè)設(shè)備類(lèi)型與執(zhí)法目標(biāo)說(shuō)明見(jiàn)表1。

表 1 固定源大氣污染物排放現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法監(jiān)管信息系統(tǒng)監(jiān)測(cè)設(shè)備選型Table 1 Selection of monitoring equipment of on-site law enforcement and supervision information system for emission of stationary source air pollutants

需要說(shuō)明的是，對(duì)于SO2、NOx、顆粒物、VOCs等濃度的便攜式快速檢測(cè)方法很多，但目前我國(guó)尚未出臺(tái)針對(duì)便攜式檢測(cè)的指定方法和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，不同儀器廠商的產(chǎn)品所采用的檢測(cè)方法不盡相同?，F(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法時(shí)，便攜式檢測(cè)結(jié)果作為執(zhí)法輔助判定依據(jù)[26]。

3.3 執(zhí)法流程引導(dǎo)

隨著環(huán)境監(jiān)察執(zhí)法范圍的不斷擴(kuò)大，涉及行業(yè)領(lǐng)域的不斷增加，環(huán)境監(jiān)察執(zhí)法工作對(duì)執(zhí)法人員的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)要求也越來(lái)越高[27]，與之相對(duì)應(yīng)的，基層環(huán)境監(jiān)察執(zhí)法隊(duì)伍整體業(yè)務(wù)素質(zhì)參差不齊，存在執(zhí)法人員環(huán)境監(jiān)察執(zhí)法業(yè)務(wù)能力不足的情況[28-29]。為使執(zhí)法人員現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法目標(biāo)明確、執(zhí)法流程合理、執(zhí)法記錄便捷，執(zhí)法系統(tǒng)在輔助執(zhí)法設(shè)計(jì)上，提供了清單式執(zhí)法功能。

清單式執(zhí)法功能按照涉氣企業(yè)的行業(yè)類(lèi)型，分行業(yè)制定清單，形成“一行業(yè)一清單”，明確執(zhí)法人員現(xiàn)場(chǎng)檢查重點(diǎn)，清單檢查內(nèi)容暗含執(zhí)法流程，便于執(zhí)法人員根據(jù)不同執(zhí)法任務(wù)開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法工作，對(duì)執(zhí)法經(jīng)驗(yàn)不足、執(zhí)法業(yè)務(wù)欠缺的執(zhí)法人員也可有效引導(dǎo)，提高執(zhí)法效率。各類(lèi)執(zhí)法清單主要按照排污許可證執(zhí)行情況、排氣筒與采樣平臺(tái)設(shè)置情況、大氣污染防治設(shè)施建設(shè)運(yùn)行情況、自動(dòng)監(jiān)測(cè)情況等進(jìn)行設(shè)置（表 2）。

表 2 清單式執(zhí)法主要執(zhí)法內(nèi)容Table 2 Main contents of checklist-type law enforcement form

3.4 違法行為快速識(shí)別

執(zhí)法系統(tǒng)依托多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合技術(shù)、智能空間決策支持技術(shù)（ISDSS）、多協(xié)議軟硬件通信技術(shù)、XML數(shù)據(jù)交換技術(shù)等系統(tǒng)開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，把分布在不同位置的多個(gè)同類(lèi)或異類(lèi)傳感器以及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)所提供的不同類(lèi)型數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，消除不同結(jié)構(gòu)、不同傳輸頻次信息之間可能存在的冗余和矛盾，同時(shí)在數(shù)據(jù)關(guān)系上進(jìn)行時(shí)間融合與空間融合，形成對(duì)目標(biāo)對(duì)象相對(duì)完整一致的感知描述，實(shí)現(xiàn)執(zhí)法任務(wù)中多源傳感器數(shù)據(jù)的處理與入庫(kù)。系統(tǒng)通過(guò)對(duì)大氣環(huán)境保護(hù)涉及的各類(lèi)大氣空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)、大氣污染防治法、環(huán)境保護(hù)法、排污許可管理辦法、建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)管理?xiàng)l例等法律、法規(guī)、規(guī)章、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化入庫(kù)，與執(zhí)法采集數(shù)據(jù)類(lèi)型進(jìn)行耦合匹配，形成違法識(shí)別模型與處罰耦合模型。系統(tǒng)根據(jù)執(zhí)法任務(wù)采集的企業(yè)信息、生產(chǎn)工況、在線監(jiān)測(cè)、執(zhí)法監(jiān)測(cè)等多源數(shù)據(jù)融合入庫(kù)結(jié)果，通過(guò)模型分析，將取證結(jié)果、違法行為與行政處罰一一對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)違法行為快速識(shí)別與處罰結(jié)果判斷。

4 執(zhí)法系統(tǒng)應(yīng)用

4.1 鋼鐵行業(yè)

2019年1月14日，執(zhí)法系統(tǒng)在天津市某鋼鐵企業(yè)進(jìn)行應(yīng)用示范，對(duì)企業(yè)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)清單式執(zhí)法取證，無(wú)人機(jī)、車(chē)載、便攜式監(jiān)測(cè)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)取證，并進(jìn)行手工采樣與實(shí)驗(yàn)室分析比對(duì)。系統(tǒng)分析結(jié)果顯示，該企業(yè)燒結(jié)機(jī)頭非甲烷總烴排放濃度超過(guò)GB 16297—1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》限值，其他監(jiān)測(cè)結(jié)果均未超標(biāo)，與手工監(jiān)測(cè)結(jié)果一致；污染物排放節(jié)點(diǎn)DOAS走航結(jié)果與激光雷達(dá)掃描結(jié)果相符；無(wú)人機(jī)批建一致性遙測(cè)共發(fā)現(xiàn)固定大氣排放口71個(gè)，其中未在排污許可中記錄的有34個(gè)，與排污許可申報(bào)不符的有1個(gè)（圖4）。

4.2 重金屬行業(yè)

2019年1月17日，執(zhí)法系統(tǒng)在天津某鉛蓄電池企業(yè)進(jìn)行示范。系統(tǒng)分析結(jié)果顯示，該企業(yè)未履行“三同時(shí)”竣工驗(yàn)收手續(xù)、采樣口不規(guī)范；廠界顆粒物濃度超標(biāo)，其他監(jiān)測(cè)結(jié)果均未超標(biāo)，與手工監(jiān)測(cè)結(jié)果一致；無(wú)人機(jī)批建一致性遙測(cè)共發(fā)現(xiàn)固定大氣排放口15個(gè)，其中未在排污許可中記錄的有3個(gè)（圖5）。

圖 4 天津市某鋼鐵企業(yè)環(huán)境執(zhí)法情況Fig.4 Law enforcement of a steel enterprise in Tianjin City

圖 5 天津市某鉛蓄電池企業(yè)環(huán)境執(zhí)法情況Fig.5 Law enforcement of a lead battery factory in Tianjin City

5 展望

（1）隨著企業(yè)環(huán)保規(guī)范性的逐步加強(qiáng)，執(zhí)法人員在今后的執(zhí)法中僅依靠對(duì)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)施運(yùn)行規(guī)范性的監(jiān)察，將不足以滿足科學(xué)執(zhí)法需求，對(duì)企業(yè)污染物排放濃度情況的掌握需求將更加迫切，監(jiān)測(cè)設(shè)備以物聯(lián)網(wǎng)形式接入執(zhí)法系統(tǒng)是未來(lái)執(zhí)法系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。固定源大氣污染物排放現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法監(jiān)管信息系統(tǒng)在大氣環(huán)境執(zhí)法上可實(shí)現(xiàn)對(duì)所轄區(qū)域的全天候異常區(qū)識(shí)別，精準(zhǔn)鎖定異常區(qū)域和異常企業(yè)，有效提升執(zhí)法人員的出警效率，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境執(zhí)法真正意義上的“望聞問(wèn)切”。

（2）固定源大氣污染物排放現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法監(jiān)管信息系統(tǒng)軟件可依托多功能監(jiān)測(cè)執(zhí)法車(chē)，實(shí)現(xiàn)軟硬件工具包結(jié)合。根據(jù)我國(guó)不同地區(qū)、不同級(jí)別環(huán)境執(zhí)法部門(mén)監(jiān)管企業(yè)的行業(yè)范圍、執(zhí)法隊(duì)伍配備、執(zhí)法能力以及經(jīng)費(fèi)預(yù)算，進(jìn)行車(chē)載監(jiān)測(cè)設(shè)備、無(wú)人機(jī)、便攜式監(jiān)測(cè)設(shè)備配置和車(chē)輛性能篩選，具備配置靈活性與多地域適用性。

（3）便攜式快速監(jiān)測(cè)儀器能更好地保證執(zhí)法的時(shí)效性，但在執(zhí)法環(huán)節(jié)上卻一直受到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)合法性及標(biāo)準(zhǔn)方法等問(wèn)題的困擾。生態(tài)環(huán)境法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)與監(jiān)測(cè)部門(mén)等應(yīng)需盡快完善便攜式環(huán)境執(zhí)法儀器的合規(guī)性認(rèn)定過(guò)程，規(guī)范監(jiān)測(cè)過(guò)程及人員操作保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度，完善原理方法標(biāo)準(zhǔn)，使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有科學(xué)性和法律性，有效推動(dòng)便攜式監(jiān)測(cè)結(jié)果在環(huán)境執(zhí)法中發(fā)揮作用。