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杭州水质监测迈入人工智能时代

作者:钟兆盈 发表时间:2022-03-18 09:18:38 来源:中国环境报

 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。


杭州水质监测迈入人工智能时代
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。
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