面向企业污染监测的企业环境画像技术

面向企业污染监测的企业环境画像技术

摘要:融合多源数据,从大量真实具体的企业竞争对手中抽取出竞争对手的画像,为解决海量竞争对手无限性和企业竞争情报资源有限性之间的矛盾提供启发。一般环境数据的应用仅限于数据采集和汇聚等层面的基础应用,利用大数据技术构建企业的全维度环境画像,并将其应用于企业生产污染排放数据服务平台,形成参数反演效果,将平台从单纯监测功能演变为具有监测、推演、预报、决策等综合能力的业务平台,并加强对分析结果的多场景应用,从而为企业的竞争对手画像构建实践以及为后续相关理论研究和实证研究提供参考。

关键词:企业环境画像;大气污染;服务平台;数据采集

过去几十年,我国经济快速发展,同时也付出了较高的生态环境代价,环境问题成为发展之困。党的把坚持人与自然和谐共生作为新时代坚持和发展中国特色社会主义基本方略的重要内容,这一决策把我国生态文明建设和环境保护提升到前所未有的战略高度[1-2]。我国科技部在2019年11月组织的大气污染监测预警技术活动中指出大气环境监测与预报预警技术是全面掌握大气污染状况保障环境管理的基础,是打赢蓝天保卫战的重要技术支撑。针对国家战略需求,近年来科技部通过“863计划”“十三五”重点研发计划将“大气污染成因与控制技术研究”列入重点项目。目前,我国大气环境监测区域包括大气成分的时空分布探测、多维度探测和激光雷达探测等技术领域。未来应重点突破传感器等关键元器件和基础材料的自主研发及应用,推动环境监测装备的自动化、智能化发展,积极构建立体遥感监测网络格局,围绕民生和风险防范加强应急监测,为建设美丽中国提供环境高技术产出[3]。目前,大气污染监测技术手段不断多样,国产技术仪器设备研发逐渐成熟,光学探测技术迅速发展,卫星遥感观测能力也不断提升。

1企业环境画像的设计思路

根据企业在政府、网络、环境监测系统中留下的大量碎片数据进行深度挖掘和融合,发现数据的潜在价值,构建“企业”和“环境”的直接、间接数据关系,挖掘未知关系,提取企业环境的关键特征,利用虚拟化的“企业”来表征一系列真实数据之上的目标企业环境模型,刻画企业环境行为,形成企业环境画像。构建企业画像可以及时、准确还原企业的环境行为,从而解决政府各部门只能掌握企业片面的环境数据及对企业的环境处罚滞后的困境[4-5]。通过深入研究有关用户画像等相关领域的研究成果,综合分析环境治理全过程的关键要素,论文将从企业环境行为知识库构建和企业环境画像还原企业环境行为两个方面进行设计和研究。

2企业环境画像的技术实现

2.1基础数据获取

为了更全面地了解企业环境污染问题,首先针对企业在运营过程中的各类基础数据进行获取。通过河南省生态环境厅网站公布的公开数据获取河南省企事业单位环境信息、河南省污染源执法检测信息、河南省排污单位自行监测信息以及河南省统计局的企业环境信息、网络数据、环境检测平台等多渠道获得河南省企业环境的基础数据。除此之外,还可引入多种用于完成企业污染监测的设备,例如传感器、流量仪、探头等。利用数据采集装置完成对企业污染源中污染物浓度数据的获取;利用流量计装置完成对污染物流量不间断的测量和记录;利用设施运行记录装置,完成对企业污染治理设施运行情况的实时监控。针对企业环境污染现场的数据进行获取,还可引入化学需氧量分析装置、总有机碳分析装置以及氢离子浓度指数测量装置等。在按照上述论述内容完成对基础数据的获取后,还应当通过现场端与污染监测中心端之间的无线传输网络实现对基础数据的传输,同时还可通过引入GSM/GPRS/CDMA网络等,为各类基础数据的传输提供链路通道。通过这种传输方式能够实现对污染现场基础数据的多点转发,并实现对数据的预处理,确保后续对基础数据的融合与分析具备更高准确性,实现对企业污染的高精度监测。

2.2数据融合

首先需要收集企业对环境产生影响的基础数据,包括传感器传输的环境监测数据、社交网络提取的数据、税务部门的环境处罚数据等。但不同部门不同设备采集所得的数据互不兼容,为数据带来的信息价值和决策价值打了相当一部分折扣,因此项目拟在保证原始数据完整性的基础上,利用算法对数据进行初步的数据清洗和标准化处理,从而实现对数据进行结构化处理[6]。用多源信息融合技术处理来自各方的环境数据是平台开发的技术难点。来自政府各个部门、企业、三方机构、网络社交平台、新闻媒体等的基础数据各不相同,需提取其中对环境有意义的数据,进行不同层次的信息融合。

2.2.1数据层融合

实现环境基础数据采集与汇聚之后,标记各企业、政府数据平台、网络平台等不同来源的数据的基础属性和环境行为,实现数据层面上的信息融合。

2.2.2特征层融合

在实现较低层次的数据融合的基础上,对原始数据进行特征提取,形成信息的特征矢量说明,再利用模式识别中的聚类方法、人工神经网络方法等,进一步对数据进行特征层融合[7]。

2.2.3决策层融合

对数据进行特征标记之后,可以用不确定推理方法和人工智能算法对获取信息之间的联系,间接对基础数据进行二次求证,分析各场景的应用目标,标记各目标主体的决策要素,从而为智能决策提供数据支撑。

2.3标签设计

企业环境画像是根据企业的社会属性、生产行为、资源消费行为、资源利用行为等环境属性进行归类、抽象而来的一组标签化模型,进而形成一个多元化的企业环境标签对象[8]。在标签设计过程中有3个主要特征需要约束:(1)语义化,即标签能很容易被理解;(2)短文本,即标签设计要尽可能短;(3)唯一性,即一个标签仅表达一种语义。在前面数据融合形成标准化、结构化数据的基础上进行标签的特征提取,相对于直接利用原始数据进行特征提取来说要更为简便和准确。研究表明词语的重要程度与出现的频次成正比,因此在具体设计时,根据单词出现的频次来设置权重,评估一个词语在语料库或者知识库中的重要程度。一般情况下,文本预处理以后特征提取阶段的提取方法具体如表1所示,在实际处理过程中可以根据数据处理特点进行取舍和选择。

2.4构建知识图谱

通过前面数据融合和特征提取,可以将企业的环境行为进行全维度还原,比如:发改委收集的企业能耗数据、林业部门收集到的企业参与造林绿化数据、住建部门收集的企业施工噪音数据和水耗数据等,利用大数据处理技术获取数据之间的关联关系,形成信息的特征标记,形成“本体”“实体—关系—属性”两个层次的存储结构,构建企业环境行为知识库。在这一过程中,通过引入知识图谱技术,利用其完成对企业环境画像的刻画,以此能够在充分明确企业未来发展中环境需求的前提条件下,通过获取企业在运营过程中与环境相关的各项特征,实现对企业环境污染的监测提供更优质的条件。传统企业污染监测通常采用在其运行过程中的污染参数曲线直接对其各个环境的污染特征进行表达。这种监测方法在应用过程中,由于影响环境污染因素众多,因此无法实现对单一影响因素的细致分析。但引入企业环境画像,通过知识图谱结构的构建,能够实现对企业污染问题的细致刻画,并实现对众多影响环境污染因素的特征描述,并实现对特征的可视化展现。同时,通过知识图谱的构建能够为后续对企业污染变化趋势进行更准确的预测,从而通过采取相应的解决措施,避免企业环境被进一步破坏,以此达到提升企业的社会效益和经济效益的目的。

2.5形成企业环境画像

通过机器学习等技术建立合理的知识推理,从而实现对数据的二次求证,形成企业环境相关的知识图谱,在此基础上进一步构建企业环境画像,高度还原企业环境行为,为政府约束企业进行下一步的环境行为提供一定的参考和建议。可采用三维坐标系的方式,构建企业环境画像,其中横坐标表示为企业未来发展时的环境需求;纵坐标表示为具体的企业环境污染情况;空间坐标表示为对企业环境造成污染的行为。按照上述方式,生成企业环境画像,以此实现对企业污染监测情况的直观观察,从而也能够方便相关监管人员根据当前企业污染情况对相应的污染问题给出决策方案,以此通过企业环境画像,充分了解企业在运营和发展过程中的各项行为,并针对可能造成环境污染的行为进行筛选,以此在丰富企业污染监测内容的同时,为企业环境的治理和优化提供更可靠的依据。

3企业环境画像在企业污染监测中的应用

以多源企业环境数据的有效融合技术及特征提取技术为切入点,将环境监测数据、社交网络提取的数据、各部门运行的数据作用于服务平台的数据处理过程中,分析其时空演变规律,获取环境与经济协同发展的系统阈值,并提供多场景的智慧决策方案。初步将从以下3个方面进行较为深入的应用和开发。

3.1企业环境画像助力生态环境精准监管执法

主要展示管理区域内生产企业的经济效益,环境治理,污染严重区域,经济、环境等相关的指数,以未来蓝天指数为环保决策策略的调节阈值。企业环境画像的数据信息可为环境执法机构提供数据集,执法部门利用监测数据查找污染源,对造成大气污染的企业单位进行有效监督和整改,有效保证大气污染物的排放合理达标,确保企业生产与企业环保齐头并进,真正做到“绿水青山就是金山银山”。

3.2企业环境诚信档案提升企业绩效管理成效

通过整合数据建立企业污染档案信息,可依据档案信息对相关违法行为进行执法督查或依法问责,点击某企业可进入企业档案界面,具体如图1所示,包括废气排放量、废水排放量、所在区域AQI、水质状况、企业生产规模等基本情况,同时可点击进入查看某项指标的详细信息。通过数据实施监控,可进一步压实企业生态环境保护主体责任,助力打好污染防治攻坚战。

3.3企业环境画像预防潜在污染排放风险

通过从企业环境画像的能源消耗和经营状态维度的实时数据监测企业的生产状态,比如监测在停产整顿期间企业用电量水平、交税水平是否在正常生产时期的平均水平以下等,达到以较低的人力成本实现高效监管的效果。

4结语

研究过程中结合动态环境监测设备的研发、环境检测数据的清洗、数据的二次求证、多维度再现、综合数据的有效利用等内容,对河南省大气污染治理与经济协调发展中的一些技术难点有一定的突破和贡献。企业环境画像在大气污染综合治理的有效应用有助于快速发现潜藏环境问题,督促相关企业及时完善环保工作,助力环境良性发展。

作者:郝艳艳 单位:河南工业贸易职业学院