第19屆亞運會將于今年9月在浙江省杭州市舉辦。日前，浙江省杭州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心在亞運場館周邊采集了70余個水質(zhì)監(jiān)測點位樣品，并將這些樣品批量放入一套全自動智能分析系統(tǒng)，原來至少需要兩個人分析一天樣品，現(xiàn)在系統(tǒng)自動操作很快就可完成，而且批量可以達到200多個。

這個水質(zhì)監(jiān)測智能化系統(tǒng)，業(yè)內(nèi)稱之為杭州“生態(tài)環(huán)境監(jiān)測AI人工智能實驗室”，于2021年5月開始建設(shè)。當(dāng)前主要進行水質(zhì)智能化監(jiān)測實驗和系統(tǒng)改進，截至目前已經(jīng)完成近1000個實際樣品的實驗室比對測試分析，已成功申報一項國家標(biāo)準(zhǔn)立項，并正在申報省標(biāo)方法規(guī)范。

水質(zhì)監(jiān)測任務(wù)一度較為繁重

杭州是一個集江、河、湖、海于一體的多水城市，水質(zhì)監(jiān)測任務(wù)十分繁重。平常每月水質(zhì)樣品檢測分析達500余個，而每一個樣品分析都要工作人員全程跟蹤操作，環(huán)節(jié)繁多。

前些年，杭州曾發(fā)生過錢塘江、苕溪飲用水水質(zhì)異味、化學(xué)品運輸車輛翻車等事件。尤其是新冠肺炎疫情發(fā)生以來，杭州先后迎戰(zhàn)新冠病毒德爾塔 、奧密克戎等，每遇這種非常時期，水質(zhì)監(jiān)測樣品都堆滿房間。由于人工監(jiān)測、分析速度有限，杭州環(huán)境監(jiān)測人度過了許多個不眠之夜。

2017年6月發(fā)生的錢塘江化工桶泄漏環(huán)境突發(fā)污染事件，監(jiān)測人員現(xiàn)在想起來仍心有余悸。當(dāng)時頻次要求高的時候需要每小時采一次樣品，每次分析項目達20多項，連續(xù)作戰(zhàn)十多天。因為全靠人工監(jiān)測分析，時間緊、任務(wù)重、人手少，不得不24小時通宵分析樣品。參與當(dāng)時監(jiān)測分析的人員余海霞說，加班一夜，凌晨下班時頭暈眼花，出單位都不知道回家的方向了。

人工智能實現(xiàn)批量化檢測

結(jié)合杭州數(shù)字之城建設(shè)，杭州開啟了“生態(tài)環(huán)境監(jiān)測AI人工智能實驗室”，積極探索打造“小切口、大場景”平臺。

這個實驗室從外觀看沒啥特別，只有100多平方米的空間，內(nèi)部設(shè)計卻別有洞天。不同于一般實驗室“人+設(shè)備”的繁忙景象，這個實驗室沒幾個人，只有兩條水質(zhì)檢測的全自動“生產(chǎn)線”——水質(zhì)自動化分析儀和流水線系統(tǒng)在不停運轉(zhuǎn)。只需把水質(zhì)樣品放進放置區(qū)，樣品分液、試劑添加、檢測分析等流程就不再需要人工參與。而且，人工智能實驗室也讓批量化檢測成為可能。

原理化室負責(zé)人、現(xiàn)杭州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心辦公室主任王奕奕介紹，水質(zhì)監(jiān)測分析是一個復(fù)雜的過程，添加何種化學(xué)試劑、試劑要放多少、何時能進行下一步等，都需要專業(yè)人士“操刀”。人工智能實驗室，打破了對人的依賴 ，實驗室結(jié)合仿人眼感知等先進技術(shù)，讓“生產(chǎn)線”具備了人的觀察力和靈活度，即便無人指導(dǎo)，也能自主判斷進行檢測。不僅提升了檢測速度，也減少了人工檢測可能引起的誤差。原本好幾個人干一天的工作，現(xiàn)在1套系統(tǒng)就能完成，而且可以實現(xiàn)大批量檢測。

“智能監(jiān)測不但速度快，還有可追溯優(yōu)點。人工監(jiān)測樣品，如遇到什么問題，回想經(jīng)過的細節(jié)，往往會不那么準(zhǔn)確。人工智能實驗室在樣品保存、數(shù)據(jù)質(zhì)控、數(shù)據(jù)異常等關(guān)鍵環(huán)節(jié)留痕，實現(xiàn)分析結(jié)果可追溯，十分精準(zhǔn) �！蓖蹀绒日f。

杭州“生態(tài)環(huán)境監(jiān)測AI人工智能實驗室”在實驗階段已“小試牛刀” 。王奕奕介紹說，去年11月，在分析三墩港一個水樣的高錳酸鹽指數(shù)指標(biāo)時，發(fā)現(xiàn)樣品的平行樣數(shù)據(jù)偏差較大。按照以往的做法，需要人腦回憶實驗步驟尋找可能出現(xiàn)的問題。而智能實驗室的分析系統(tǒng)有視頻記錄功能，很快精準(zhǔn)鎖定了問題。今年1月，在監(jiān)測錢塘江某點位水樣時，發(fā)現(xiàn)氨氮指標(biāo)數(shù)據(jù)超過水質(zhì)類別標(biāo)準(zhǔn)，智能系統(tǒng)立刻預(yù)警提醒，第一時間按規(guī)定對水樣進行了復(fù)核。如果采用人工分析，由于樣品的數(shù)量多、工作量大，就很難在第一時間發(fā)現(xiàn)樣品異常情況。

打造智能監(jiān)測杭州樣本

杭州水質(zhì)監(jiān)測智能化，最近已入選國家試點項目。

2月18日，生態(tài)環(huán)境部印發(fā)《生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)測創(chuàng)新應(yīng)用試點工作方案》，其中杭州“生態(tài)環(huán)境監(jiān)測AI人工智能實驗室試點”和另一個高科技項目“杭州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測無代碼技術(shù)應(yīng)用試點”兩個項目同時入選全國試點。

這個方案根據(jù)技術(shù)應(yīng)用先進程度、應(yīng)用場景豐富程度、人工參與程度等分為六級(L0-L5)，重點提升“支撐服務(wù)保障、智慧監(jiān)測基礎(chǔ)、服務(wù)群眾”三方面能力。杭州入選的兩大項目均列為最高級別L5，屬于全國首創(chuàng)。

“生態(tài)環(huán)境監(jiān)測AI人工智能實驗室試點”對標(biāo)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)字化改革的要求，以國家相關(guān)監(jiān)測分析方法標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，建設(shè)全流程自動監(jiān)測分析系統(tǒng)，實現(xiàn)樣品從任務(wù)下達到樣品前處理、測試、數(shù)據(jù)分析報送的全流程、全方位、全自動監(jiān)測。

試點項目重點圍繞提升智慧監(jiān)測基礎(chǔ)能力，推動新型監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用落地等方面，通過生態(tài)環(huán)境監(jiān)測業(yè)務(wù)全過程智能化、數(shù)據(jù)高效存儲分析利用實踐等方面創(chuàng)新突破，力爭實現(xiàn)“杭州試點，全國推廣”，為全面提升生態(tài)環(huán)境保護和監(jiān)測水平做出貢獻。

“我們力爭通過一至兩年時間的試點，成功打造國內(nèi)領(lǐng)先的第四代水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測智能化系統(tǒng)，為全國探索出一個數(shù)字化智慧監(jiān)測的‘杭州樣本’。” 浙江省杭州生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心主任陳健松說。