一、政策導(dǎo)向與治理剛需:秸稈焚燒監(jiān)控的時(shí)代背景
生態(tài)環(huán)境保護(hù)是新時(shí)代高質(zhì)量發(fā)展的核心議題,秸稈焚燒作為影響大氣質(zhì)量、威脅生態(tài)安全的突出問(wèn)題,始終是國(guó)家環(huán)境治理的重點(diǎn)領(lǐng)域。近年來(lái),從《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》的剛性約束到《加快建設(shè)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)規(guī)劃(2024-2035年)》的生態(tài)要求,國(guó)家層面持續(xù)強(qiáng)化秸稈禁燒管控,多地結(jié)合實(shí)際推行"全域全時(shí)段禁燒"或"定點(diǎn)定時(shí)規(guī)范焚燒"政策,既明確禁止違規(guī)焚燒行為,也對(duì)精準(zhǔn)監(jiān)管提出了更高要求。
與此同時(shí),傳統(tǒng)監(jiān)管模式的短板日益凸顯。我國(guó)農(nóng)田地域廣闊、地形復(fù)雜,依賴(lài)人工巡查的"人海戰(zhàn)術(shù)"面臨"點(diǎn)多面廣、響應(yīng)滯后、成本高昂"的三重困境,火點(diǎn)發(fā)現(xiàn)平均耗時(shí)超2小時(shí),處置響應(yīng)往往錯(cuò)失最佳時(shí)機(jī)。部分地區(qū)早期部署的監(jiān)控設(shè)備存在覆蓋范圍有限、識(shí)別精度不足、受環(huán)境干擾大等問(wèn)題,難以適應(yīng)常態(tài)化監(jiān)管需求。在政策趨嚴(yán)與治理升級(jí)的雙重驅(qū)動(dòng)下,亟需以技術(shù)創(chuàng)新突破監(jiān)管瓶頸,構(gòu)建高效、精準(zhǔn)、智能的秸稈焚燒監(jiān)控體系。
二、技術(shù)突破:5公里熱成像與雙模式識(shí)別的核心架構(gòu)
作為監(jiān)控系統(tǒng)的"千里眼",5公里級(jí)熱成像感知設(shè)備實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控范圍與環(huán)境適應(yīng)性的雙重突破。該設(shè)備依托高精度紅外傳感器與長(zhǎng)焦光學(xué)鏡頭,單臺(tái)覆蓋半徑可達(dá)5公里,較傳統(tǒng)3公里級(jí)設(shè)備監(jiān)控面積提升近120%,大幅降低了點(diǎn)位部署密度與建設(shè)成本。其核心優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在三個(gè)維度:
1. 全時(shí)段穿透感知:借助紅外熱成像原理,設(shè)備可捕捉物體表面0.1℃的微小溫差變化,即使在黑夜、霧霾、沙塵等惡劣環(huán)境下,仍能穿透遮擋精準(zhǔn)識(shí)別熱源,徹底解決傳統(tǒng)可見(jiàn)光監(jiān)控"晝通夜阻"的難題。
2. 超遠(yuǎn)距離精準(zhǔn)定位:通過(guò)多次聚焦放大算法與超大樣本庫(kù)比對(duì),火點(diǎn)定位精度可達(dá)±5米,能快速鎖定田間地頭的微小火點(diǎn)及焚燒痕跡,為執(zhí)法處置提供精確坐標(biāo)指引。
3. 低功耗穩(wěn)定運(yùn)行:采用"太陽(yáng)能供電+儲(chǔ)能"模式,配合節(jié)能芯片設(shè)計(jì),可擺脫電網(wǎng)依賴(lài)實(shí)現(xiàn)全天候連續(xù)工作,特別適用于偏遠(yuǎn)農(nóng)田區(qū)域的長(zhǎng)效監(jiān)控。
(二)雙模式識(shí)別:AI驅(qū)動(dòng)的智能研判引擎
如果說(shuō)熱成像設(shè)備是"眼睛",那么雙模式識(shí)別算法就是系統(tǒng)的"大腦"。該引擎融合可見(jiàn)光識(shí)別與熱成像分析兩大核心模塊,通過(guò)深度學(xué)習(xí)與多模態(tài)數(shù)據(jù)融合,實(shí)現(xiàn)火情識(shí)別的高準(zhǔn)確率與低誤報(bào)率平衡。
1. 可見(jiàn)光煙霧識(shí)別模塊:采用可見(jiàn)光與熱成像雙模式識(shí)別,業(yè)界首創(chuàng),提升準(zhǔn)確率,對(duì)監(jiān)控畫(huà)面中的煙霧形態(tài)、運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)分析,可精準(zhǔn)區(qū)分秸稈焚燒煙霧與炊煙、云霧等干擾因素,識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)98.7%。系統(tǒng)每日可處理超10TB影像數(shù)據(jù),能在海量畫(huà)面中快速篩選疑似火情。
2. 紅外熱成像熱源分析模塊:針對(duì)熱成像數(shù)據(jù)建立專(zhuān)屬識(shí)別模型,通過(guò)熱源溫度、面積變化速率等特征參數(shù),判斷熱源屬性(明火、余燼、工業(yè)熱源等),有效排除陽(yáng)光反射、電器發(fā)熱等非焚燒干擾,誤報(bào)率可控制在0.3%以下。
3. 多維度數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng):可選配接入實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù),結(jié)合風(fēng)速、濕度、氣壓等參數(shù)動(dòng)態(tài)評(píng)估火勢(shì)蔓延風(fēng)險(xiǎn),為應(yīng)急處置提供預(yù)判依據(jù),實(shí)現(xiàn)從"被動(dòng)發(fā)現(xiàn)"到"主動(dòng)預(yù)警"的升級(jí)。
(三)云邊協(xié)同架構(gòu):數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的高效中樞
系統(tǒng)采用"邊緣節(jié)點(diǎn)+云端大腦"的分布式架構(gòu),通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸與智能調(diào)度。前端設(shè)備在邊緣側(cè)完成初步火情識(shí)別與數(shù)據(jù)預(yù)處理,僅將疑似火情信息加密回傳至云端,傳輸速率達(dá)1Gbps,延遲低于10毫秒,確保火情信息"秒級(jí)響應(yīng)"。云端平臺(tái)則承擔(dān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、深度研判、指令下發(fā)等核心功能,形成"感知-分析-決策"的閉環(huán)數(shù)據(jù)流。
三、體系構(gòu)建:從技術(shù)單點(diǎn)到全域防控網(wǎng)絡(luò)
終極監(jiān)控方案并非單一技術(shù)的堆砌,而是集感知、傳輸、處置、管理于一體的全域防控體系,其核心在于"技防+人防+制度"的深度融合。
(一)立體化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)部署
采用"塔掛+高點(diǎn)瞭望"的靈活組網(wǎng)模式,在通信塔、山頂、村委會(huì)等制高點(diǎn)部署5公里熱成像設(shè)備,通過(guò)AI自組網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控區(qū)域無(wú)縫銜接。單臺(tái)設(shè)備施工周期僅需半天,較傳統(tǒng)光纖部署縮短99%,成本降低80%,可快速完成大面積農(nóng)田覆蓋。如遼寧某試點(diǎn)已建成近1000個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位,覆蓋農(nóng)田超800萬(wàn)畝,形成全域無(wú)死角監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。
(二)多部門(mén)聯(lián)動(dòng)處置機(jī)制
依托"鄉(xiāng)村防火一張圖"管理系統(tǒng),集成生態(tài)環(huán)境、消防、公安、鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府等多部門(mén)數(shù)據(jù)資源,構(gòu)建"自動(dòng)報(bào)警-智能調(diào)度-閉環(huán)管理"的處置流程:
- 火情確認(rèn)后,系統(tǒng)立即將火點(diǎn)坐標(biāo)、現(xiàn)場(chǎng)圖片、視頻證據(jù)同步推送至執(zhí)法人員移動(dòng)端與指揮中心大屏,并觸發(fā)鄉(xiāng)村廣播預(yù)警;
- 基于GIS地圖自動(dòng)規(guī)劃最優(yōu)處置路線,將消防車(chē)出動(dòng)時(shí)間縮短40%,配合地面巡查隊(duì)與無(wú)人機(jī)撲救,實(shí)現(xiàn)"空中有天眼、地面有人防"的協(xié)同處置;
- 執(zhí)法人員通過(guò)后臺(tái)上傳處置結(jié)果(撲滅情況、責(zé)任人信息等),系統(tǒng)自動(dòng)生成電子檔案,為環(huán)保執(zhí)法提供完整證據(jù)鏈。
(三)輕量化運(yùn)維與全民共治體系
為保障系統(tǒng)長(zhǎng)效運(yùn)行,配套開(kāi)發(fā)智能運(yùn)維平臺(tái),實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障自動(dòng)診斷與遠(yuǎn)程固件升級(jí),運(yùn)維效率提升70%。同時(shí)搭建全民參與機(jī)制,村民可通過(guò)微信小程序舉報(bào)火情,經(jīng)核實(shí)后給予獎(jiǎng)勵(lì),形成"科技監(jiān)管+群眾監(jiān)督"的共治格局。
四、實(shí)踐價(jià)值:政策落地與治理效能的雙重提升
該方案在多地試點(diǎn)應(yīng)用中已展現(xiàn)出顯著的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)價(jià)值,成為國(guó)家秸稈管控政策落地的重要技術(shù)支撐。
(一)監(jiān)管效能跨越式提升
通過(guò)"5公里覆蓋+秒級(jí)響應(yīng)",火點(diǎn)發(fā)現(xiàn)時(shí)間從平均2小時(shí)縮短至3分鐘,處置響應(yīng)時(shí)間從40分鐘壓縮至15分鐘。遼寧某試點(diǎn)區(qū)域在2024年秋季至2025年春季期間,火情發(fā)生率同比下降82%,未發(fā)生重大火災(zāi)事故;安康市通過(guò)類(lèi)似系統(tǒng)今年以來(lái)已精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)火點(diǎn)(黑斑)18處,為考核問(wèn)責(zé)提供了精準(zhǔn)依據(jù)。
(二)治理成本大幅降低
在硬件部署上,"太陽(yáng)能+塔掛"模式使單套設(shè)備年運(yùn)維成本僅為傳統(tǒng)方案的10%;在人力投入上,智能監(jiān)控替代了80%的人工巡查工作量,單市每年可減少巡查成本與火災(zāi)損失超1200萬(wàn)元。同時(shí),系統(tǒng)生成的標(biāo)準(zhǔn)化證據(jù)鏈,使行政處罰準(zhǔn)確率達(dá)100%,避免了執(zhí)法爭(zhēng)議與重復(fù)勞動(dòng)。
(三)政策合規(guī)與生態(tài)保護(hù)雙贏
方案既滿(mǎn)足了《大氣污染防治法》對(duì)禁燒監(jiān)管的剛性要求,又通過(guò)精準(zhǔn)管控為合規(guī)焚燒(如部分地區(qū)定點(diǎn)定時(shí)焚燒)提供技術(shù)支撐,實(shí)現(xiàn)政策執(zhí)行的靈活性與嚴(yán)肅性平衡。在生態(tài)效益上,有效減少秸稈焚燒產(chǎn)生的PM2.5與一氧化碳排放,助力區(qū)域空氣質(zhì)量改善,為農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展提供保障。
五、未來(lái)展望:從監(jiān)控防控到全鏈條治理
隨著技術(shù)迭代與政策深化,秸稈焚燒監(jiān)控方案正從"被動(dòng)防控"向"主動(dòng)治理"升級(jí)。未來(lái)將重點(diǎn)推進(jìn)三大方向創(chuàng)新:
1. 無(wú)人機(jī)協(xié)同作戰(zhàn):部署5G無(wú)人機(jī)群與地面監(jiān)控點(diǎn)位聯(lián)動(dòng),火點(diǎn)發(fā)現(xiàn)后無(wú)人機(jī)可立即起飛進(jìn)行動(dòng)態(tài)追蹤,搭載滅火裝置實(shí)施精準(zhǔn)撲救,形成"地空一體"的應(yīng)急處置體系。
2. 資源化利用銜接:將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)與秸稈回收平臺(tái)打通,通過(guò)火點(diǎn)分布分析優(yōu)化回收站點(diǎn)布局,同時(shí)對(duì)接碳匯交易平臺(tái),將秸稈回收量轉(zhuǎn)化為碳資產(chǎn),實(shí)現(xiàn)"防控-回收-增值"的全鏈條管理。
3. 智慧農(nóng)業(yè)融合:把秸稈焚燒監(jiān)控納入農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體系,結(jié)合土壤墑情、作物長(zhǎng)勢(shì)等數(shù)據(jù),為秸稈還田、飼料化利用等提供決策支持,推動(dòng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)。
秸稈焚燒監(jiān)控的終極目標(biāo),是在生態(tài)保護(hù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之間找到精準(zhǔn)平衡點(diǎn)。5公里熱成像與雙模式識(shí)別技術(shù)的融合應(yīng)用,不僅破解了傳統(tǒng)監(jiān)管的技術(shù)瓶頸,更構(gòu)建了"科技賦能、多方協(xié)同、全域覆蓋"的治理新模式。這一方案既響應(yīng)了國(guó)家生態(tài)環(huán)保政策的剛性要求,又通過(guò)效率提升與成本優(yōu)化為基層治理減負(fù),為農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展與鄉(xiāng)村生態(tài)振興提供了可復(fù)制、可推廣的技術(shù)范本。
隨著5G、AI、新能源等技術(shù)的持續(xù)演進(jìn),秸稈焚燒監(jiān)控將從單一防控工具升級(jí)為農(nóng)業(yè)生態(tài)治理的綜合平臺(tái),在守護(hù)藍(lán)天沃野的同時(shí),助力實(shí)現(xiàn)"生態(tài)包袱"向"綠色財(cái)富"的轉(zhuǎn)化,為建設(shè)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)筑牢生態(tài)根基。