臺灣灌溉水質監測與管理系統建立之探討twc.bse.ntu.edu.tw/upload/ckfinder/files/65-4-10-18.pdf ·...

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( 10 ) 臺灣灌溉水質監測與管理系統建立之探討 Irrigation Water Quality Monitoring and Management System in Taiwan * YU-PIN LIN 國立臺灣大學生物環境系統工程學系 教授 WAN-YU LIEN 國立臺灣大學生物環境系統工程學系 博士後研究員 CHENG-KANG YU 環輿科技 經理 HSIN-HUA WU 環輿科技 資深專案工程師 YI-HSIN LI 環輿科技 專案工程師 我國早期經濟活動以農業為主,但隨著工業發展,農業用地附近工廠林立,重金屬廢 汙水的排放造成農業生產環境安全之重大威脅。為此,相關政府單位於1980年代開始進行 臺灣地區農地土壤重金屬含量調查,並逐漸聚焦於農業渠道之水質監測以釐清污染來源。 以往渠道水質如出現污染情形,針對污染進行分析,不僅曠日廢時,且污染相關資訊之統 整歸納亦十分複雜,難以即時確認污染之來源,也無法對污染進行緊急之應變及控制作 為。因此當農地可能有引灌污染廢水之風險時,若有一訊息交換與應變決策之管制中心, 可針對污染發生之情形進行緊急應變措施,藉由快速且即時的統合整體資源,強化污染管 控之效率,可因此降低污染對於農業生產環境之危害。本研究建立一灌溉用水品質管制中 心,作為監測網絡之訊息核心和應變作為研擬及發送中心。藉由現地之水質監測設備回傳 之監測數據,並透過管制中心資料庫之大數據分析及解析,可協助判斷環境背並提供警示 參數,及判斷現地回傳之警訊,並指示後續處置作為,並建置相關之監控及管理平台,協 助相關管理作為之執行。 關鍵詞:灌溉用水品質管制中心,農業環境監測,資訊管理平台。 ABSTRACT With the growth of industrilization, many factories were built near or in the agricultural land in Taiwan. Thus, a lot of farmlands were contaminated by the wastewater containing heavy metals released from those factories. The contaminated farmlands also threatened the agricultural environment and productions security. Therefore, a series of surveys for heavy metals concentrations in agricultural soils were enforced since 1980s by the government authorities. Recently, the key issues were gradually focused on the contamination of irrigation water quality to identify the source of pollution. Since it is time consuming to identify * 通訊作者,國立臺灣大學生物環境系統工程學所教授,10617台北市大安區羅斯福路四段1號,[email protected] 臺灣水利 65 4 民國 106 12 月出版 Taiwan Water Conservancy Vol. 65, No. 4, December 2017

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    臺灣灌溉水質監測與管理系統建立之探討Irrigation Water Quality Monitoring and Management System

    in Taiwan

    林 裕 彬*

    YU-PIN LIN

    國立臺灣大學生物環境系統工程學系

    教授

    連 宛 渝WAN-YU LIEN

    國立臺灣大學生物環境系統工程學系

    博士後研究員

    余 政 剛CHENG-KANG YU

    環輿科技

    經理

    吳 欣 樺HSIN-HUA WU

    環輿科技

    資深專案工程師

    李 奕 欣YI-HSIN LI

    環輿科技

    專案工程師

    摘     要

    我國早期經濟活動以農業為主,但隨著工業發展,農業用地附近工廠林立,重金屬廢汙水的排放造成農業生產環境安全之重大威脅。為此,相關政府單位於1980年代開始進行臺灣地區農地土壤重金屬含量調查,並逐漸聚焦於農業渠道之水質監測以釐清污染來源。以往渠道水質如出現污染情形,針對污染進行分析,不僅曠日廢時,且污染相關資訊之統整歸納亦十分複雜,難以即時確認污染之來源,也無法對污染進行緊急之應變及控制作為。因此當農地可能有引灌污染廢水之風險時,若有一訊息交換與應變決策之管制中心,可針對污染發生之情形進行緊急應變措施,藉由快速且即時的統合整體資源,強化污染管控之效率,可因此降低污染對於農業生產環境之危害。本研究建立一灌溉用水品質管制中心,作為監測網絡之訊息核心和應變作為研擬及發送中心。藉由現地之水質監測設備回傳之監測數據,並透過管制中心資料庫之大數據分析及解析,可協助判斷環境背並提供警示參數,及判斷現地回傳之警訊,並指示後續處置作為,並建置相關之監控及管理平台,協助相關管理作為之執行。

    關鍵詞:灌溉用水品質管制中心,農業環境監測,資訊管理平台。

    ABSTRACT

    With the growth of industrilization, many factories were built near or in the agricultural land in Taiwan. Thus, a lot of farmlands were contaminated by the wastewater containing heavy metals released from those factories. The contaminated farmlands also threatened the agricultural environment and productions security. Therefore, a series of surveys for heavy metals concentrations in agricultural soils were enforced since 1980s by the government authorities. Recently, the key issues were gradually focused on the contamination of irrigation water quality to identify the source of pollution. Since it is time consuming to identify

    * 通訊作者,國立臺灣大學生物環境系統工程學所教授,10617台北市大安區羅斯福路四段1號,[email protected]

    臺灣水利 第 65 卷 第 4 期民國 106 年 12 月出版

    Taiwan Water ConservancyVol. 65, No. 4, December 2017

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    一、前   言

    農業是國家維持人民生活及相關產業之穩定

    基礎,而提供一安全無污染的農業生產環境是農

    業永續發展最重要之農業政策與措施。臺灣早期

    因以經濟發展為主,未及早對於國土規劃與利用

    之合宜性進行整體考量,以當時之時空背景,環

    境保護之觀念尚在萌芽的階段,農業用地內各式

    工廠林立之情況屢見不鮮,使農業生產環境及品

    質面臨重大考驗。其中尤以工廠所排放之重金屬

    廢污水污染之情形最為嚴重,不僅影響農地的品

    質與產能,亦造成農業環境之嚴重傷害,近年來

    環保意識抬頭,再加上食安問題頻傳,民眾開始

    對農產品安全管理產生疑慮,使相關政監督機關

    對此議題進行關注,積極推動相關專案進行調

    查,而各權責管機關亦急於尋求改善之政策與對

    策。

    臺灣的農業生產環境,自土地使用分區、土

    壤品質維護、農田水利監測、渠道底泥管理、污

    染源追溯與管制、農作物安全檢測及產銷資訊等

    業管單位眾多,彼此之間又相互關連,實需建置

    完整資訊彙整之交流平台以符合資訊整合與共享

    需求(表1),由表中可發現,各面向工作已執行

    多年,且有一定之成果,但仍需一整合單位,統

    合彙整各項資訊並可於訊號發生異常時,提供相

    關即時資料與背景資訊,提供異常事件發生時之

    判斷及處置,故本研究提出灌溉用水品質管制中

    心之建立架構,並將研擬維運管理機制及指揮運

    作機制、核心任務確立之考量,並說明開發軟體

    中心所需之E化平台,提供資料傳遞、彙整、分

    析及任務派遣之用。

    二、文獻回顧

    在過去由於有充足且優質的水源,因此,農

    業灌溉用水的水質問題並不為人所重視。然而近

    年來,不論是舊有的灌溉系統或是新設的灌溉

    系統,常面臨需使用品質較低且供水量不足的

    水源(Ayers, 1985),農業用水水質改變與上游民生或工業廢水進入灌溉用水中有關(Matsuno, 2010),而受到污染的灌溉水量進入農田後將近

    一步地導致農田或農作物受到影響,因此,為了

    確保優質的灌溉水源,許多灌溉水質監測計畫也

    逐漸的被提出及重視,由於水質監測結果可能引

    導未來的決策,故訂定監測計畫前必須先確定

    監測的目的,以訂定適合的監測計畫(UNEP/WHO, 1996),國內農業生產環境現階段的業管權責劃

    分眾多,且由不同單位管理,相關單位多年來已

    累積豐富資訊資源。在土壤資源的部分,農政單

    位自民國70年代起至今,便陸續針對相關農業背

    景資訊進行調查,包括土壤重金屬調查記錄與土

    壤資源調查、農地土地覆蓋、水田生產力等,以

    掌握臺灣農業環境之背景與空間分布;環保單位

    也因應種植食用作物之農地土壤的管理,進行

    全台灣的土壤調查工作,並進行汙染農地的公

    告列管與整治改善工作,如民國76年~79年度及81~86年度之土壤中重金屬含量調查(行政院環境保護署,1991,1998),並將相關資料彙整於土

    壤及地下水污染整治網(http://sgw.epa.gov.tw/

    public/0501.aspx)。此外,因應現地農業環境

    的掌握,環保或農業單位近幾年也逐步發展水質

    連續自動監測設施,希望能將原本設置在工業區

    或水庫等環境應用之監測儀器,設置於農業環境

    and analyze the source of pollution from large amount and unorganized data, permanent organization is necessary for urgent measures and identifying possible sources in time. The purpose of this study is to establish an irrigation water quality center, which is a core center of the water quality monitoring network and the emergency operation center offering integrated information and timely suggestions while the water quality monitoring signal is abnormal. The framework of the irrigation water quality center is also proposed in this study. Finally, a case study was adopted to explain the organization of this center, as well as the developed Information and Communication Technology Platforms for data transferring and tasks dispatching, and the operation and maintenance.

    Keywords: Irrigation water quality center, Agricultural environments monitoring, Information and communication technology platform.

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    現場,進行水質資訊蒐集,以輔助對農業生產環

    境的連續數據掌握(行政院環境保護署,2010,

    2014,2015)。

    面對現地資訊的蒐集與環境資訊掌握,近

    年來新北市環境保護局於民國100年起即針對環

    境稽查管理作業,進行資料蒐集與任務指派工

    作,而配合資訊的蒐整與GIS平台對空間關係的

    呈現,搭配行動裝置工具,透過網路將現場作業

    資訊回傳系統;同時搭配環保檢舉、市長信箱的

    通報等,納入指揮、管理、通訊、勤務之概念,

    建構新型態管理中心(簡稱,環保派出所),建立

    受案、派案、稽巡查工作紀錄、回傳中心備存同

    時判斷案件後續辦理方法等,有效提升公害陳情

    案件的辦理效率,同時透過EM化的運作精神,建

    立電子化管理管制中心作為資訊交換平台,進行

    案件受理、分派等業務,有效提升對於案件的掌

    握程度與公害案件陳情即報即辦理之成效(新北

    市政府環境保護局,2011)。近幾年來,隨著資

    訊設備的發達與傳遞技術的進步,目前水質監測

    系統已可將監測感應器、無線設備及傳輸網絡整

    合成一完整之即時監測網,現地量測的數據也可

    透過網路系統,即時向使用者提供所蒐集的資訊

    (Klug & Kmoch, 2015),但當污染事件發生時,仍須透過一可整合各項即時監測資訊,並可利用回

    傳資訊為基礎進行各項分析研判工作之單位,以

    做為執行緊急應變相關工作之統整單位。

    三、灌溉用水品質管制中心架構建置

    國內早期著重於經濟發展之際,忽略國土整

    體規劃利用之合宜性,近年來由於國土面積小,

    國內農業生產環境管理工作相較世界各國更為嚴

    峻,加上社會對環境保護觀念未臻成熟,致使工

    業區與農業區比鄰,工廠遍存於農業區內之情景

    隨處可見,這些現象都一再的影響著農產環境安

    全,並成為農業生產環境管理之最大威脅,連帶

    表1 農業生產環境管理面向與執行方案對應表

    管理面向 面相細節 管理對策 執行方案

    環境管理監管資料共享機制零散,加值應

    用成效尚須提升。

    建立共同作業平台,建立農業生

    產安全保護雲,透過雲端共享,

    促進相關單位資源交流。

    建立農業生產安全保護雲與永續

    應用作業程序

    農糧作物

    農地土壤重金屬濃度未超過土污

    法管制標準,但生產作物之鎘、

    鉛濃度超過食用蔬果標準。

    盤點國內相關重金屬管制標準間

    的競合關係,以釐清污染管制與

    未來標準研修方向。 整合分析農業生產環境安全管理

    體系運作與資料管理現況停耕與休耕之補償分配認定基準

    不一,影響區域性農業環境整合

    改善作業之推動。

    確認停休耕之認定基準與補償機

    制,整合認定補償機制。

    農地土壤農地污染潛勢地區須儘速完成調

    查檢測。

    基於農業生產環境分布廣泛,調

    查檢測作業在資訊的萃取與管制

    措施的執行上,經導入創新科

    技,發展本土調查工具,以增進

    農業環境調查效能。

    開發E化及M化農業環境監管輔助工具

    農田水利

    依污染潛勢調整水質監測點位佈

    設密度。對於污染事件之檢測應

    變能力需精進

    建構灌溉水質監管中心,作為訊

    息交換與應變決策之管制中心,

    強化污染及管控效能。

    建構灌溉用水品質管制中心

    研發行動實驗車,同時搭配即時

    監測網的連續監測技術及快篩能

    力,即時掌握現地污染情形。

    研發行動實驗車提升即時檢驗效

    資源整合

    權管單位眾多,業管權責與法令

    依據須予釐清,發揮整合管理功

    效。

    盤點管理機制,針對現有管理缺

    口進行補強,透過平行機關相互

    支援配合,並垂直整合中央與地

    方,以建立完善之農業生產環境

    監管網絡。

    整合分析農業生產環境安全管理

    體系運作與資料管理現況

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    引出諸如工廠設置許可、污染排放防治、違章工

    廠查核、廢水改排輔導等相關管理課題。更為嚴

    重的是,若有工廠不當排放含有重金屬之廢污

    水,可能造成農作環境之永久傷害,不僅影響農

    地的產能,也引發國人對農產品安全之疑慮。然

    此,當農地遭受引灌廢水之污染時,若有一訊息

    交換與應變決策之管制中心,可針對污染發生時

    之緊急應變,進行有效統合整體資源並強化污染

    及管控效能,以降低農業生產環境之危害。近年

    來環保署及農田水利會,為能即時取得渠道水質

    資訊,遂開始於各地渠道布署灌溉水質自動連續

    監測設備。但國內現行現地水質監測設備之應用

    仍以電導度(electrical conductivity, EC)、pH值為主體,並非針對重金屬進行定性定量,監測

    成果僅能作為先期指標判斷;且水質污染事實之

    確認,是藉由統計分析歷史監測數據以找出數據

    異常時間點,再與地方政府配合討論,限縮污染

    水質發生地點和時間,然而各項分析曠日廢時且

    資訊收整不易,因此希望能提高異常警訊之準確

    度及效率。本研究結合即時水質監控裝置蒐集即

    時資訊,建立灌溉用水品質管制中心,並以回傳

    的相關訊息為基礎,作為執行緊急應變、防堵污

    染危害。其中,當監測資訊蒐整後,均即時回傳

    灌溉用水品質管制中心進行供灌水質監控,一旦

    水質出現異常情形,即期啟動污染應變作為,聯

    繫現地人員進行水門關閉等緊急處置,並透過行

    動實驗車提供第一時間之污染判釋協助,縮短應

    變處置時間,降低污染事件所造成之損害。並且

    建立完備維護運作管理及相關教育訓練流程,以

    作為灌溉水資訊蒐整,應變及決策指揮之綜合樞

    紐,以提升污染事件查處應變之行政效能。也期

    使未來灌溉用水品質管制中心進一步成為現地監

    測資料彙整之中心,以有效整合高污染潛勢區域

    之水質監測數據,作為環境背景研究之基礎,並

    能針對異常狀況,有效應變處置,保護區域內農

    田避免引灌污染水源,確保農作環境安全。

    據此,灌溉用水品質管制中心之維運核心,

    除了管制中心之空間環境的設置、軟硬體設備的

    建構外,也將農業生產環境安全保護雲(腦)設定

    為管制中心訊息接收與應用服務之核心,搭配整

    體計畫於桃園示範區域環境中所設置之灌溉水質

    連續自動監測設備(眼),結合行動實驗車(腳)與

    現地機動巡查工作之E化及M化輔助工具(手),完

    備整體營運機制,如圖1所示。

    四、案例說明

    灌溉用水品質管制中心扮演整體方案執行之

    農業生產環境之監管中樞的角色,透過佈設之現

    地水質自動監測設備即時回傳監測數據、現地調

    查相關資訊,以及彙整相關資料及研判工作,以

    快速掌握污染狀態,並作為後續執行污染阻絕或

    查證等相關工作之重要依據。本研究之管制中心

    設置於國立臺灣大學生物資源暨農學院附設農業

    試驗場(簡稱台大農場)之臺大綠房子中,並配合

    管制中心維運機制將空間區分為主任辦公室、會

    議室、員工辦公室、情報室等(圖2)。

    4.1 灌溉用水管制中心架構及核心任務

    圖1 灌溉用水品質管制中心維運機制示意圖

    圖2 灌溉用水品質管制中心環境介紹

  • ( 14 )

    灌溉用水品質管制中心為擔負整體水質保護

    之指揮角色,用以確保整體農水監管體系穩定運

    作,而配合雲端資料系統建置、灌溉用水品質管

    制中心管理系統開發、自動監測系統建置等相關

    軟硬體設施之整合,可提供灌溉用水品質管制中

    心人員進行資訊研判及異常事件處理時之指揮角

    色。灌溉用水品質管制中心系統整合架構圖如圖

    3所示,整體運作架構包含:

    1. 透過網路將現地水質連續監測數據資料、重金

    屬水質連續監測等現地回傳之資料進行整合,

    並透過網路交換至資料傳輸主機,經清理後匯

    入資料庫主機,待主系統進行分析統整。

    2. 為將現場狀況與檢測結果透過網路與主系統同

    步,外勤作業人員透過GPRS/3.5G/4G網路,接

    收派遣案件之即時資訊、坐標及附近農業環境

    資料等訊息,並透過行動調查手持設備(可攜

    式處理裝置)拍攝現場狀況,紀錄行動實驗車

    上檢測數據結果。

    3. 依據使用者權限之差異,提供調閱符合其權限

    之系統資料。

    4. 以大型液晶螢幕顯示水質自動連續監測監控情

    形、水門開關之現況、外勤人員現場作業現況

    及紀錄、行動實驗車即時現況、案件處理狀況

    與相關農業環境監測資料…等,輔助品質管制

    中心使用者管理之需求,即時將相關資料透過

    網路及GPS定位,傳送至行動調查手持設備系

    統,提供管制中心人員支援調度與外勤作業人

    員後續處置之使用。

    而灌溉用水管制中心核心任務主要包括下列

    三項:

    1.接收及判讀現地回傳即時資訊

    需隨時掌握現地農地及水質情形,以避免農

    業環境受到污染物影響,溉用水管制中心即時蒐

    集現地之水質連續自動監測設備等所之監測資料

    (包含各項水質先期指標或重金屬濃度等),利用

    網路回傳至灌溉用水品質管制中心資料庫主機,

    進行資料暫存與數據統整分析等工作,以利水質

    異常訊息發生時之資料辨視與判讀。

    2.任務派遣資訊即時回傳

    當污染事件發生時,管制中心人員可依據即

    時資訊研判是否派遣行動實驗車至現地進行調查

    及採樣。而為輔助灌溉用水品質管制中心人員隨

    時掌握現地狀況,並進行後續之作業處置,隨行

    動實驗車至現地進行巡查或收樣檢測工作之巡查

    人員,可利用行動調查手持設備記錄現場情況與

    檢測結果,包含相關記錄表單之填寫與現場環境

    拍攝,再透過3.5G/4G及GPS定位,將現地資訊與

    座標位置回傳至系統,使現場狀況與主系統同

    步,也可透過視訊與管制中心人員進行對話,即

    時回報現地狀況,俾使資訊可時即且同步地提供

    決策者參考。

    3.系統資料庫回饋雲端機制

    定期於每日晚間將資料批次回傳至雲端資料

    庫,相關資料包含透過水質連續自動監測設備、

    現地調查人員彙整之資訊,以及灌溉用水品質管

    制中心之任務派遣、水門開關及記錄表單之資

    料。透過此類型之備份工作,除可提升現地資料

    之使用效益外,也可增加資料保存之安全性。另

    一方面,為使灌溉用水品質管制中心人員可以取

    得完整之輔助資訊,雲端資料庫也將以定期批次

    匯入之方式,將灌溉用水品質管制中心所需要之

    歷史資料匯入灌溉用水品質管制中心之系統資料

    庫。

    4.2 灌溉用水品質管制中心指揮運作

    1.人力組織與單位配置

    中心成立時,將考量搭配對應之應變支援工

    作小組,以配合灌溉用水品質管制中心營運期間

    執行各項相關作業,包含負責接收可疑污染資

    訊、確認資訊正確性、派遣行動實驗車出動、調

    圖3 灌溉用水品質管制中心系統整合架構圖

  • ( 15 )

    配灌溉水水質水量、及通報相關權責單位等。爰

    此,初擬應變支援小組組織及負責單位,其架

    構如圖4,分別為「維運聯繫組」、「現場調查

    組」及「行政支援組」。

    維運聯繫組主要任務包括本中心場地、水、

    電、通訊、網路等之設備及功能維護運作,並依

    據自動監測設備所發出之異常情報,即時判斷資

    訊正確性,並可安排本中心附屬行動實驗車出勤

    及行程控管工作。現場調查組主要任務包括執行

    地表水、灌溉水、地下水、底泥、土壤、作物等

    樣本之採集、快篩、保存、運送等作業流程,並

    依據維運聯繫組指派任務進行行動實驗車出勤工

    作。行政支援組主要任務為聯繫相關權責單位及

    擔任窗口,對內應即時通報相關資訊給中心主任

    及各組組長,對外則擔任窗口並協調本中心執行

    任務。

    2.污染事件緊急應變流程規劃

    當現地污染事件發生之時,為即時掌握可疑

    污染監測資訊,並指派行動實驗車執行證據保全

    之緊急調度,實需研擬一套緊急應變標準程序,

    以利資訊接收與確認、支援調度與證據保全、橫

    向縱向單位通報等流程。灌溉用水品質管制中

    心之應變處理流程,依序為「可疑污染資訊接

    收」、「污染資訊確認」、「緊急應變作業」、

    「通報相關權責單位」,詳細工作項目說明如

    下:

    (1) 可疑污染資訊接收:資訊來源包括連續水質

    監測設備、樹酯膠囊分析成果、定期巡查人

    員、行動實驗車採樣檢測成果、環保/衛福單

    位通報污染案件等。

    (2) 污染資訊確認:判斷所接收之可疑污染資訊

    是否有超過相關法制標準值或本計畫擬定之

    預警值,並依必要性利用相關模式進行判

    斷,例如水流傳輸距離、污染物衰減或吸附

    反應、河川自淨能力等。

    (3) 緊急應變作業:當接收可疑污染資訊,並判

    別確實發生污染事件後,由灌溉用水品質管

    制中心指派行動實驗車出動,統一控管行動

    實驗車採樣點位及流程,並執行現場採樣、

    證據保全及資訊即時回傳工作。

    (4) 通報相關權責單位:當行動實驗車快篩結果

    超過標準時,應採集樣本送至實驗室進行分

    析。若實驗室分析結果亦超過標準時,應由

    灌溉用水品質管制中心通報農政單位、環保

    單位及衛福單位,由各相關權責單位進行灌

    溉水量控管、污染來源查證及整治、作物剷

    除銷毀等相關工作。

    4.3 軟體系統平台開發設置

    軟體系統平台開發設置於建立灌溉用水品質

    管制中心時,將同時開發「灌溉用水品質管制中

    心管理系統」,此系統結合現地資料的匯集、處

    理、運算與呈現、調查人員與行動實驗車之任務

    派遣、現地執行勤務之狀況回報、水門開關命令

    下達等工作事項,納入系統框架之中,可有效提

    升多面向資訊之串聯及彙整,以完備管理系統,

    協助灌溉用水品質管制中心執行繁複且具時效性

    之業務。故對於上述之業務內容,規劃「表單與

    建檔查詢」、「連續水質自動監測功能」、「調

    查輔助與監控平台」、「水門控制管理平台」、

    「系統管理」主要五項功能,敘述如下。

    1.電子化表單與建檔查詢

    採樣人員、巡查人員或行動實驗車於現地所

    蒐集之監測、採樣資料等,將利用行動調查手持

    設備以電子化記錄表單的形式進行回傳至系統,

    經資料正規化後,方可匯入資料庫當中。而此系

    圖4 灌溉用水品質管制中心人員組織圖

  • ( 16 )

    統也將建立資料及表單之查詢頁面,提供使用者

    進行資料之查詢與編撰及數據統計分析與報表列

    印功能。此外,也將建立地理資訊平台,將具有

    空間屬性的資料,於平台上套疊呈現,供灌溉用

    水品質管制中心人員參考。

    2.連續水質自動監測監控平台

    水質自動測報系統技術日趨成熟,不僅可提

    供環保單位查察污染行為或針對監測區域水質之

    特徵資訊進行分析,目前之水質監測方式則透過

    即時回傳機制支援,對於稽查工作及遏止污染行

    為都具有顯著成效。因此,未來將於現地佈設連

    續水質自動監測設備,將現地水質檢測數據即時

    回傳至系統資料庫中,並建立一系統頁面,使管

    制中心人員可以即時監控現地水質檢測資料,將

    呈現「連續水質自動監測設備基本資料」、「即

    時水質檢測資料」,並開發「區間統計與趨勢分

    析」等功能,本研究參考民國101年執行行政院

    環境保護署全國重金屬高污染潛勢農地之管制及

    調查計畫(第2期)之成果,建置本研究之現地水

    質即時監控之功能,系統畫面如圖5至圖7。同時

    將建立水質警示功能,可根據需求於監控平台設

    定水質警示項目、警示人員名單、警示機制,提

    供灌溉用水品質管制中心即時之警示。另外,本

    研究亦將結合採水器技術的研發,於系統平台開

    發「控制儀器執行採水工作」之功能,灌溉用水

    品質管制中心人員可直接透過系統設定觸發採水

    之條件,或直接手動,以遠端遙控方式執行採水

    的工作,對於水質樣品與污染證據的保全具有相

    當大的幫助。

    3.調查輔助與監控平台

    當於示範區進行例行巡查或於污染事件發生

    需進一步掌握現地資訊時,皆會派遣人員至現地

    進行巡查或調查,以釐清現地污染狀況。本研究

    開發「農業環境監管輔助平台」與「行動實驗載

    具任務派遣管理平台」,配合環境監管輔助工具

    及行動實驗車相關工作項目,於中心規劃「農業

    環境監管輔助平台」之監管硬體配置及維護機

    制,及「行動實驗車載具任務派遣管理平台」,

    而此平台具備「污染訊息的接收與通報」、「行

    動實驗車任務派遣管理」,能承載行動實驗車現

    地作業紀錄等應用工具,可供灌溉用水品質管制

    中心人員直接於系統平台上掌握任務執行進度與

    現場調查作業狀況,提升現地巡查與調查執行效

    率。另一方面可利用調查規劃功能,協助灌溉用

    水管制中心執行調查前之規劃作業,另一方面也

    可結合地理資訊平台,即時掌握現地調查人員之

    執行進度,如圖8所示,並於必要時提供協助,

    提升整體調查之效率。

    4.水門控制管理平台

    當污染事件發生時,可透過關閉水門之程序

    以減少污染源的擴散與流佈情形。然而,關閉水

    門對其下游鄰近地區之農業生產影響甚大,必須

    掌握確切污染事證並比對多方資訊,方可下達關

    閉指令。灌溉用水品質管制中心作為農業水質保

    圖5 連續水質自動監測設備基本資料畫面

    圖6 即時水質檢測畫面

    圖7 區間統計與趨勢分析畫面

  • ( 17 )

    護體系之中樞,可掌握相關資訊全貌,透過與現

    地作業人員之協調討論,因此,未來灌溉用水品

    質管制中心將主要執行該項指令的下達。於此管

    理系統中,將規劃開發「水門控制管理平台」,

    回傳CCTV所拍攝之畫面,以及現地人員運用行動

    調查手持設備所回傳之資訊,由灌溉用水品質管

    制中心直接評估水門關閉之必要性,並執行關閉

    之程序,平台畫面如圖9所示。

    5.系統管理

    為確保資訊安全,本系統未來將根據不同的

    系統使用者與其扮演之角色,設定不同系統使用

    權限。因此,建置系統過程將會妥善規劃體系中

    各單位所扮演之角色,並給定應相對應之系統功

    能權限,確保系統整體資訊安全。

    五、結論與建議

    具有訊息整合交換與應變決策之管制中心,

    可於污染事件發生時迅速採取緊急應變措施,藉

    由快速即時的統合整體資源,強化污染管控之效

    率,以降低對於農業環境之危害。本研究藉由案

    例說明建立之灌溉用水品質管制中心包含之工作

    內容及可提供之服務,灌溉用水品質管制中心透

    過雲端概念,可整合現地水質監測記錄,並利用

    平台提供即時數據總覽、歷史資料查詢、統計分

    析、警報總覽及測站所在位置之呈現等。另一方

    面,透過前述資訊整合與系統平台的輔助,搭配

    管制程序,能有效匯集各單位資源,扮演整體農

    水監管體系中樞角色,並接收布設於現地之水質

    自動監測設備即時回傳數據,進行相關資料的處

    理與研判工作,若有必要則可執行任務調度與派

    遣工作,結合行動實驗車與巡查人員於現地應

    用手持輔助設備蒐集相關資料,快速掌握污染情

    事,透過即時回傳機制支援,提供環保單位查察

    污染行為或建立監測區域水質特徵資訊,對於稽

    查工作及遏止污染行為持續發生具有顯著成效。

    灌溉用水品質管制中心為擔負整體水質保護

    之指揮角色,以確保整體農水監管體系穩定運

    作,目前所規劃建立之機動性的驗證作業機制,

    不僅可作為監測網絡之訊息匯集處,也是應變作

    為研擬及指令發送中心,然而未來仍需透過實際

    演練並與第一線業務單位訪談,才能確保作業機

    制之可行性與可操作性。而灌溉用水品質管制中

    心所蒐集之相關資料,未來可搭配大數據分析及

    應用,結合歷史水質資料及環境、土壤、作物等

    資料,進行加值分析,以提升資料的附加價值。

    謝     誌

    本研究承蒙行政院農業委員會之「建構農

    業生產安全保護雲及發展對策計畫」(105農

    科-8.4.1-利-b1)研究經費補助得以完成,特此

    誌謝。

    參 考 文 獻

    1. 行政院環境保護署,1991,民國76~79年臺灣地區土壤中重金屬含量調查資料參考手冊。

    2. 行政院環境保護署,1998,民國81~86年度臺灣省土壤重金屬含量調查資料彙編參考手冊。

    3. 行政院環境保護署,2010。全國重金屬高污染潛勢農地之管制及調查計畫。

    4. 行政院環境保護署,2014。全國重金屬高污染潛勢農地之管制及調查計畫(第2期)。

    5. 新北市政府環境保護局,2014,103年度環保派出

    圖8 行動實驗車載具任務派遣管理平台畫面

    圖9 水門控制管理平台畫面

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    所-在線稽查資訊系統建置及維護計畫。6. 行政院環境保護署,2015。全國重金屬高污染潛勢

    農地之管制及調查計畫(第3期)。7. 土壤及地下水污染整治網:http://sgw.epa.gov.tw/

    public/0501.aspx

    收稿日期:民國 106 年 03 月 07 日

    修正日期:民國 106 年 08 月 18 日

    接受日期:民國 106 年 10 月 24 日