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112年度嘉義縣環境保護局AI人工智慧導入固定污染源空氣污染自主管理暨廢棄物髒亂(棄置)點辨識試辦計畫

中文摘要 本計畫為試辦導入計畫,分為AI人工智慧導入固定污染源空氣污染自主管理系統以及廢棄物棄置點辨識,執行內容分述如下: (1) AI人工智慧導入固定污染源空氣污染自主管理系統: 本計畫研擬與建置AI人工智慧導入固定污染源空氣污染自主管理系統與流程,透過各平台資料收集、建置空氣品質微型感測器自動告警SOP處理程序、建置視覺化告警與管理平台、利用AI大數據智慧分析提升執法應用,目標透過試辦計畫輔以了解現況困難分析、建置管理流程並提供未來延續計畫之建議。 嘉義縣環境保護局(下稱嘉義縣環保局)與環境管理署南區環境管理中心(下稱環管署南區中心)以及環管署南區中心於本計畫初始規劃期望與尚未有完善自主監控機制之中小型工廠合作,礙於多數廠家有其自身考量,在法令未修正前,實難有廠家同意納入自主監控。因此經環管署南區中心及嘉義縣環保局協助後,選定由2家公有民營之大型焚化廠,包含:嘉義縣鹿草垃圾焚化廠與臺南市城西垃圾焚化廠作為本計畫對象。期藉由設備完善與自主監控完善之大型工廠,提供相關建置建議,輔助本計畫建置雛型系統與工廠自主管理之流程,並於計畫中協助確認可能之執行困難。 本計畫率先建置與整合資訊界面(前台及後台),後台串聯各環境感測器、檢測、裁罰等系統、整合廠內PDF日報表操作設備與CEMS小時平均值數據,以及建置視覺化前台供決策主管、督察人員及業者檢視掌握,並透過AI人工智慧導入固定污染源空氣污染自主管理,自動判別工廠外固定式感測器PM2.5濃度異常事件與工廠內部操作參數及CEMS數據異常之情況,發送空污異常告警,做為管理端或技術端之資訊參考。 (2) 廢棄物棄置點辨識: 本計畫係以較易召民眾或業者丟棄廢棄物之髒亂點為辨識目標,透過「AI機器學習骨幹分析」、「影像辨識」,分析民眾在特定架設攝影機區域丟棄垃圾的行為,進而建立一套高效的廢棄物棄置點辨識流程與系統。透過AI影像辨識,實現自動監測和即時警報,提高效率、降低風險。精確客觀的判斷,為決策判斷提供可靠數據。同時,節省大量人力時間成本,提高資源效率,促進環境保護。 各項工作執行成果說明,主要如下: (一)智慧監控掌握環境污染現況 將AI智慧空污自主管理協作平台所需來源資料集中整合,並透過一個直觀的儀表板,讓稽查人員可以更方便地查閱即時資訊,未來也能促成讓工廠自主管理的目標。 資料集收集共計5項,包含嘉義縣鹿草焚化廠、臺南市城西焚化廠周邊固定式感測器資料介接、定期巡檢與檢測資料、操作設備數據、CEMS數據、裁罰紀錄。 並且考量系統未來的擴充性,團隊在數據介接方面採用了不同於傳統資料庫的方法,使用API來實現數據前後端開發15支API,包含CEMS與操作數據、裁罰、檢測、告警事件和煙道影像,提供前端無需透過資料庫,可更安全、更彈性介接相關數據。 本計畫中以布林情境歸納,建議四步驟SOP自動告警處理程序(4大異常判斷分析方法),第一步驟:限縮廠外固定式感測器是否有污染事件發生,當某一顆感測器偵測到PM2.5異常高值時,將進行時間與空間分析,並與周遭相關異常感測器組成污染事件。 第二步驟:假設事件發生,透過風向風速回推工廠是否位於異常高值 IoT 的上風處。 第三、四步驟:若廠內的CEMS數值、工廠操作條件數據亦有異常(超過許可標準值或是定值),則可推斷是否有發生環境異常現象,且與工廠排放有高度關聯性,或是透過第三與第四步驟排除廠內異常,僅是單純廠外異常。 期望能協助前線環保人員快速掌握跨系統資訊,減輕監控業務負擔,並提升異常事件決策效率。 (二)搭配科技工具執行環境污染熱點巡查及溯源查核 完成即時監控系統介面設計與開發,依照工廠自主管理與管理單位監控之需求,包含即時儀表板與工廠監測,分別透過管理者視角、廠家視角設計視覺化介面,可輔助監管單位透過平台功能即時儀表板掌握異常事件,並可針對單一工廠進行特別關注,當監測之操作參數或CEMS數據超過許可標準或持續定值之狀況,AI可自動判斷並標示出異常之數據,輔助監管單位快速掌握異常之測項,並可進一步與相關單位討論異常可能原因,即時管理與改善。 透過布林情境組合判斷異常原因4大指標,完成建立固定污染源自主管理平台1式,開發4頁面功能,包含即時儀表板(提供即時告警事件監控)、工廠監測(查看歷史告警事件、即時廠內數據趨勢、煙道影像、定期巡檢與檢測資料與裁罰紀錄)、長期分析(提供長期告警事件熱區以及廠內數據週間、24hr分析)、智慧助理,輔助應變分析及長期觀察污染樣態。 (三)導入 AI 人工智慧充實稽查量能及提升專精能力 以往因嘉義縣廢棄物棄置點多,攝影機架設多耗費成本高,若人眼盯著影片全部查找棄置行為,一支攝影機一週就10080分鐘,卡米爾AI影像即時辨識後台,利用AI骨幹分析影像辨識技術,分析出人經過辨識區域時是否有「抬手」進行丟棄垃圾之舉動。整合至廢棄物棄置追蹤管理平台,掌握可疑棄置地點與時段,只需查看被篩選出來的時段影像,輔助快速掌握廢棄物棄置點民眾丟棄行為。 完成規劃影像辨識所需的軟硬體規格。包括處理器(CPU)、圖形處理器(GPU)和記憶體(RAM)等硬體需求,以及相關的軟體工具和開發環境。提供選擇合適的硬體配置和軟體工具的指引,以確保順利實施環境執法應用的影像辨識系統。 本計畫透過嘉義縣環保局提供歷史廢棄物棄置行為之影像,進行歷史模型訓練。並完成建置廢棄物棄置AI辨識模型,於嘉義縣環保局指定之攝影機 「大林交流道下2」,持續進行辨識。 另外,AI智慧空污自主管理協作平台提供AI智慧助理功能,透過AI機器人的學習能力,累積經驗,不斷提高解答的品質與準確性,使得使用者可以更快速得到答案,找出問題及解決方式,並運用管理單位專家的專業知識和經驗,建立問答情境,用以輔助提高AI 問答機器人之準確率。
中文關鍵字 AI人工智慧、固定污染源、空氣污染自主管理、廢棄物棄置點辨識

基本資訊

專案計畫編號 經費年度 112 計畫經費 4400 千元
專案開始日期 2023/08/01 專案結束日期 2023/11/30 專案主持人 邱泊寰
主辦單位 嘉義縣環境保護局 承辦人 葉育妏 執行單位 卡米爾股份有限公司

成果下載

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期末報告 AI暨廢棄物辨識_期末報告書_定稿.pdf 29MB

2023 Chiayi County Environmental Protection Bureau AI Artificial Intelligence Introduction Fixed Pollution Source Air Pollution Autonomous Management and Waste Disorder (Abandonment) Spot Identificati

英文摘要 This project is a trial implementation plan, divided into the introduction of AI (Artificial Intelligence) for fixed pollution sources and autonomous management of air pollution systems, as well as waste disposal point recognition. The execution details are outlined as follows: (1) AI Introduction for Fixed Pollution Sources and Autonomous Management of Air Pollution: This project aims to develop and establish an AI system for the introduction of AI in fixed pollution sources and autonomous management of air pollution. It involves data collection through various platforms, setting up an automatic alarm SOP (Standard Operating Procedure) for air quality micro-sensors, creating a visualization alarm and management platform, and utilizing AI big data for intelligent analysis to enhance law enforcement applications. The goal is to understand current difficulties through the pilot program, establish management processes, and provide recommendations for future continuation. The Chiayi County Environmental Protection Bureau (referred to as Chiayi County EPB) collaborates with the Environmental Protection Administration Southern Regional Center (referred to as EPA Southern Regional Center) and small to medium-sized factories without a complete autonomous monitoring mechanism. Due to considerations of many factories and until the laws are amended, it is challenging to get their agreement for autonomous monitoring. Therefore, with the assistance of the EPA Southern Regional Center and Chiayi County EPB, two publicly or privately owned large incineration plants, including Chiayi County Lucao Incineration Plant and Tainan City Chengxi Incineration Plant, have been selected for this project. These factories with improved equipment and autonomous monitoring serve as a basis for providing relevant suggestions and assisting in the establishment of the prototype system and factory autonomous management process in the project. The project also helps identify possible execution difficulties. The project first establishes and integrates the information interface (front and back end). The back end connects various environmental sensors, detection, penalty systems, integrates factory PDF daily report operation equipment and CEMS (Continuous Emission Monitoring System) hourly average data. It creates a visual front end for decision-makers, inspectors, and operators to view and grasp information. Through the introduction of AI for fixed pollution sources and autonomous air pollution management, it automatically detects abnormal events in PM2.5 concentrations from external fixed sensors, as well as abnormal factory internal operating parameters and CEMS data, sending air pollution abnormal alarms as information references for management or technical personnel. (2) Waste Disposal Point Recognition: This project focuses on identifying disorderly points where people or businesses easily discard waste. Using "AI machine learning backbone analysis" and "image recognition," it analyzes people's behavior in specific camera areas where garbage is dumped. This establishes an efficient waste disposal point recognition process and system. Through AI image recognition, automatic monitoring and real-time alerts are achieved, improving efficiency and reducing risks. Accurate and objective judgments provide reliable data for decision-making. At the same time, it saves a significant amount of manpower time costs, improves resource efficiency, and promotes environmental protection. (1) Environmental Pollution Monitoring and Management (2) Environmental Pollution Hotspot Inspection and Tracing (3) AI Implementation to Enhance Inspection Capacity
英文關鍵字 AI (Artificial Intelligence), Fixed Pollution Sources, Autonomous Management of Air Pollution, Waste Disposal Point Recognition