芯視界：水環境偵察兵
【谷騰環保網訊】北京市海淀區有一條南沙河，由于歷史原因，這條河的水質和生態曾遭到破壞。治理南沙河，難度不小。2016年，隨著海淀區啟動南沙河生態修復工程，該河水質有了顯著提升。水清岸綠，如今是海淀區河湖環境的真實寫照，也是海淀區水務局近年來工作的重點目標。2020年，海淀區水務局出臺了《“水清岸綠”行動計劃（2020—2025）》，在持續加大人力、物力投入的同時，注重引入高新科技進行水質監測和治理。在這個過程中，芯視界（北京）科技有限公司（以下簡稱“芯視界科技”）以其在水環境監測領域的尖端技術，助力南沙河水環境治理水平提升。芯視界如何完成“技術助攻水污染難題”，帶著一探究竟的想法，《法人》記者近日走訪了北京市專精特新“小巨人”企業——芯視界。
量子點光譜傳感芯片 資料圖片
技術助力水環境治理
在北京市海淀區成府路的芯視界內，記者對明亮的內部辦公環境印象深刻：辦公區域設計了很多開放式大開間，所有會議室均使用透明門窗，并備有寫字板，方便員工隨時“頭腦風暴”。即使坐在休息區，也可以看到會議室中交流的員工。
芯視界品牌總監黃曄南向記者介紹，相比其他大公司嚴格的等級制度，芯視界推崇更為開放、自由、創新、平等的“蜘蛛網”式企業管理文化。
據了解，芯視界科技成立于2016年。經過潛心科研沉淀，2018年公司向海淀區水務局提供的自主研發產品——芯禹®水質監測終端以及“河長助手”水環境大數據監管系統，助力當地水務部門進一步提升水環境治理工作。
南沙河位于海淀區北部，屬于海河流域溫榆河水系，基本呈西東走向。河道在海淀區境內長16公里，流域面積220平方公里。隨著國民經濟發展和城市化進程加快，海淀北部地區發展迅速，對水環境質量要求越來越高。
2021年年末，芯視界副總工程師孫常庫博士在接受記者采訪時曾表示，2018年以前，很多企業制造小型設備，通過傳感方式監測大氣污染。當時，芯視界科技團隊研究發現，傳感技術在水環境監測領域的運用還很少，已有的監測技術較為傳統，仍停留在需要人工監測階段，并且監測到的數據也屬于溫度、電導率、pH值等間接性指標，無法全面反映水體污染情況。此后，芯視界開發了以量子點光譜傳感技術為核心的芯禹®水質監測終端以及與之配套的“河長助手”水環境大數據智慧監管系統。
在助力治理南沙河過程中，十幾公里的河道中多點布設了芯禹®產品，無論是干流還是支流，均可實時監測水質變化。一旦某區域發生污染排放，管理人員第一時間便可通過手機平臺收到信息并及時趕往事發地點處理。
水清岸綠，是如今北京市海淀區河湖環境的真實寫照 資料圖片
結合實踐場景更新產品
開發一套先進的實時水質監測服務智能終端產品，并非一帆風順。對于芯視界科技來說，研發產品是一個不斷與場景深度融合，發展創新的過程。
“我們經常在做場景拓展時發現，幾乎所有水污染源頭都來自岸上。”孫常庫告訴記者，很多地區雨水量較大，雨水管與污水管錯接混接、雨污河流等問題導致大量雨水進入管網，污水處理廠難以應對。路面積水、污水直排等問題，已成為影響城市基礎公共設施建設改善的重要問題，傳統手段效率較低很難形成有效方案。
孫常庫進一步介紹，管網情況非常復雜，水排放、運輸過程在管網中存在大量監測盲端，沒人知道地下實際情況。曾經只能依靠人工或管道機器人爬到井下探索，但投入成本較高，并且具有局限性，無法實時獲取地下水環境信息。芯視界科技團隊發現了這些現實難題后，便開始新一輪自主研發，將其原有適用于城市河湖實時監測的傳感器產品進一步小型化，最終研發出芯禹®排水管網監測終端。該產品與芯禹®地表水監測終端同樣體積小巧、布設靈活，且能快速獲取監測數據。
據孫常庫說，芯禹®排水管網監測終端操作十分方便，只要將馬路上的井蓋掀開，直接將其快速布設井中，設備便會實時獲取數據并傳輸至云端。而設備電池及信號傳輸等部件均可放到井口位置，所有安裝過程基本不用下井，保障了井下作業安全，通過多節點的廣泛布設可以實現排水管網整個網絡狀態的數字化、信息化呈現。傳統監測工作需要經過人工采樣、保存、運輸、實驗室測量四個環節才能完成，但芯禹®地表水監測終端直接將此過程縮減為原位實時監測一個環節。之前需要數天都無法真正解決的排污溯源問題，在數小時內精準解決，真正實現靶向治污。
“我們通過這種方式，將陽光下看不到的井下世界展現在大家眼前，希望我們的產品不單純維護水環境，更能助力整個城市智慧化管理。”孫常庫表示，“將城市管網水質數據梳理清晰，會極大提升整個排水管網運行效率，提升污水處理廠運行效率和污水收集率，減少污水排放，為打通廠網河湖一體化系統發揮積極作用。”
據了解， 目前“水環境偵察兵”通過芯禹®智能終端為北京市眾多河流實時提供水質監測服務。2020年起，“水環境偵察兵”項目在北運河、溫榆河、潮白河、壩河等近百條河湖水庫上布設了多個水質監測點，實時掌握北京16個區河流水質運行狀況，并接入“河長制”平臺，成為河長精準治污的有效抓手。
近年來，芯視界抓住水生態環境管理契機，開始深度探索水生態領域。在“綠水青山就是金山銀山”的發展理念下，芯視界緊隨水環境監管智慧化發展趨勢，自主研發的產品不僅完成了實時監測、污染告警、排污溯源、預測分析解決客戶核心問題功能，還實現了對傳統行業顛覆性創新。
芯視界辦公環境 姚瑤／攝
“小巨人”探索領域融合
“芯視界科技的產品，本質來說是利用傳感方式獲取信息并進行數據分析應用。”據孫常庫介紹，公司擁有世界首創的光譜儀微型化技術——量子點光譜傳感技術，并基于此成功研發出全球領先的高性能芯片化光譜傳感器，將對物質信息實時探測識別與分析變為可能。目前，該技術已將數據和數字管理體系帶入水生態環保行業。通過布設在目標水域的監測終端以及配套水環境大數據智慧監管平臺, 每年數億條水環境光譜數據（水質數據、告警信息等）被推送并分享給相關監管業務部門。
據了解，量子點光譜傳感技術是一項在全球范圍內具有前瞻性與引領性的原始創新成果。該技術成果打破了國際光譜傳感技術數十年來發展的瓶頸，首次在世界頂級學術期刊《自然》上發表即得到科學界廣泛關注與高度評價。同時，該技術為光譜儀傳感化和光譜信息化及大數據化奠定了必要基礎，被稱為“顛覆性”技術。
何為量子點光譜傳感技術？簡單來說，便是通過點陣的方式，將成百上千種新型納米材料量子點集成到微型芯片上；利用不同尺寸量子點對特定光譜范圍敏感的特性，創新研制出量子點光譜傳感芯片，將實驗使用的大型光譜分析儀器縮小1000倍，變成手機攝像頭大小的微型光譜傳感芯片。這些芯片可以便捷搭載到手機、電腦、無人機、無人船等終端設備上進行廣泛、實時、精準的物質識別與檢測。
“我們的芯片很小，可應用于很多場景。”孫常庫告訴記者，他們很早以前做過水果檢測，將芯片搭載到手機上，只要用攝像頭對水果拍照，便可檢測到水果含糖量等信息。此類市場角度的應用還有很多，比如人體健康檢測，對眼底、舌苔、尿液、皮膚進行健康篩查等。
“事實上，我們的產品涉及化學、光學、軟件、算法等多學科交叉。”孫常庫表示，芯視界目前進行了多元化信息融合，通過對光譜信息大數據的構建，可以拓展到環保、航天、醫療、農業、食品等多個日常應用領域。“目前，我們聚焦水環境監測，正努力把這一領域摸透，接下來將會進行更多行業領域的拓展融合。”
作為一家科技創新型企業，芯視界科技的技術與產品能有效助力生態文明建設，與監管部門以及相關行業企業的需求契合度較高。自2020年開始，芯視界科技與北京市水務局、福建省三明市建寧縣水利局、廣西壯族自治區柳州市生態環境局等部門相繼開展了業務合作。
今年2月，北京市經濟和信息化局公示了2021年度第二批北京市專精特新“小巨人”企業名單。芯視界憑借其在創新引領、行業影響力、突破關鍵核心技術、高質量發展等方面的突出成績，入選北京市專精特新“小巨人”企業名單。
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