芯视界：水环境侦察兵
【谷腾环保网讯】北京市海淀区有一条南沙河，由于历史原因，这条河的水质和生态曾遭到破坏。治理南沙河，难度不小。2016年，随着海淀区启动南沙河生态修复工程，该河水质有了显著提升。水清岸绿，如今是海淀区河湖环境的真实写照，也是海淀区水务局近年来工作的重点目标。2020年，海淀区水务局出台了《“水清岸绿”行动计划（2020—2025）》，在持续加大人力、物力投入的同时，注重引入高新科技进行水质监测和治理。在这个过程中，芯视界（北京）科技有限公司（以下简称“芯视界科技”）以其在水环境监测领域的尖端技术，助力南沙河水环境治理水平提升。芯视界如何完成“技术助攻水污染难题”，带着一探究竟的想法，《法人》记者近日走访了北京市专精特新“小巨人”企业——芯视界。
量子点光谱传感芯片 资料图片
技术助力水环境治理
在北京市海淀区成府路的芯视界内，记者对明亮的内部办公环境印象深刻：办公区域设计了很多开放式大开间，所有会议室均使用透明门窗，并备有写字板，方便员工随时“头脑风暴”。即使坐在休息区，也可以看到会议室中交流的员工。
芯视界品牌总监黄晔南向记者介绍，相比其他大公司严格的等级制度，芯视界推崇更为开放、自由、创新、平等的“蜘蛛网”式企业管理文化。
据了解，芯视界科技成立于2016年。经过潜心科研沉淀，2018年公司向海淀区水务局提供的自主研发产品——芯禹®水质监测终端以及“河长助手”水环境大数据监管系统，助力当地水务部门进一步提升水环境治理工作。
南沙河位于海淀区北部，属于海河流域温榆河水系，基本呈西东走向。河道在海淀区境内长16公里，流域面积220平方公里。随着国民经济发展和城市化进程加快，海淀北部地区发展迅速，对水环境质量要求越来越高。
2021年年末，芯视界副总工程师孙常库博士在接受记者采访时曾表示，2018年以前，很多企业制造小型设备，通过传感方式监测大气污染。当时，芯视界科技团队研究发现，传感技术在水环境监测领域的运用还很少，已有的监测技术较为传统，仍停留在需要人工监测阶段，并且监测到的数据也属于温度、电导率、pH值等间接性指标，无法全面反映水体污染情况。此后，芯视界开发了以量子点光谱传感技术为核心的芯禹®水质监测终端以及与之配套的“河长助手”水环境大数据智慧监管系统。
在助力治理南沙河过程中，十几公里的河道中多点布设了芯禹®产品，无论是干流还是支流，均可实时监测水质变化。一旦某区域发生污染排放，管理人员第一时间便可通过手机平台收到信息并及时赶往事发地点处理。
水清岸绿，是如今北京市海淀区河湖环境的真实写照 资料图片
结合实践场景更新产品
开发一套先进的实时水质监测服务智能终端产品，并非一帆风顺。对于芯视界科技来说，研发产品是一个不断与场景深度融合，发展创新的过程。
“我们经常在做场景拓展时发现，几乎所有水污染源头都来自岸上。”孙常库告诉记者，很多地区雨水量较大，雨水管与污水管错接混接、雨污河流等问题导致大量雨水进入管网，污水处理厂难以应对。路面积水、污水直排等问题，已成为影响城市基础公共设施建设改善的重要问题，传统手段效率较低很难形成有效方案。
孙常库进一步介绍，管网情况非常复杂，水排放、运输过程在管网中存在大量监测盲端，没人知道地下实际情况。曾经只能依靠人工或管道机器人爬到井下探索，但投入成本较高，并且具有局限性，无法实时获取地下水环境信息。芯视界科技团队发现了这些现实难题后，便开始新一轮自主研发，将其原有适用于城市河湖实时监测的传感器产品进一步小型化，最终研发出芯禹®排水管网监测终端。该产品与芯禹®地表水监测终端同样体积小巧、布设灵活，且能快速获取监测数据。
据孙常库说，芯禹®排水管网监测终端操作十分方便，只要将马路上的井盖掀开，直接将其快速布设井中，设备便会实时获取数据并传输至云端。而设备电池及信号传输等部件均可放到井口位置，所有安装过程基本不用下井，保障了井下作业安全，通过多节点的广泛布设可以实现排水管网整个网络状态的数字化、信息化呈现。传统监测工作需要经过人工采样、保存、运输、实验室测量四个环节才能完成，但芯禹®地表水监测终端直接将此过程缩减为原位实时监测一个环节。之前需要数天都无法真正解决的排污溯源问题，在数小时内精准解决，真正实现靶向治污。
“我们通过这种方式，将阳光下看不到的井下世界展现在大家眼前，希望我们的产品不单纯维护水环境，更能助力整个城市智慧化管理。”孙常库表示，“将城市管网水质数据梳理清晰，会极大提升整个排水管网运行效率，提升污水处理厂运行效率和污水收集率，减少污水排放，为打通厂网河湖一体化系统发挥积极作用。”
据了解， 目前“水环境侦察兵”通过芯禹®智能终端为北京市众多河流实时提供水质监测服务。2020年起，“水环境侦察兵”项目在北运河、温榆河、潮白河、坝河等近百条河湖水库上布设了多个水质监测点，实时掌握北京16个区河流水质运行状况，并接入“河长制”平台，成为河长精准治污的有效抓手。
近年来，芯视界抓住水生态环境管理契机，开始深度探索水生态领域。在“绿水青山就是金山银山”的发展理念下，芯视界紧随水环境监管智慧化发展趋势，自主研发的产品不仅完成了实时监测、污染告警、排污溯源、预测分析解决客户核心问题功能，还实现了对传统行业颠覆性创新。
芯视界办公环境 姚瑶／摄
“小巨人”探索领域融合
“芯视界科技的产品，本质来说是利用传感方式获取信息并进行数据分析应用。”据孙常库介绍，公司拥有世界首创的光谱仪微型化技术——量子点光谱传感技术，并基于此成功研发出全球领先的高性能芯片化光谱传感器，将对物质信息实时探测识别与分析变为可能。目前，该技术已将数据和数字管理体系带入水生态环保行业。通过布设在目标水域的监测终端以及配套水环境大数据智慧监管平台, 每年数亿条水环境光谱数据（水质数据、告警信息等）被推送并分享给相关监管业务部门。
据了解，量子点光谱传感技术是一项在全球范围内具有前瞻性与引领性的原始创新成果。该技术成果打破了国际光谱传感技术数十年来发展的瓶颈，首次在世界顶级学术期刊《自然》上发表即得到科学界广泛关注与高度评价。同时，该技术为光谱仪传感化和光谱信息化及大数据化奠定了必要基础，被称为“颠覆性”技术。
何为量子点光谱传感技术？简单来说，便是通过点阵的方式，将成百上千种新型纳米材料量子点集成到微型芯片上；利用不同尺寸量子点对特定光谱范围敏感的特性，创新研制出量子点光谱传感芯片，将实验使用的大型光谱分析仪器缩小1000倍，变成手机摄像头大小的微型光谱传感芯片。这些芯片可以便捷搭载到手机、电脑、无人机、无人船等终端设备上进行广泛、实时、精准的物质识别与检测。
“我们的芯片很小，可应用于很多场景。”孙常库告诉记者，他们很早以前做过水果检测，将芯片搭载到手机上，只要用摄像头对水果拍照，便可检测到水果含糖量等信息。此类市场角度的应用还有很多，比如人体健康检测，对眼底、舌苔、尿液、皮肤进行健康筛查等。
“事实上，我们的产品涉及化学、光学、软件、算法等多学科交叉。”孙常库表示，芯视界目前进行了多元化信息融合，通过对光谱信息大数据的构建，可以拓展到环保、航天、医疗、农业、食品等多个日常应用领域。“目前，我们聚焦水环境监测，正努力把这一领域摸透，接下来将会进行更多行业领域的拓展融合。”
作为一家科技创新型企业，芯视界科技的技术与产品能有效助力生态文明建设，与监管部门以及相关行业企业的需求契合度较高。自2020年开始，芯视界科技与北京市水务局、福建省三明市建宁县水利局、广西壮族自治区柳州市生态环境局等部门相继开展了业务合作。
今年2月，北京市经济和信息化局公示了2021年度第二批北京市专精特新“小巨人”企业名单。芯视界凭借其在创新引领、行业影响力、突破关键核心技术、高质量发展等方面的突出成绩，入选北京市专精特新“小巨人”企业名单。
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