個性化“智慧環(huán)?！苯ㄔO(shè)構(gòu)想

賀 信，張游杰

(1.海軍704工廠，山東 青島 266109；2.中國電子科技集團公司第三十三研究所，山西 太原 030006)

個性化“智慧環(huán)?！苯ㄔO(shè)構(gòu)想

賀 信1，張游杰2

(1.海軍704工廠，山東 青島 266109；2.中國電子科技集團公司第三十三研究所，山西 太原 030006)

“智慧環(huán)保”是環(huán)境信息化發(fā)展的大趨勢。我國各級環(huán)保部門經(jīng)過多年的發(fā)展，建立了大量的應(yīng)用系統(tǒng)，積累了大量的數(shù)據(jù)。通過對這些應(yīng)用系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)的整合、分析，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)管理、環(huán)境模擬等技術(shù)，構(gòu)建了個性化的“智慧環(huán)保”技術(shù)框架，可以為提高環(huán)境管理效率和綜合決策效能提供有效的信息支持。

智慧環(huán)保；環(huán)境信息化；數(shù)據(jù)整合；數(shù)據(jù)中心；智能決策

從20世紀90年代以來，我國各級環(huán)保部門一直在加強對環(huán)境的監(jiān)測以及對企業(yè)污染的監(jiān)控與治理，逐步利用信息化的手段實現(xiàn)了多種多樣的監(jiān)測監(jiān)管方式。經(jīng)過多年的信息化建設(shè),取得了很大的成績,積累了大量的信息數(shù)據(jù)[1]。但是，信息化程度和對這些數(shù)據(jù)的利用還遠遠不夠，許多環(huán)境信息都分散在零星的應(yīng)用系統(tǒng)中，存在許多信息孤島，信息化的深度、廣度都有很大的擴展空間[2]。

“智慧環(huán)?！备拍畹奶岢?，以及物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，為這些信息的整合與綜合利用提供了技術(shù)支持[3-8]。如何利用這些技術(shù)，整合已有的應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)，為不同的城市針對性地打造個性化的“智慧環(huán)保”,已成為環(huán)保信息化發(fā)展必須要解決的問題。

1 個性化“智慧環(huán)?！苯ㄔO(shè)思路

對于環(huán)保管理部門，“智慧環(huán)?！笨赏ㄟ^環(huán)境信息智能化促進環(huán)境管理決策的科學化、精細化。其建設(shè)過程是一個長期的、連續(xù)的、不斷完善、不斷創(chuàng)新的過程，不僅需要下接地氣，根據(jù)環(huán)保管理工作的需求，解決實際問題，還必須站在高處，著眼長期規(guī)劃，進行頂層設(shè)計。

因此，各級環(huán)保部門在打造“智慧環(huán)?！钡倪^程中，需遵循“自上而下設(shè)計、自下而上實施”的理念。其建設(shè)思路主要表現(xiàn)在以下四個方面。

1) 統(tǒng)籌規(guī)劃，促進系統(tǒng)建設(shè)的規(guī)范化和標準化

按照“統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng)一標準、整體推進、分層實施、互聯(lián)互通、資源共享”的指導(dǎo)思想，在“智慧環(huán)?！苯ㄔO(shè)過程中，必需注重系統(tǒng)的標準化與規(guī)范化，主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)的標準化及應(yīng)用系統(tǒng)接口的標準化上。

在數(shù)據(jù)的標準化方面，比如辦公自動化系統(tǒng)中的人員和權(quán)限管理數(shù)據(jù)。許多環(huán)保部門都已建設(shè)了自己的辦公自動化系統(tǒng)，并在其中對所有的人員和權(quán)限進行了統(tǒng)一管理。如果所有的應(yīng)用系統(tǒng)都采用此數(shù)據(jù)進行用戶和權(quán)限管理，則可以在任意應(yīng)用系統(tǒng)中實現(xiàn)“單點登錄，全網(wǎng)通行”，為應(yīng)用系統(tǒng)整合提供基礎(chǔ)，極大地方便環(huán)保部門工作人員對軟件的使用。

在應(yīng)用系統(tǒng)接口標準化方面，比如環(huán)境地理信息系統(tǒng)，可以是一個標準的應(yīng)用系統(tǒng)接口。一方面可調(diào)用其它應(yīng)用程序的功能：如果新增加一個地圖，或新增加一個應(yīng)用系統(tǒng)，就可以通過這些接口將它們聯(lián)系起來，從而使環(huán)境地理信息系統(tǒng)變成一個綜合的查詢平臺。另一方面還可提供其它應(yīng)用程序的調(diào)用接口，相當于一個二次開發(fā)的功能。通過這個接口，其它應(yīng)用系統(tǒng)可以很方便地把地理信息基礎(chǔ)平臺鑲嵌到系統(tǒng)里。這樣，就可以使地理信息系統(tǒng)成為其它應(yīng)用系統(tǒng)的一個支撐。如污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)、放射源監(jiān)控系統(tǒng)、空氣質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)等與地理信息相關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)都可以使用統(tǒng)一的地理信息服務(wù)。

2) 注重實用和個性化，著力于解決實際問題

每個應(yīng)用系統(tǒng)在建設(shè)時，其首要目標是解決環(huán)保管理中存在的實際問題，為工作人員提供方便，提高工作效率。比如建設(shè)項目審批管理系統(tǒng)，就需根據(jù)政府部門關(guān)于項目審批的要求，并結(jié)合環(huán)保部門工作實際情況而定制開發(fā)。系統(tǒng)可實現(xiàn)環(huán)保部門建設(shè)項目審批流程的電子化、網(wǎng)絡(luò)化管理，使審批流程變得更加透明、規(guī)范。系統(tǒng)可具備自動分配任務(wù)、自動提醒、原文留痕、全程監(jiān)控等功能，提高相關(guān)工作人員和部門領(lǐng)導(dǎo)對項目審批過程的掌控能力，杜絕因個人原因而造成的審批時限超時等工作失誤。

3) 數(shù)據(jù)整合，整合各類環(huán)境信息資源數(shù)據(jù)

“智慧環(huán)?！钡暮诵氖且粋€規(guī)范化的、可擴展的、全方位的環(huán)境信息資源數(shù)據(jù)中心。它采用基于大數(shù)據(jù)管理的系統(tǒng)架構(gòu)，可以實現(xiàn)從現(xiàn)有的或新建的各種應(yīng)用系統(tǒng)中采集數(shù)據(jù)?；谠摂?shù)據(jù)中心實現(xiàn)的智能化環(huán)境監(jiān)控平臺，可整合監(jiān)測目標以及污染源的各種屬性與監(jiān)測數(shù)據(jù)，可針對目標對各種參數(shù)進行在線監(jiān)測，還可輔助監(jiān)測其它各種項目。不但為環(huán)保部門提供了全方位的監(jiān)控手段,同時也充分利用了物聯(lián)網(wǎng)“物物相聯(lián)”的特性,提供了不同監(jiān)測數(shù)據(jù)間的相互觸發(fā)，提升了整個系統(tǒng)的智能化程度，為環(huán)保監(jiān)控提供了更為先進的技術(shù)手段。

4) 基于規(guī)范流程，整合各個業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)

以數(shù)據(jù)流的方式整合行政辦公與業(yè)務(wù)辦公，建立綜合業(yè)務(wù)管理平臺。該平臺可建立以流程管理為核心的數(shù)據(jù)交互架構(gòu)，實現(xiàn)公文的流轉(zhuǎn)、數(shù)據(jù)的審核與發(fā)布、項目的審批，將行政辦公與業(yè)務(wù)辦公整合為一體。同時，還可將所有的環(huán)保業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)整合在統(tǒng)一的操作平臺上。在該平臺中，將所有的應(yīng)用系統(tǒng)的入口按照不同的類別排列在一起，環(huán)保部門工作人員只需要進入該平臺，就可以通過這些入口使用所有具有權(quán)限的應(yīng)用系統(tǒng)。

2 “智慧環(huán)保”架構(gòu)設(shè)計

按照上述的建設(shè)思路，環(huán)保部門可對“智慧環(huán)保”進行頂層設(shè)計，逐漸形成“一網(wǎng)一庫雙平臺，四大應(yīng)用N個終端”的個性化的“智慧環(huán)保”架構(gòu)，如圖1。

圖1 “智慧環(huán)?！奔軜?gòu)圖

一網(wǎng)：指環(huán)保部門內(nèi)網(wǎng)。該網(wǎng)與國家環(huán)保網(wǎng)合二為一，以某市級環(huán)保局為例，局機關(guān)為中心，上連省環(huán)保廳、國家環(huán)保部，下連多個直屬單位、分局、縣市環(huán)保部門以及重點企業(yè),橫向包括視頻監(jiān)控網(wǎng)、污染源在線監(jiān)測網(wǎng)、空氣質(zhì)量自動監(jiān)控網(wǎng)、放射源自動監(jiān)控網(wǎng)等多個業(yè)務(wù)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)貫穿“智慧環(huán)?！奔夹g(shù)架構(gòu)的感知層、傳輸層、智慧層及服務(wù)層。通過該網(wǎng)，可以實現(xiàn)從前端采集到中心處理再到綜合決策的全部過程。

一庫：指環(huán)境資源數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心以云計算平臺為支撐，可以整合現(xiàn)有各應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，形成一個環(huán)境資源信息大數(shù)據(jù)庫平臺，并且對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)實現(xiàn)標準化和歸一化，做到“一源一數(shù)，一源多用”，保證所有數(shù)據(jù)的一致性，為環(huán)境管理、環(huán)境決策、環(huán)境信息公開提供全面、多層次的環(huán)境數(shù)據(jù)服務(wù)。

雙平臺：指綜合業(yè)務(wù)管理平臺和智能化環(huán)境監(jiān)控平臺。綜合業(yè)務(wù)管理平臺用于對所有應(yīng)用系統(tǒng)進行集成，并將其統(tǒng)一規(guī)劃、分類管理，為環(huán)保部門提供一個統(tǒng)一的操作平臺。環(huán)保部門工作人員只需要登錄該平臺，就可以使用所有具有權(quán)限的應(yīng)用系統(tǒng)。智能化環(huán)境監(jiān)控平臺用于對不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)進行集成，比如可在同一平臺下查看某企業(yè)的污染源在線監(jiān)測數(shù)據(jù)、環(huán)境視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)、放射源監(jiān)控數(shù)據(jù)、固廢監(jiān)控數(shù)據(jù)。

四大應(yīng)用：指環(huán)保部門已建設(shè)的、正在建設(shè)的以及未來將要建設(shè)的各個應(yīng)用系統(tǒng)。這些應(yīng)用系統(tǒng)可分為四大類：監(jiān)測監(jiān)控類、環(huán)境執(zhí)法類、業(yè)務(wù)辦公類及綜合應(yīng)用類。監(jiān)測監(jiān)控類，包括污染源在線監(jiān)測、環(huán)境視頻監(jiān)控、機動車尾氣檢測監(jiān)控、放射源綜合監(jiān)管等系統(tǒng)；環(huán)境執(zhí)法類，包括12369自動投訴、GPS執(zhí)法車輛調(diào)度、信訪管理、現(xiàn)場執(zhí)法等系統(tǒng)；業(yè)務(wù)辦公類，包括辦公OA、建設(shè)項目審批、總量減排、許可證管理等系統(tǒng)；綜合應(yīng)用類，包括數(shù)據(jù)綜合查詢、環(huán)境地理信息、智能決策、消息推送等系統(tǒng)。不同的環(huán)保部門可針對自己的實際情況進行個性化定制。

N個終端：指各應(yīng)用系統(tǒng)通過不同的終端進行展示。最常用的終端為PC電腦和手機，除此以外，還可以在Internet、LED屏、DLP大屏、觸摸屏等多種終端上使用相應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)。

3 “智慧環(huán)?！卑l(fā)展規(guī)劃

“智慧環(huán)?！保獙崿F(xiàn)其“智慧”的目標，需要海量的信息、龐大的網(wǎng)絡(luò)以及無處不在的感知作為支撐，還需要強大的計算能力、準確的數(shù)學模型以及多樣的展示方式作為驅(qū)動。因此，“智慧”是一個長期的目標，而短期內(nèi)，應(yīng)以解決實際問題為主。

以我國大多數(shù)市級環(huán)保部門為例，其短期內(nèi)主要目標包括以下五方面的內(nèi)容。

1) 完善“智慧環(huán)?！斌w系，利用先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建全時全境全域信息全面感知，掌控環(huán)境業(yè)務(wù)平臺全流程；

2) 將全市各類環(huán)境數(shù)據(jù)庫進行整合，實現(xiàn)歷史現(xiàn)實未來環(huán)保數(shù)據(jù)全景展示，利用時空地理信息系統(tǒng)構(gòu)建決策支持系統(tǒng)，為環(huán)保政策制定提供科學依據(jù)；

3) 基于情景分析，聚焦重大環(huán)境監(jiān)管問題，著重解決危險廢物、醫(yī)療廢物、放射源和汽車尾氣的全程自動監(jiān)控和管理方面的技術(shù)問題，保障市區(qū)域環(huán)境安全和節(jié)能減排的任務(wù)落實；

4) 整合目前的環(huán)境應(yīng)用，在環(huán)境監(jiān)控平臺的基礎(chǔ)上建立基于物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架的環(huán)境應(yīng)急管理平臺。實現(xiàn)指揮調(diào)度、預(yù)測預(yù)警、應(yīng)急處置、輔助決策、評估演練等功能；

5) 基于數(shù)據(jù)利用最大化，政務(wù)多部門信息協(xié)同共享。

落實到具體的項目，兼顧長期的規(guī)劃和短期的目標，“智慧環(huán)保”的建設(shè)可從環(huán)境資源數(shù)據(jù)中心建設(shè)、智能決策支持系統(tǒng)建設(shè)以及應(yīng)用系統(tǒng)的完善三方面進行。

3.1 環(huán)境資源數(shù)據(jù)中心

環(huán)境資源數(shù)據(jù)中心以云計算機平臺為支撐，可整合現(xiàn)有各相關(guān)部門及應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，形成一個跨部門的環(huán)境資源信息大數(shù)據(jù)庫平臺，為環(huán)境管理、環(huán)境決策、環(huán)境信息公開提供全面、多層次的環(huán)境數(shù)據(jù)服務(wù)。

環(huán)境信息資源數(shù)據(jù)中心是“智慧環(huán)?！钡暮诵模且粋€綜合性的數(shù)據(jù)中心，其數(shù)據(jù)來源不但包括環(huán)保局內(nèi)部數(shù)據(jù)，還包括其它政府部門(如公安、交通等)的相關(guān)數(shù)據(jù)、來源于互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)以及來源于其它渠道(如文獻資料等)的各種數(shù)據(jù)，其技術(shù)架構(gòu)如圖2。

圖2 環(huán)境信息資源數(shù)據(jù)中心分層結(jié)構(gòu)

3.2 智能決策支持系統(tǒng)

環(huán)保智能決策支持系統(tǒng)，依托于環(huán)境信息資源數(shù)據(jù)中心，以數(shù)據(jù)挖掘和模型技術(shù)為途徑，其目標是提升環(huán)保管理部門綜合決策能力，是“智慧環(huán)?！钡摹爸腔邸斌w現(xiàn)之所在。

環(huán)保智能決策支持系統(tǒng)具有以下功能：

1) 支持海量數(shù)據(jù)挖掘，可從環(huán)境信息資源數(shù)據(jù)中心中檢索、匯總所需數(shù)據(jù)；

2) 支持數(shù)據(jù)及應(yīng)用系統(tǒng)擴展功能，可隨時增加數(shù)據(jù)分析對象；

3) 支持環(huán)境模型模擬技術(shù)，以還原一個實際系統(tǒng)的行為特征為目標，建立模擬其物理原型的數(shù)學模型；

4) 支持分析方法擴展功能，可隨時增加決策分析方法，以適應(yīng)新的需求。

3.3 完善應(yīng)用系統(tǒng)

業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)既是針對特定環(huán)境管理業(yè)務(wù)信息化應(yīng)用，也是環(huán)境信息資源數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)來源，是“智慧環(huán)?！钡幕A(chǔ)支撐系統(tǒng)。因此，應(yīng)用系統(tǒng)的不斷建設(shè)和完善是一個長期的過程。針對不同的環(huán)保部門，需要根據(jù)環(huán)境監(jiān)管的實際需求，繼續(xù)完善和新建應(yīng)用系統(tǒng)，包括感知層的建設(shè)(如大氣環(huán)境感知、水環(huán)境感知、噪聲感知、固廢危廢感知、放射源感知、移動和應(yīng)急監(jiān)控感知等)以及應(yīng)用系統(tǒng)(如重點企業(yè)管理系統(tǒng)、總量減排控制系統(tǒng)等)的進一步完善。

4 結(jié)束語

“智慧環(huán)?！钡淖罱K目標是為提高環(huán)境管理效率和決策效能提供有效的信息支持，實現(xiàn)社會全面協(xié)調(diào)發(fā)展。而其“智慧”則是建立在海量的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上，這就需要我們將跨平臺的各類異構(gòu)系統(tǒng)資源進行整合，以實現(xiàn)不同系統(tǒng)、不同格式數(shù)據(jù)的存儲、共享和訪問，進而將相關(guān)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，通過整合、集成、標準化和歸一化處理，提供海量的數(shù)據(jù)存儲與管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的綜合利用。

近幾年是我國環(huán)境信息化建設(shè)和應(yīng)用發(fā)展的最重要時期，是環(huán)境信息化建設(shè)由基礎(chǔ)能力建設(shè)向應(yīng)用能力建設(shè)戰(zhàn)略調(diào)整的重要階段，也是理順環(huán)境信息管理、建立環(huán)境信息管理機制和完善環(huán)境信息管理體系的有利時期。我們要充分利用目前良好的發(fā)展勢頭，加快環(huán)境信息化的建設(shè)步伐，打造個性化“智慧環(huán)保”，爭取早日實現(xiàn)“綠色發(fā)展”的遠大目標。

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Construction of Personalized “Intelligent Environment Protection”

He Xin1, Zhang Youjie2

(1.No.704NavyFactory,QingdaoShandong266109,China; 2.No.33ResearchInstituteofChinaElectronicsTechnologyGroupCorporation,TaiyuanShanxi030006,China)

The “Intelligent environmental protection” is a major trend in the development of environmental information technology. After years of development, environmental protection departments at all levels have established a large number of application systems, and accumulated a large amount of data. Through integration and analysis for these application systems and data, combined with networking, cloud computing, big data management and environment simulation technology, a personalized “Intelligent environmental protection” technology framework is built, which can provide effective information support for improving environmental management efficiency and comprehensive decision efficiency.

intelligent environmental protection; environmental informatization; data integration; data center; intelligent decision

2017-06-02

賀 信(1984- )，男，江西萍鄉(xiāng)人，工程師，碩士，主要研究方向：通信電路。

1674- 4578(2017)04- 0072- 04

X32；TP391

A