智慧城市背景下的智慧環(huán)保建設(shè)探索

孫傳國

（中電建生態(tài)環(huán)境集團有限公司，廣東 深圳 518000）

近年來，雖然我國工業(yè)總體實力得到顯著提升，但卻對生態(tài)環(huán)境造成了嚴重破壞，霧霾、酸雨等自然災(zāi)害氣候時有出現(xiàn)，引起了社會輿論的廣泛關(guān)注。因此在當前時代背景下，環(huán)境保護問題不但是城市現(xiàn)代化發(fā)展的關(guān)鍵所在，也是構(gòu)建智慧城市的重要環(huán)節(jié)與主要途徑。目前來看，通過對各項信息化技術(shù)的應(yīng)用，構(gòu)建起城市智慧環(huán)境保護體系，多角度、多層次開展環(huán)境治理工作，是改善城市生態(tài)環(huán)境、建設(shè)智慧城市的主要發(fā)展途徑。

1 智慧城市與智慧環(huán)保體系概述

1.1 智慧城市定義

智慧城市主要指基于各項信息化技術(shù)，將城市各項配套系統(tǒng)、服務(wù)系統(tǒng)與功能模塊相互打通，開展協(xié)同管理，最大程度利用各項城市資源，為城市居民提供多元化的城市服務(wù)與動態(tài)管理，從根源上解決交通堵塞、人口膨脹、環(huán)境惡化等“大城市病”。

1.2 智慧環(huán)保體系定義

2009年初，IBM提出了智慧地球的概念，美國將智慧地球上升為國家戰(zhàn)略。智慧地球的核心是以一種更智慧的方法，通過利用新一代信息技術(shù)來改變政府、企業(yè)和人們相互交互的方式，以便提高交互的明確性、效率、靈活性和響應(yīng)速度，實現(xiàn)信息基礎(chǔ)架構(gòu)與基礎(chǔ)設(shè)施的完美結(jié)合。隨著智慧地球概念的提出，在環(huán)保領(lǐng)域中充分利用各種信息通信技術(shù)，感知、分析、整合各類環(huán)保信息，對各種需求做出智能的響應(yīng)，使決策更加切合環(huán)境發(fā)展的需要，智慧環(huán)保概念應(yīng)運而生。可將智慧環(huán)保視作為數(shù)字環(huán)保的發(fā)展延伸，主要指通過對各項物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的靈活應(yīng)用，將環(huán)境感應(yīng)自動監(jiān)測器等硬件設(shè)備在指定區(qū)域、物體中進行配置安裝、自動運行，并借助于計算機網(wǎng)絡(luò)與信息化技術(shù)構(gòu)建起智慧環(huán)境保護管理體系，借助于對各項環(huán)境保護工作的高度整合，以及對各項物聯(lián)網(wǎng)與信息化技術(shù)的合理應(yīng)用，精細化、動態(tài)化開展環(huán)境監(jiān)測、管理與治理工作。

1.3 城市智慧環(huán)保體系主體框架結(jié)構(gòu)

目前來看，我國部分城市與西方發(fā)達國家所構(gòu)建的城市智慧環(huán)保體系結(jié)構(gòu)主要由三個主要層次所構(gòu)成。

底層結(jié)構(gòu)為硬件感應(yīng)層，由所配置的環(huán)境感應(yīng)自動監(jiān)測器等硬件設(shè)備所共同構(gòu)成，將城市管理范圍內(nèi)的環(huán)境實時情況進行自動化、全面化監(jiān)測。

中層結(jié)構(gòu)為網(wǎng)絡(luò)傳輸層，借助于該層結(jié)構(gòu)中所搭建的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)等附屬子系統(tǒng)，將硬件感應(yīng)層所上傳的環(huán)境監(jiān)測信息進行匯總分類，并將各類問題上傳至頂層結(jié)構(gòu)中。

頂層結(jié)構(gòu)為系統(tǒng)應(yīng)用層，主要由附屬電子數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、信息展示與公布平臺、內(nèi)部管理操作平臺等共同構(gòu)成，發(fā)揮著綜合分析環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、制定城市環(huán)境管理計劃、采集反饋信息、全局控制城市環(huán)境治理工作開展等職能效用。

2 城市智慧環(huán)保體系的具體建設(shè)策略

2.1 對底層硬件感應(yīng)層的有效建設(shè)策略

首先，對城市智慧環(huán)保體系建設(shè)順序的明確。在整體體系結(jié)構(gòu)建設(shè)過程中，需要從全局角度出發(fā)，建設(shè)底層硬件感應(yīng)層，其原理為我國生態(tài)環(huán)境是一個整體系統(tǒng)，各區(qū)域之間生態(tài)環(huán)境的變化都會引起連鎖反應(yīng)。若不同城市智慧環(huán)保體系中的底層硬件感應(yīng)層缺乏統(tǒng)一的建設(shè)標準，則會導(dǎo)致不同區(qū)域之間出現(xiàn)污染源擴散、缺乏開展環(huán)境協(xié)同治理等問題的出現(xiàn)。因此需要從全局角度看待這一問題、建設(shè)與規(guī)劃具有全國統(tǒng)一性、規(guī)范性的城市智慧環(huán)保體系硬件感應(yīng)層，才能實現(xiàn)將各智慧城市環(huán)保體系作為核心要素，構(gòu)建起全面性跨網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測與管理體系的目的，最大程度提高對環(huán)境管理資源的利用率。

此外，需要結(jié)合不同城市生態(tài)環(huán)境的實際情況，選擇適當?shù)挠布袘?yīng)監(jiān)測設(shè)備的安裝配置位置。例如將硬件感應(yīng)監(jiān)測設(shè)備安裝在現(xiàn)有工業(yè)廠房、污水處理廠等污染物大量積聚與產(chǎn)生的區(qū)域中，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建起底層硬件感應(yīng)層。因此，也需要對GPS技術(shù)等進行靈活應(yīng)用，精確鎖定城市管理區(qū)域中各處環(huán)境污染源頭。

其次，對現(xiàn)有各項資源進行合理調(diào)動。在城市智慧環(huán)保體系構(gòu)建模式中，需要在不同城市現(xiàn)有環(huán)境管理資源的基礎(chǔ)上，針對性組建底層硬件感應(yīng)層，從而在充分保障城市智慧環(huán)保體系運行效率的基礎(chǔ)上，有效控制體系建設(shè)成本。

第三，構(gòu)建信息反饋與對外感知系統(tǒng)。近年來，環(huán)境保護問題已逐漸成為社會熱門話題，得到了社會各界的廣泛關(guān)注。為進一步提高城市智慧環(huán)保體系的管理水平及效率，也需要構(gòu)建信息反饋機制，適當放寬底層硬件感應(yīng)層的控制權(quán)限。例如，城市居民可通過自身移動硬件設(shè)備，實時向城市智慧環(huán)保體系傳輸各類環(huán)境污染問題與監(jiān)測數(shù)據(jù)。

2.2 對中層網(wǎng)絡(luò)傳輸層的有效建設(shè)策略

在城市智慧環(huán)保體系整體框架結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)傳輸層是其中的核心樞紐，發(fā)揮著將硬件感知設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)向上傳輸，將頂層結(jié)構(gòu)所制定、下達各項控制指令向下傳輸?shù)闹匾獞?yīng)用職責。在一定程度上講，中層網(wǎng)絡(luò)傳輸層結(jié)構(gòu)的組建合理性，直接影響到整體城市智慧環(huán)保體系的管理水平、運行效率。

（1）整合現(xiàn)有資源。中層網(wǎng)絡(luò)傳輸層的組建成本較高，需要構(gòu)建配套的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)等系統(tǒng)。因此需要在城市現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)傳輸資源的基礎(chǔ)上（如寬帶網(wǎng)絡(luò)、通信樞紐等），對各項配套子系統(tǒng)進行構(gòu)建，以控制城市智慧環(huán)保體系的建設(shè)成本。

（2）在合理范圍內(nèi)，最大程度提高中層網(wǎng)絡(luò)傳輸層的覆蓋面積。在生態(tài)環(huán)境治理工作中，任何環(huán)境污染問題的出現(xiàn)都會引起連鎖反應(yīng)。因此，唯有開展全面性的環(huán)境管理工作，才能做到對各類生態(tài)環(huán)境污染問題的有效規(guī)避。因此不但需要在城市管理轄區(qū)內(nèi)的任何區(qū)域中配置安裝足量的硬件感知監(jiān)測設(shè)備，也需要同時將中層網(wǎng)絡(luò)傳輸層的覆蓋范圍進行擴大，確保將各類硬件設(shè)備的監(jiān)測信息進行實時、穩(wěn)定傳輸。具體來講，則是在城市管理轄區(qū)內(nèi)的任何區(qū)域（包含人煙稀少區(qū)域、無人區(qū)等）覆蓋環(huán)保網(wǎng)絡(luò)傳輸體系。

（3）針對性開發(fā)對外開放的網(wǎng)絡(luò)傳輸軟件。為最大程度提高城市智慧環(huán)保體系的管理水平與運行效率，不但需要適當開放底層硬件感知層的對外權(quán)限，也需要開發(fā)配套的對外網(wǎng)絡(luò)傳輸軟件。城市市民可基于這一對外環(huán)保網(wǎng)絡(luò)傳輸軟件與自身配置的硬件移動設(shè)備，將所發(fā)現(xiàn)的環(huán)境污染等問題以可視化圖像、視頻的形式進行傳輸，并保障智慧環(huán)保體系得到來自城市市民的實時監(jiān)督。

（4）構(gòu)建配套的網(wǎng)絡(luò)傳輸安全防護體系。在各項硬件感知設(shè)備所傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)以及下達各項管理指令中，都包含著我國地理環(huán)境、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、生態(tài)環(huán)境實時情況等具有高度保密性的數(shù)據(jù)信息，如若被不法分子獲取，極有可能對國家安全造成嚴重損害。因此也需要在中層網(wǎng)絡(luò)傳輸層中構(gòu)建配套的信息安全防護體系。

2.3 對頂層系統(tǒng)應(yīng)用層的有效建設(shè)策略

在頂層系統(tǒng)應(yīng)用層結(jié)構(gòu)中，主要由大數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、綜合信息發(fā)布平臺、辦公處理、決策支持與智慧環(huán)境展示平臺五部分構(gòu)成，該結(jié)構(gòu)層的運行原理與主要職責為將所監(jiān)測、傳輸?shù)沫h(huán)境實時情況在云平臺之上進行全面展示，并在此基礎(chǔ)上組建附屬的電子信息數(shù)據(jù)庫，對各項環(huán)境監(jiān)測信息、所下達環(huán)境管理指令與制定計劃進行匯總保存，并對環(huán)境的實時情況開展自動化數(shù)據(jù)分析工作。在檢測到環(huán)境異常問題與生態(tài)環(huán)境污染問題時，系統(tǒng)進行自動報警，隨后管理人員采取相應(yīng)問題解決策略。

（1）組建獨立數(shù)據(jù)中心。由于城市智慧環(huán)保體系中各項數(shù)據(jù)與下達指令都具有較高程度的潛在價值與保密需求，因此，需要重點組建獨立運行的電子數(shù)據(jù)管理庫，對各項環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、指令信息與計劃進行自動保護、分析，并對不同相關(guān)部門與管理人員放開適當程度的查閱權(quán)限。

（2）組建統(tǒng)一的環(huán)境管理平臺，以實現(xiàn)不同部門機構(gòu)之間開展生態(tài)環(huán)境協(xié)同治理工作。例如在該平臺中增設(shè)數(shù)據(jù)庫在線查閱功能、在線數(shù)據(jù)傳輸與溝通功能、各項管理指令自動下達功能等。而在各類企業(yè)辦理與環(huán)境相關(guān)的審批業(yè)務(wù)時，也需要借助于該環(huán)境管理平臺的對外開放端口進行提交審批報告、下達批復(fù)指令。

（3）構(gòu)建信息分級保密機制。在城市智慧環(huán)保體系運行過程中，不同數(shù)據(jù)信息的保密需求與潛在價值均有所不同。為在充分保障信息保密需求的基礎(chǔ)上，最大程度提高城市智慧環(huán)保體系的運行效率，也需要構(gòu)建信息分析保密機制。針對不同信息數(shù)據(jù)的保密需求進行分級保密，此外根據(jù)不同部門機構(gòu)、人員的工作崗位與行政級別，賦予其一定的管理權(quán)限與數(shù)據(jù)查閱權(quán)限。同時，也需要構(gòu)建風險識別機制，定期對數(shù)據(jù)安全系數(shù)進行分析，并提前針對性制定各項保密措施。

3 結(jié)語

對智慧環(huán)保體系的建設(shè)是發(fā)展智慧城市的主要途徑與必由之路。智慧環(huán)保能夠充分利用各種信息技術(shù)，包括GIS技術(shù)、云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)等，對城市生態(tài)信息數(shù)據(jù)深入分析和研究，對城市生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展變化趨勢進行科學預(yù)測，制定出有效的城市生態(tài)政策。因此，應(yīng)采取正確的智慧環(huán)保體系建設(shè)措施，構(gòu)建起直觀化、清晰化的體系框架結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)由我國“數(shù)字環(huán)?！毕颉爸腔郗h(huán)?！钡霓D(zhuǎn)變，為智慧城市的建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)，從根源上解決環(huán)境惡化這一“大城市病”。