生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)引領(lǐng)下的智慧環(huán)保體系構(gòu)建

徐改花

（江蘇三希科技股份有限公司 江蘇南京 210002）

0 引言

生態(tài)環(huán)境保護既是發(fā)展問題，也是民生問題。現(xiàn)階段，我國生態(tài)環(huán)境保護工作取得了歷史性成就，但也面臨著急迫的環(huán)境質(zhì)量改善任務(wù)、目標(biāo)考核責(zé)任以及日益復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境保護壓力等新形勢，以往的傳統(tǒng)監(jiān)管模式受到了環(huán)境信息化帶來的新挑戰(zhàn)，在發(fā)現(xiàn)問題、分析成因、精準(zhǔn)施策等方面難以滿足當(dāng)前環(huán)境管理需求［1-2］。近年來，隨著云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，迫切需要利用新技術(shù)破解當(dāng)前生態(tài)環(huán)境保護難題，助力改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，使生態(tài)更美好、經(jīng)濟更健康發(fā)展，這是當(dāng)前社會形勢下利用現(xiàn)代信息技術(shù)推進生態(tài)環(huán)境保護科學(xué)決策和環(huán)境治理能力現(xiàn)代化的重要手段［3-5］。

“智慧環(huán)?！睂⒒ヂ?lián)互通、協(xié)調(diào)一致的理念與以生態(tài)環(huán)境多元感知技術(shù)和“互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)”技術(shù)為代表的智慧化手段相結(jié)合，立足于治理主體多元化、治理工具智能化和治理決策科學(xué)化，為污染防治與生態(tài)環(huán)境保護提供了新的思路［6-8］，成為當(dāng)前解決區(qū)域環(huán)境問題的新趨勢。本文介紹的 “智慧環(huán)保體系”基于生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)技術(shù)框架進行構(gòu)建，圍繞生態(tài)環(huán)境綜合管理與科學(xué)決策，以改善環(huán)境質(zhì)量為目標(biāo)，在構(gòu)建大數(shù)據(jù)資源中心的基礎(chǔ)上，注重典型業(yè)務(wù)場景應(yīng)用及領(lǐng)導(dǎo)決策創(chuàng)新應(yīng)用，提升環(huán)境管理精細化與智慧化水平，以期為全國各地建設(shè)智慧環(huán)保提供參考。

1 智慧環(huán)保架構(gòu)設(shè)計

智慧環(huán)保結(jié)合生態(tài)環(huán)境信息發(fā)展需求，本著開放、融合的理念進行頂層設(shè)計，以信息安全、運行管理和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范三大體系作為基礎(chǔ)保障，充分運用先進技術(shù)手段，構(gòu)建出智慧環(huán)保整體運行體系（見圖1），形成了“源頭防控、過程管控、綜合治理、全民共治”的管理格局，全面提升生態(tài)環(huán)境監(jiān)管能力、科學(xué)決策能力和公共服務(wù)能力。

圖1 智慧環(huán)保架構(gòu)設(shè)計

2 智慧環(huán)保體系建設(shè)

智慧環(huán)保體系建設(shè)主要包括生態(tài)環(huán)境感知網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)資源中心、典型業(yè)務(wù)場景應(yīng)用、領(lǐng)導(dǎo)決策創(chuàng)新應(yīng)用以及智慧門戶等5 部分內(nèi)容。

2.1 生態(tài)環(huán)境感知網(wǎng)絡(luò)

主要依托傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、4G/5G、衛(wèi)星定位等技術(shù)，構(gòu)建生態(tài)環(huán)境“大監(jiān)測”格局，通過環(huán)境實時感知監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，采集空氣、地表水、污染源、輻射、危廢等環(huán)境信息，對重點監(jiān)管區(qū)域及企業(yè)實施視頻監(jiān)控和智能化遠程監(jiān)控，對采集的各種環(huán)境信息進行智能診斷、分析、預(yù)警等，實現(xiàn)覆蓋水、氣、聲、渣、輻射等的天、地、空一體化的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測傳輸網(wǎng)，為智慧環(huán)?！皽y得準(zhǔn)、傳得快”奠定良好基礎(chǔ)。

2.2 大數(shù)據(jù)資源中心

利用高性能計算分析等手段，對跨地域、跨行業(yè)的海量生態(tài)環(huán)境業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行有效地整合、治理、存儲、分析、管理、監(jiān)控、共享、交換等，實現(xiàn)“數(shù)據(jù)全面互聯(lián)共享”，為智慧應(yīng)用提供支撐。

通過進一步增強數(shù)據(jù)管理功能，構(gòu)建了完善的數(shù)據(jù)存儲與計算體系、治理與服務(wù)體系、分析與安全體系。提供了多樣化數(shù)據(jù)采集工具，梳理了生態(tài)環(huán)境下的大數(shù)據(jù)脈絡(luò)，滿足了多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的分布式存儲要求及場景化分布式數(shù)據(jù)計算分析要求，實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)安全性、隱私、性能以及監(jiān)管的定制化管理。

該中心依托基礎(chǔ)設(shè)施云平臺，構(gòu)建了以元數(shù)據(jù)驅(qū)動的一體化數(shù)據(jù)管控體系，以元模型驅(qū)動理念為主線，定義數(shù)據(jù)采集、加工、應(yīng)用等過程的規(guī)范化和質(zhì)量控制方式，完成現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的全面整合。以現(xiàn)有環(huán)境信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源為基礎(chǔ)，完成國家部委環(huán)境數(shù)據(jù)、市環(huán)境數(shù)據(jù)、委外辦局環(huán)保數(shù)據(jù)和網(wǎng)站環(huán)境輿情數(shù)據(jù)的統(tǒng)一規(guī)劃和管理，提高數(shù)據(jù)資源的動態(tài)容量管理能力；厘清數(shù)據(jù)資源脈絡(luò)，形成規(guī)范的資源目錄體系，提高智慧分析的數(shù)據(jù)支撐能力。

2.3 典型業(yè)務(wù)場景應(yīng)用

（1）大氣環(huán)境綜合管理。依托大氣環(huán)境感知監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)大氣環(huán)境綜合管理系統(tǒng)。通過采集各類大氣監(jiān)測數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對空氣質(zhì)量、揮發(fā)性有機物（VOCs）、顆粒物在線源解析、餐飲油煙、揚塵等的全面監(jiān)測監(jiān)管，同時對區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量進行綜合分析。通過多源數(shù)據(jù)的交互應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)影響大氣環(huán)境質(zhì)量的污染源頭，有效提升區(qū)域大氣環(huán)境監(jiān)管水平，為打贏區(qū)域藍天保衛(wèi)戰(zhàn)提供信息化支撐。

（2）水環(huán)境綜合管理。依托水環(huán)境感知監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的自動監(jiān)測數(shù)據(jù)和手工監(jiān)測數(shù)據(jù)，建設(shè)水環(huán)境綜合管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對地表水、地下水和城市黑臭水體等水環(huán)境水質(zhì)全方位監(jiān)測與管理，有效提升區(qū)域水環(huán)境監(jiān)測監(jiān)管水平；在全面整合水環(huán)境監(jiān)測信息基礎(chǔ)上，對區(qū)域環(huán)境水質(zhì)量進行綜合分析，明確水質(zhì)變化情況；同時利用遙感監(jiān)測技術(shù)，主動識別海洋污染（滸苔、綠藻）等環(huán)境問題；提升區(qū)域水環(huán)境預(yù)測預(yù)警能力，研判水質(zhì)狀況及變化趨勢，為區(qū)域水污染防治提供信息化支撐。

（3）污染源綜合管理。依托污染源監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，創(chuàng)新污染源監(jiān)管模式，對排污企業(yè)實施全過程管控。通過摸清企業(yè)核心管理維度，建立對企業(yè)“生產(chǎn)、治污、排放”等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的監(jiān)測，將污染源在線監(jiān)測、配電監(jiān)測、工況監(jiān)控、水質(zhì)自動采樣、動態(tài)管控等多種手段相結(jié)合，推進排污單位完善監(jiān)管手段。探索使用視頻連線、無人機、衛(wèi)星航拍、走航監(jiān)測、高空視頻監(jiān)控等新型監(jiān)管執(zhí)法手段，實現(xiàn)“全方位物聯(lián)監(jiān)控”“多維度精準(zhǔn)預(yù)警”“前中后三管齊下”“全流程閉環(huán)管理” 的企業(yè)非現(xiàn)場監(jiān)管執(zhí)法新模式，提升環(huán)境執(zhí)法效能。

（4）機動車環(huán)境綜合管理。依據(jù)《柴油貨車污染治理攻堅戰(zhàn)行動計劃》和各省市機動車污染監(jiān)管要求，建設(shè)“天地車人”一體化的機動車環(huán)境綜合管理系統(tǒng)。利用機動車路檢路測、固定檢測、道路遙感監(jiān)測、入戶監(jiān)督抽測、重型柴油車排放遠程智能監(jiān)控、排放檢驗機構(gòu)聯(lián)網(wǎng)等手段，對柴油車開展全天候、全方位的排放監(jiān)控。并以車輛為主線關(guān)聯(lián)車輛遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)、車輛檢查數(shù)據(jù)、車輛檢測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)車輛信息的全方位掌握。

（5）應(yīng)急響應(yīng)與處置。結(jié)合環(huán)境污染防治情況，根據(jù)環(huán)境預(yù)警信息，對重污染天氣下或重大節(jié)日保障期間的任務(wù)，如企業(yè)限產(chǎn)以及環(huán)境突發(fā)事件進行應(yīng)急響應(yīng)，制定和完善應(yīng)急處置事項的決策，并進行應(yīng)急處置效果評估，達到環(huán)境預(yù)防、預(yù)警、應(yīng)急處置和事后評估一體化管理的目的。

（6）社會公共服務(wù)管理。建設(shè)社會服務(wù)管理平臺，為公眾、排污單位、環(huán)保運維單位了解環(huán)保、關(guān)心環(huán)保、參與環(huán)保提供信息化支撐和便捷化渠道。

2.4 領(lǐng)導(dǎo)決策創(chuàng)新應(yīng)用

通過全面整合環(huán)境數(shù)據(jù)資源，以環(huán)境質(zhì)量改善為目標(biāo)、以生態(tài)預(yù)警指標(biāo)為牽引、以決策與閉環(huán)處理為主線、以智能分析與預(yù)測為支持，構(gòu)建面向全局領(lǐng)導(dǎo)用戶的全景式?jīng)Q策指揮中心和面向全業(yè)務(wù)部門的預(yù)警處置中心，形成任務(wù)制定、現(xiàn)狀分析、預(yù)評估、會商、任務(wù)分解、跟蹤反饋、效果評價與策略優(yōu)化的管理閉環(huán)?；诰W(wǎng)格化的管理格局，明確智慧感知的監(jiān)測區(qū)域、部門人員的管理區(qū)域、責(zé)任區(qū)域。一方面可以實時動態(tài)反映環(huán)境質(zhì)量狀況及變化趨勢，對目標(biāo)達成欠缺指標(biāo)進行影響分析、明確目標(biāo)差距及問題進行動態(tài)預(yù)警；另一方面將各類監(jiān)測報警、分析預(yù)警、環(huán)保信訪、環(huán)保舉報等信息統(tǒng)一接入進行智能研判分析，生成相應(yīng)的環(huán)境處置任務(wù)事件，對其進行統(tǒng)一管理并實現(xiàn)處置智能化支持，并對環(huán)保責(zé)任單位和工作人員進行科學(xué)考核評價，讓生態(tài)環(huán)境職能部門“用數(shù)據(jù)說話，用數(shù)據(jù)決策，用數(shù)據(jù)管理”，提高環(huán)境形勢分析與決策能力，為環(huán)境治理提供決策依據(jù)。

另外，對突發(fā)環(huán)境事件進行刻畫，形成完整的數(shù)據(jù)畫像，結(jié)合國內(nèi)外先進的環(huán)境分析模型和處置技術(shù)庫，利用人工智能強大的“自學(xué)能力”為環(huán)境應(yīng)急“事前-事中-事后”全過程提供不斷優(yōu)化的智能決策方案，實現(xiàn)智能識別、精準(zhǔn)定位、態(tài)勢模擬、指揮調(diào)度、趨勢預(yù)測和準(zhǔn)確處置等功能，為用戶提供智能化決策支持，全面提高政府預(yù)防和妥善處置突發(fā)事件的能力。

2.5 智慧門戶

智慧門戶包括WEB 門戶及移動門戶，采用分級角色視角的思想，根據(jù)用戶的屬性、關(guān)注點等，為政府用戶、環(huán)保用戶、社會用戶和企業(yè)用戶分別定制不同的個性化展示內(nèi)容，提供個人工作臺、環(huán)保智庫、消息推送等功能，同時配備App 移動應(yīng)用，方便各類環(huán)保業(yè)務(wù)人員及領(lǐng)導(dǎo)通過電腦及手機等多渠道及時接收信息并直接參與環(huán)保業(yè)務(wù)管理，保證各部門之間溝通銜接順暢。

3 結(jié)語

實踐證明，大數(shù)據(jù)支撐下全社會參與的“智慧環(huán)保”體系為促進生態(tài)文明建設(shè)提供了動力，為提高生態(tài)環(huán)境治理能力、完善生態(tài)環(huán)境治理體系提供了保障，為經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展注入了活力。建設(shè)“智能環(huán)?！逼脚_，結(jié)合了現(xiàn)有的信息資源、管理資源和服務(wù)資源，完善了覆蓋整個監(jiān)管區(qū)域的環(huán)境管理機制，極大地提升了區(qū)域生態(tài)環(huán)境感知、預(yù)警、分析、管理、決策各環(huán)節(jié)的精細化與智慧化水平，為區(qū)域智慧環(huán)保平臺建設(shè)提供了整體解決方案和典型業(yè)務(wù)應(yīng)用場景，構(gòu)建出 “橫向到邊、縱向到底”的生態(tài)環(huán)境保護監(jiān)管新格局。