“智慧環(huán)保”物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)總體框架研究

劉旭東

(淮北市環(huán)境保護監(jiān)測站,安徽淮北 235000)

“智慧環(huán)保”物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)總體框架研究

劉旭東

(淮北市環(huán)境保護監(jiān)測站,安徽淮北 235000)

在簡述“智慧環(huán)保”基本理念的基礎(chǔ)上,分析了目前環(huán)境保護信息工作存在的問題,并結(jié)合應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的最新發(fā)展成果,闡述了建設(shè)智慧環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的總體框架。

智慧環(huán)保;物聯(lián)網(wǎng);環(huán)境信息化

隨著構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會被確定為國民經(jīng)濟與社會發(fā)展中長期規(guī)劃的一項戰(zhàn)略任務(wù),國家對環(huán)境保護的重視程度日益提高。目前我國社會經(jīng)濟不斷深入發(fā)展,環(huán)保問題越來越復(fù)雜,對環(huán)保工作的要求也日益提高,傳統(tǒng)的環(huán)境管理方式已經(jīng)難以滿足環(huán)境管理和社會公眾的需求。借助信息技術(shù)工具對環(huán)境進行監(jiān)測和監(jiān)控已成為人們共識。

我國在2013年創(chuàng)建103個“智慧城市”,在環(huán)保領(lǐng)域中充分利用各種信息通訊技術(shù),來感知、分析、整合各類環(huán)境保護信息,對各種需求做出智能來響應(yīng),使環(huán)境決策更加切合環(huán)境發(fā)展的需要,“智慧環(huán)保”應(yīng)運而生。

1 “智慧環(huán)保”的基本理念及意義

“智慧環(huán)保”的基礎(chǔ)是物聯(lián)網(wǎng)。基于“數(shù)字環(huán)保”平臺和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的深入發(fā)展,構(gòu)建環(huán)保領(lǐng)域覆蓋全國的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),是實現(xiàn)由“數(shù)字環(huán)保”向“智慧環(huán)保”轉(zhuǎn)化的第一步。在全國選擇基礎(chǔ)較好的地區(qū)開展“智慧環(huán)保”試點,建立環(huán)境物聯(lián)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),實時采集污染源數(shù)據(jù)、水環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)、空氣環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)、噪聲數(shù)據(jù)等環(huán)境信息,對重點地區(qū)、重點企業(yè)實施智能化遠程監(jiān)測,對各種環(huán)境信息進行智能分析,將為“智慧環(huán)保”的全面推進奠定良好基礎(chǔ)。

“智慧環(huán)保”從概念的形成到全社會的參與,是當(dāng)代信息技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,也為新時期環(huán)境保護的科學(xué)發(fā)展提供了嶄新的思路。物聯(lián)網(wǎng)是繼互聯(lián)網(wǎng)之后的又一次技術(shù)革命,是新時期環(huán)境信息化發(fā)展的必然趨勢[1]6-7。“智慧環(huán)保”充分利用物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)以感知為先、傳輸為基、計算為要、管理為本,構(gòu)建環(huán)境與社會全向互聯(lián)的智慧型環(huán)保感知網(wǎng)絡(luò),率先實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測與監(jiān)控的現(xiàn)代化和智能化,率先實現(xiàn)環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化,率先探索環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè),達到“測得準(zhǔn)、傳得快、算得清、管得好”的智慧環(huán)保總體目標(biāo),對于提高環(huán)境與發(fā)展的綜合決策能力,提升環(huán)境監(jiān)管的現(xiàn)代化水平,構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會,實現(xiàn)環(huán)境保護的戰(zhàn)略目標(biāo)具有十分重要的意義。

2 “智慧環(huán)保”的相關(guān)支撐技術(shù)

通過現(xiàn)有的數(shù)字環(huán)保平臺,逐步構(gòu)筑起環(huán)保領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng),推動數(shù)字環(huán)保向“智慧環(huán)保”的轉(zhuǎn)變。借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)把傳感器和裝備嵌入到各種環(huán)境監(jiān)控對象(物體)中,通過超級計算機和云計算將環(huán)保領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)整合起來,實現(xiàn)人類社會與環(huán)境業(yè)務(wù)系統(tǒng)的整合,以更加精細和動態(tài)的方式實現(xiàn)環(huán)境管理和決策的“智慧”。由“智慧環(huán)保”的理念和建設(shè)內(nèi)容可以看出,若實現(xiàn)“智慧環(huán)保”必須有先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能GIS技術(shù)、云計算技術(shù)、天空一體化遙感監(jiān)測技術(shù)、海量數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)以及環(huán)境模型模擬技術(shù)等[2]。

3 “智慧環(huán)保”物聯(lián)網(wǎng)的總體框架

“智慧環(huán)保”物聯(lián)網(wǎng)的總體架構(gòu)包括：感知層、傳輸層、智慧層和服務(wù)層[2]10-11。人們在調(diào)查目前我國環(huán)境保護工作現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上,提出“智慧環(huán)保”應(yīng)包括“支撐平臺、感知系統(tǒng)、保障系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)”。

3.1 應(yīng)用支撐平臺

依托目前各地污染源監(jiān)控中心,應(yīng)用支撐平臺為各項環(huán)境保護業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供基礎(chǔ)功能支撐。建設(shè)并完善環(huán)境自動監(jiān)控系統(tǒng),基本實現(xiàn)區(qū)域環(huán)境質(zhì)量自動監(jiān)測和重點企業(yè)污染源在線監(jiān)控智能化、防控一體化,形成大氣自動站監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸、污染源治理設(shè)施在線監(jiān)控、環(huán)境執(zhí)法快速反應(yīng)等全方位環(huán)境監(jiān)控能力。人們通過信息系統(tǒng)的升級改造,逐步建設(shè)環(huán)境信息集成共享平臺及數(shù)據(jù)中心。

3.2 感知系統(tǒng)

建立天空地一體化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),包括即時采集污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境視頻監(jiān)控系統(tǒng)、地表水自動監(jiān)測系統(tǒng)、環(huán)境空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)、噪聲自動監(jiān)測系統(tǒng)等對社會環(huán)境進行實時、連續(xù)地在線監(jiān)控,準(zhǔn)確、即時地掌握污染源和環(huán)境質(zhì)量變化情況。

建立天空地一體化數(shù)據(jù)集成管理系統(tǒng)、智能信息發(fā)布系統(tǒng)實現(xiàn)多源信息的實時發(fā)布,形成“多方聯(lián)動、實時監(jiān)測、科學(xué)分類、快速反應(yīng)”能力。采用電子地圖支持GIS動態(tài)地理信息或圖層靜態(tài)地理信息,將數(shù)據(jù)融合,方便了管理者的操作,提高了系統(tǒng)的智能化程度水平。

3.3 保障系統(tǒng)

建立環(huán)境信息安全保障體系,覆蓋范圍包括各級環(huán)境信息系統(tǒng)及骨干網(wǎng)絡(luò)。其主要通過加強安全組織機構(gòu)的建設(shè)、日常安全管理制度的執(zhí)行以及安全防護技術(shù)手段的運用來建成安全域,保障各級環(huán)境信息業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的可靠運行。

3.4 應(yīng)用系統(tǒng)

3.4.1 污染源普查管理信息系統(tǒng)

建立污染源普查數(shù)據(jù)庫、動態(tài)采集更新和匯總統(tǒng)計系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析加工系統(tǒng),對污染源普查數(shù)據(jù)進行分析和匯總,定期發(fā)布污染源普查信息,為領(lǐng)導(dǎo)決策和社會公眾提供污染源普查數(shù)據(jù)服務(wù)。

3.4.2 污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)

繼續(xù)推進污染源自動監(jiān)控體系建設(shè)。積極完善市級和縣級監(jiān)控中心建設(shè),以國控、省控重點監(jiān)控企業(yè)為重點,在污染源集中地區(qū)逐步推進市級和縣級監(jiān)控中心建設(shè)。在現(xiàn)有的國控、省控重點監(jiān)控企業(yè)安裝總量控制污染物監(jiān)控設(shè)備,對全市的涉重企業(yè)安裝廢水廢氣在線監(jiān)測儀器設(shè)備,實施重金屬污染源自動監(jiān)控。

3.4.3 環(huán)境質(zhì)量自動監(jiān)測系統(tǒng)

在現(xiàn)有環(huán)境質(zhì)量自動監(jiān)測的基礎(chǔ)上,進一步加強環(huán)境空氣自動監(jiān)測、地表水水質(zhì)自動監(jiān)測、環(huán)境噪聲自動監(jiān)測等系統(tǒng)的建設(shè);建立監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),建設(shè)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測點位綜合數(shù)據(jù)庫,利用GIS發(fā)布區(qū)域環(huán)境質(zhì)量信息。

3.4.4 監(jiān)測數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)

建立環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)庫,并在數(shù)據(jù)和歷史信息的基礎(chǔ)上對環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)進行綜合分析與評價;建設(shè)環(huán)境質(zhì)量預(yù)警系統(tǒng),對環(huán)境質(zhì)量的變化及時發(fā)現(xiàn),提早預(yù)警。

3.4.5 輻射安全信息管理系統(tǒng)

建立電磁輻射設(shè)備信息管理系統(tǒng),了解各類電磁輻射設(shè)備與環(huán)境有關(guān)的基本信息,準(zhǔn)確把握電磁環(huán)境狀況。這對正確判斷電磁輻射環(huán)境形勢,科學(xué)制定電磁輻射環(huán)保政策有著積極的作用。

3.4.6 固體廢物和危險化學(xué)品管理系統(tǒng)

建立固體廢物和危險廢物基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫,構(gòu)建固體廢物和危險廢物管理平臺,利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和GIS空間信息技術(shù),實現(xiàn)固體廢物和危險廢物從產(chǎn)生、轉(zhuǎn)移到消亡的全過程監(jiān)控,大幅提升固體廢物監(jiān)督管理水平。

3.4.7 環(huán)境質(zhì)量模擬與評估系統(tǒng)

建設(shè)區(qū)域大氣、水等環(huán)境質(zhì)量動態(tài)模擬庫,為環(huán)境質(zhì)量模擬提供基礎(chǔ)依據(jù);運用信息技術(shù)手段建設(shè)環(huán)境質(zhì)量分析系統(tǒng),通過空氣污染擴散模型、水體污染擴散模型等分析功能,為相關(guān)人員提供決策依據(jù);建設(shè)環(huán)境質(zhì)量模擬分析專家?guī)煜到y(tǒng),結(jié)合模型庫和分析系統(tǒng),為環(huán)境管理人員提供決策支持。

3.4.8 環(huán)境應(yīng)急管理系統(tǒng)

建立GIS平臺、信息管理、資源調(diào)入、通訊集成、協(xié)同管理等綜合系統(tǒng),完成環(huán)境突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)、應(yīng)急處置及善后處理等過程環(huán)節(jié)的記錄、跟蹤、查詢和分析。建立環(huán)境應(yīng)急預(yù)案編制系統(tǒng)、評估系統(tǒng)和備案系統(tǒng),實現(xiàn)各類各級應(yīng)急預(yù)案的統(tǒng)一管理;建立環(huán)境應(yīng)急法律法規(guī)庫、應(yīng)急標(biāo)準(zhǔn)庫、應(yīng)急事件處置案例庫、應(yīng)急知識庫、應(yīng)急處置技術(shù)庫、應(yīng)急專家?guī)臁?yīng)急物資與人員管理庫和環(huán)境應(yīng)急信息資源庫;建立應(yīng)急監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),現(xiàn)場監(jiān)測人員通過GPS定位和現(xiàn)場監(jiān)測,及時將監(jiān)測數(shù)據(jù)、照片、視頻信息通過信息平臺反饋到環(huán)境應(yīng)急管理系統(tǒng);建立污染擴散模型和突發(fā)環(huán)境事件備案系統(tǒng),提供突發(fā)環(huán)境事件的處置建議與方案,為環(huán)境應(yīng)急處置提供科學(xué)依據(jù)。

4 結(jié)語

隨著環(huán)保科技的快速發(fā)展,“數(shù)字環(huán)保”必將被“智慧環(huán)保”所代替。通過“智慧環(huán)保”的建設(shè),傳統(tǒng)的環(huán)境保護管理模式必將發(fā)生翻天覆地的變化,即業(yè)務(wù)管理更加信息化,監(jiān)測數(shù)據(jù)管理更加集成化,環(huán)境保護更加智能化。

[1] 徐敏,孫海林.從“數(shù)字環(huán)保”到“智慧環(huán)保”[J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù),2011(4).

[2] 劉銳,詹志明,等.我國“智慧環(huán)保”體系建設(shè)探討[J].環(huán)境保護與循環(huán)經(jīng)濟,2012(10).

責(zé)任編輯：為恒

TP274

A

1671-8275(2014)01-0122-02

2013-11-12

劉旭東(1969-),男,安徽蕭縣人,淮北市環(huán)境保護監(jiān)測站高級工程師。研究方向：環(huán)境保護。