“智慧環保”助力數字環保智慧化

張 穎，何貞銘

（長江大學地球科學學院，湖北 武漢430100）

隨著中國環保行業的不斷發展，人們有效積累基礎數據，不斷利用先進的科學技術進行相關系統的深入開發，不斷拓展和延伸“數字環保”，復雜條件下的信息拾取和有效信息甄別問題逐步顯現，原有城市治理模式和體系缺乏有效的信息識別技術[1]，因此，利用智慧化管理手段、融合新一代信息技術成為環境管理的必由之路。新技術使數據的采集、傳輸、管理、應用逐漸智慧化，基礎數據的準確性和前瞻性都有了很大進步，“智慧環保”應運而生[2]。

“數字環保”是“智慧環保”的基礎，與傳統的環境保護模式相比，數字化、網絡化和智能化成為“智慧環保”的基礎。“智慧環保”充分發揮了新一代信息技術的優勢，以信息技術為核心，物聯網為基礎，利用AI技術和云計算等新一代信息技術[3]，將智能化軟硬件系統融入到城市環境的治理中，提升城市環境監測效率和城市居民生活質量，以此推動城市治理現代化，優化城市環境。

1 從數字到智慧

1.1 數據新變革

環保部門有大量數據，但是對于數據內在意義及數據關聯性的挖掘和整理尚不充分，由于使用范疇不同導致數據標準和數據格式要求不盡相同，因此數據孤島化現象嚴重，根據獲取到的環保數據不易進行信息資源整合，數據無法被有效利用。智慧環保充分利用大數據和云計算技術，滿足環境數據的分類與整合要求，動態監管環境信息，保障環境信息數據管理高效。

1.2 業務新發展

“數字環保”基于信息數字化，通過城市信息化提升服務質量和服務效率，主要強調環保決策形式以及數據的自動化采集與管理，注重信息技術的作用。在此基礎上，智慧環保更加強調整合信息平臺，實現更廣泛更深入的人與物的智能互動，更加側重數據的挖掘與決策，注重應用與服務，體現以人為本的智能化服務。例如利用新一代信息技術，可以通過環境信息建模對環境進行實時模擬，分析和預測環境發展，制訂緊急情況下的預警方案，有效監管環境，為環境保護提供輔助決策。

1.3 公共服務新方式

智慧環保強調以人為本，注重人的參與和感受，因此結合物聯網和移動互聯網技術，可以將更多的信息與民眾共享，讓更多的人參與到環保工作中，例如開發E—環保系統，滿足全民參與環保和相關部門業務管理的需要，為環保機構、政府各部門、企業、公眾等提供環境生態信息服務，促進環保治理企業和排污企業的合作；也可以通過與群眾互動，提高公眾環保意識，有效杜絕環境破壞；還能提供政民互動，為公眾參與環境監督提供便捷渠道。

2 新一代信息技術助力智慧環保

2.1 大數據

大數據是海量無序數據的集合[4]，包括結構化、半結構化和非結構化數據，具有大量、高速、多樣、價值、真實性5個顯著特點，大數據作為一種多樣化的信息資產，經過特殊處理后具有更強的決策力。將大數據應用于智慧環保中[5]，用戶可以采集、錄入、整理和歸納海量環境數據，并對高增長率和多樣化的環境數據開展智能分析，為污染源生命周期過程建模，將環境綜合管理業務數據、環保行政管理綜合數據、環境規劃綜合數據的管理、歸檔成果資料等海量異構數據進行統一整理和融合，實現數據共享和統一管理。

2.2 云計算

云計算以互聯網為中心，在網站上提供快速且安全的云計算服務與數據存儲，讓每個使用互聯網的人都可以使用網絡上的龐大計算資源與數據中心。云計算和大數據相輔相成，大數據必須依托云計算的分布式處理、分布式數據庫和云存儲進行數據處理。云計算在環保領域可以對海量環境數據進行分布式數據挖掘，進行資源監控與管理，為總量減排、環境管理、環境執法等提供科學、準確、及時、有效的數據，同時監測環境治理效果，動態更新治理方案，優化環保布局，在減少軟硬件設備資源投入的前提下，在虛擬平臺中分配資源[6]。

2.3 5G智能終端

“萬物互聯”是5G時代最基本的定義，除手機、數據卡終端外，還包含多種形態的智能終端，通過多種物質連接，既能面向家庭和個人，也能面向行業。“數字環保”強調信息數字化和仿真性，將環保信息在網絡上虛擬化，因此數據結構較為單一。“智慧環保”利用5G智能終端將單一的文本結構轉化為圖片、音頻、視頻和多媒體等數據結構，將單一要素轉變為全要素數據，建立高運行速度、大儲備容量和低時延的傳輸通道，保障環保信息快速共享與便捷服務，豐富不同用戶的體驗感受。

2.4 人工智能（AI）

人工智能是通過計算機程序來呈現人類智能的技術。人工智能的快速發展，使機器能夠勝任一些需要人類智能才能完成的復雜工作。在環保領域應用AI技術，可以有效減少環保成本，降低危險發生率，對高污染和偏遠區域進行巡邏和治理。利用AI的物品識別與分析技術，可以進行污染物分析，識別出不能丟棄、填埋或焚燒的污染物；利用AI的面部識別技術可以協助警方抓捕破壞環境的違法分子。將人工智能和5G技術融合，有助于提升環境信息監測能力、環境數據傳輸能力、環境現狀治理能力及環境保護應急管理能力等，從而提高決策水平。

2.5 互聯網

借助上文所述技術，可以構建一個全方位、多角度、多層次的立體化環境監測網絡，提供污染源追蹤[7]、時間信息動態展示、實時狀態報告等信息；動態掌握污染治理的執行情況，并提供異常預警的技術支撐，實時監測生產設施和污染治理，直觀描述空間內容，為污染防治與監管工作提供數據支撐和決策支持，從而合理配置資源。

3 智慧環保發展方向

3.1 應對快速城市化帶來的環境問題

中國前期的城市化發展偏重于城市發展的數量和規模，忽略了環境和生態資源的保護，造成了一定程度的環境污染和環境破壞，資源過度開發利用、資源利用率低、不可再生資源日趨短缺、土地資源和水資源短缺、住房拆遷建設產生大量固廢垃圾等使得生態環境遭到嚴重破壞。智慧環保可以通過管理和技術手段，加強污染物的治理和監管[8]，控制污染物排放標準，建立與城市化水平相當的環保基礎設施，加快生態修復進度，改善生態環境。逐漸消除城市化發展所帶來的生態環境問題，讓城市建設與環境保護和諧發展。

3.2 構建多元化治理體系

智慧環保可以完善生態環境保護經濟政策體系，在環境保護稅、生態補償等方面加快腳步，解決環境資源產權不明確等問題；健全生態環境保護法治體系，保障生態環境治理有法可依；建立生態環境保護監管體系，盡快建設天地空一體的現代化生態環境監測網絡，保證全面覆蓋[9]，動態監管；同時建立健全生態環境社會監督體系，通過環保宣傳和部分資源信息共享，將群眾拉入環境保護監督工作中，為各類環境社會主體提供多元化的參與平臺和機制，有利于保障社會組織和公眾的參與權和監督權，大家共同參與、共同建設綠色和諧的美麗中國。

3.3 甄別數據信息，高效資源共享

智慧環保能夠提供數據統一存儲與管理，實現數據統一質量控制，確保數據資源高效整合，提供統一的環境數據和地理信息共享服務，充分利用現有資源進行數據深挖掘分析并建立集中數據發布信息門戶，實現環保基礎數據、地理信息數據和業務數據的共享，為其他業務系統提供豐富的數據支撐。全面提高環境數據管理水平，極大增強環境數據共享服務能力，為環境管理、政府決策、環境信息公開提供全面的多層次的環境數據服務。

3.4 提升監管質量和綜合決策能力

智慧環保可以在環境質量監測與評估、污染源監控、排污口監測與管理、環境應急管理和指揮、環境信息審核與發布等方面為環保行政部門提供監管和審查手段，幫助環保部門提升業務能力。提供新鮮的一手數據，提供行政處罰依據，有效提高環保部門的管理效率，解決人員缺乏與監管任務繁重的矛盾。利用科學技術提高管理水平，實現環保移動執法，實現對污染源企業的監管執法，實現對環境質量的監管，實現對環保數據、具體業務信息的管理維護，從而提高工作效率。

4 結束語

綜上所述，智慧環保在數字環保的基礎上真正實現了環保數據、經驗、成果的共享。更加注重人的參與，強調人的主導作用，是數字環保的轉型升級。隨著中國城市化、信息化腳步不斷加快，智慧環保推動以移動互聯網、云計算、大數據、物聯網、5G等新一代信息技術與生態文明建設深度融合，在生態環境質量的監測與評價、及時分析與預警、面對自然災害的應急反應能力等方面取得重大進展，推動信息化基礎設施建設，使生態環境治理科學化、精準化。