“環保物聯網不但要能一起站，還要能一起看、一起用”
——專訪山西省環保廳杜斌博士

文/王爾德，宋旭

“環保物聯網不但要能一起站，還要能一起看、一起用”
——專訪山西省環保廳杜斌博士

文/王爾德，宋旭

今年7月由國務院辦公廳發布的《生態環境監測網絡建設方案》，提出初步建成陸海統籌、天地一體、上下協同、信息共享的生態環境監測網絡。

“這就是環保物聯網的概念?！鄙轿魇…h保廳環境督察處副處長、副總工程師杜斌博士對《中國環境管理》分析，環保物聯網的建設，可改變傳統的管理方式，大大節約管理成本。

杜斌解釋，通過環保物聯網實時監測、過程監控、數據分析、決策支持等手段，可以增加和豐富環境信息數據，保證環境數據的真實性和時效性，從而為環境管理決策提供重要的科學支撐，代表了環境管理的先進方向。

杜斌認為，大數據下環保物聯網的形成過程，可以分為“服務器一起站”、“應用軟件一起看”、“所有數據一起用”三個階段，代表了硬件設備整合、應用管理軟件系統整合和數據互聯互通的三個階段。但由于管理改革的需求滯后于技術的進步，我們現在主要處于第一階段，即把服務器整合在一起的“一起站”階段。

環保物聯網的三個技術構成

《中國環境管理》：您如何理解“物聯網”這個概念？

杜斌：物聯網（The Internet of Things，IOT）是“物物相連的互聯網”，“物”就是使物體智能化；“聯”就是信息的傳輸；“網”就是建立網絡后的應用服務。它利用多種信息感知設備，按約定協議進行信息采集和傳輸，通過云計算等智能計算技術對海量的感知數據和信息進行分析處理，實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和決策管理。

物聯網由于具備全面感知與智能處理的特點，已經在我國環境監測、城市建設、交通運輸、食品衛生等多個領域逐步開展了廣泛應用。

《中國環境管理》：您如何理解“環保物聯網”這個概念？

杜斌：所謂“環保物聯網”是指在現有的環境質量自動在線監控、污染源自動在線監控的基礎上，引入物聯網和云計算等技術，來實現環境保護管理科學化、精細化和智能化。它既是物聯網發展的最佳切入點之一，也是國家“十二五”規劃確定的物聯網重點推進領域。從技術構成來看，物聯網分為感知層、網絡層和應用層三層。

在感知層方面，即對環境質量、污染源、風險源等三類重點環保監測對象進行感知，在相關區域布置大量感知節點，全面及時采集數據，形成天地一體化全覆蓋監測體系。

在傳輸層方面，即通過有線、無線、衛星等多種網絡，以及視頻、紅外、遙感、“3S”等多種技術手段，把采集到的環保數據信息迅速、準確地傳輸到各個環保應用子系統當中。

在應用層方面，即通過高性能計算、海量數據挖掘、智能分析等技術，對數據進行有效地處理并在各個相應子系統中發揮作用。

目前可以考慮到的、需要建立和完善的應用體系，比如包括：先進的環境質量評估考核和“聯防聯控”的防控體系，合理的生態資源管理測評與評估體系，針對全生命周期的全防全控一體化、環保業務智能化的管理體系，精準的污染減排和總量控制評價考核體系，有效的環境應急預警和應急處理機制體制。

為何建環?；ヂ摼W

《中國環境管理》：環保物聯網并非新概念，實際上國家已經出臺了很多政策。

杜斌：是的。2010年3月，時任國務院總理溫家寶在政府工作報告中提出加快物聯網的研發和應用。當年10月，國務院出臺的《關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》（國發〔2010〕32號）明確提出，要促進物聯網的研發和示范作用；11月，國家發改委出臺的《關于促進物聯網發展的初步考慮》，將環境保護作為物聯網的第一批示范應用領域。

隨后，國家出臺了一系列的關于物聯網的政策文件，其中專門提到環保物聯網的主要有三個文件。

第一，2011年10月，國務院出臺的《國務院關于加強環境保護重點工作的意見》提出：“加強物聯網在污染源自動監控、環境質量實時監測、危險化學品運輸等領域的研發應用，推動信息資源共享”。

第二，2013年2月，國務院出臺的《國務院關于推進物聯網有序健康發展的指導意見》（國發〔2013〕7號）提出推動物聯網“在節能環保等領域實現物聯網試點示范應用”。

第三，今年7月，國務院辦公廳出臺的《生態環境監測網絡建設方案》提出到2020年，全國生態環境監測網絡基本實現環境質量、重點污染源、生態狀況監測全覆蓋，各級各類監測數據系統互聯共享，監測預報預警、信息化能力和保障水平明顯提升，監測與監管協同聯動，初步建成陸海統籌、天地一體、上下協同、信息共享的生態環境監測網絡，使生態環境監測能力與生態文明建設要求相適應。

《中國環境管理》：在您看來，國家層面的環保物聯網取得了哪些進展？

杜斌：這就涉及到技術與管理的關系。從國家的角度來說，國家也正在試圖搭建一個中央、省、市、縣四級聯通的環保物聯網，試圖把各個業務版塊的數據系統整合在一起。

現在進展相對比較好的是國家環境質量監測和重點污染源，但它們往往并沒有集中到一個部門，比如說，環境質量監測數據在監測部門，污染源數據在環監部門。它們是兩個分開的、相對比較獨立的系統，沒有整合在一起。

從業務管理系統的角度來說，制定決策時可能需要使用環評數據，可能需要驗收的數據，也可能需要中間過程監測的數據，還需要日常監管執法的數據，只有多個相關數據集中起來，才能更好地做出決策。但現在這些數據卻是分散的，如果某一個環節沒有銜接上，就無法實現最佳決策。

因此，建設環保物聯網，需要積極探索物聯網技術、云計算、信息化、自動化技術等新技術在環境管理信息化領域的應用的同時，對現有各業務應用系統進行整合，對環境質量、水質（大氣）自動監測、污染源在線監控、環境統計、排污申報、排污收費、城市考核、環保行政許可等環境信息數據進行集中管理與共享，實現不同位置、不同格式的環境信息數據的共享和訪問，進而集成相關的業務數據，實現數據的綜合利用，從而達到規范業務應用系統建設，實現“一數一源，一數多用，數據共享”的目的，為環境管理決策和社會公眾提供信息服務與數據支持。

地方環保物聯網存在七大問題

《中國環境管理》：能否以地方實踐為例，談談當前地方物聯網建設存在的問題？

杜斌：根據我的多年觀察，環保物聯網建設還存在“小”、“少”、“短”、“散”、“淺”、“缺”、“愚”等七大問題，這是“十三五”期間進一步開展地方環保物聯網示范建設需要解決的重點問題。

首先，“小”——物聯網監控規模偏小，覆蓋面不廣。

環境質量監測的規模偏小，不能全方位把握環境質量狀況。例如，山西省建成了覆蓋全省的空氣質量自動監測站，但布點范圍有限，監控點密度有待提高，缺乏對重點工業園區和環境敏感區域（如城中村、重點公共場所）等地環境空氣質量的監管；再如，盡管建成了一些地表水環境自動監測站，但難以適應當前迅速發展的水環境管理的需求，特別是對跨省界、市界、流域、區域水環境管理與定量化生態補償的要求。

污染源監控的規模偏小。比如，并非所有的重點污染源都實施污染排放量在線監控，開展視頻監控企業數目不多，監測的指標也有限，要想全面了解污染源排放情況，增加監控點位和范圍勢在必行。

就實時聯網的物聯網監管的覆蓋面而言，生態環境質量、土壤、地下水、飲用水等環境監管仍有空缺，重金屬、持久性有機污染物監管存在空白。

其次，“少”——監測頻次少，監控指標少，保障機制少。

數據采集周期長，難以適應環境管理的需求。污染源普查及動態更新數據、環境統計數據都是每年采集一次，以年為頻率的信息更新周期較難適應當前逐步深入的以總量為抓手的環境管理業務。目前除了現有污染源和環境質量自動監控實現了24小時獲取監測數據外，大部分環境監測數據的獲取往往是以季度或者年度為單位的，難以滿足環境管理的要求。

從監控指標來看，“十一五”總量考核的兩項基本污染物指標已經基本實現實時監控。“十二五”期間，國家在總量控制領域，新增了氨氮和氮氧化物這兩種主要污染物，我們逐步完善對工業煙塵、粉塵這兩種特殊因子進行總量控制，所以，我們進一步完善了在線監控物聯網。根據《國家環境保護“十三五”規劃基本思路》，初步考慮，對全國實施重點行業工業煙粉塵總量控制，對總氮、總磷和揮發性有機物等實施重點區域與重點行業相結合的總量控制。這將對我們的在線監控物聯網提出了新的要求。

從數據的保障機制來看，數據存儲于不同的部門，各部門所掌握的數據資源缺少共享機制。與此同時，還缺少環境保護方面管理部門與其他主管部門的數據共享機制，以至于環境預測模擬難以開展。

第三，“短”——過程監管鏈條短，難以實現全過程管理。

重點污染源在線監測技術以末端在線監測為主。從環境管理的角度看，只能實現環境污染的“測”，不能實現環境污染的“控”，缺乏清潔生產、全生命周期管理的整套調控機制；從污染排放企業的角度看，造成了“守法成本高、違法成本低”的局面，脆弱的在線監測機制難以長期恒定維系；從數據采集的角度看，單一的監測數字很難保證數據的有效性，缺乏全流程數據的交叉驗證。

目前監管的鏈條僅僅從污染治理設施開始，未對排污企業的原料、生產工藝進行監管，也難以全面掌握企業開展清潔生產和循環經濟建設的情況。同時，對污染治理設施的監管僅僅是對治理末端典型工藝和典型設備（脫硫、脫硝、除塵、水處理）的監管，對于固廢處理、噪聲處理等多種環境治理工藝尚未涉及。這些問題都需要在下一步物聯網建設中加以完善和改進。

第四，“散”——數出多門，數據缺乏一致性和準確性。

當前，環境管理體系中對于污染源數據已有污染源普查、環境統計、排污申報、總量核查、城市考核、監督性監測、自動監控等多套數據。數據獲取的方法、口徑互有差別，但在實際管理業務中卻采用相同的名稱，并代表相同的意義，造成整體環境管理數出多門、信息混亂，信息缺乏一致性，對于全局性的管理和決策工作，數據的有效利用存在困難。各自搭建單個的信息系統，又容易造成“信息孤島”。

數據缺乏準確性有兩方面的原因。第一，受人為因素干擾，常規監管數據不可靠。對于污染源普查、環境統計、總量核查等環境管理業務，具體的數據在采集過程中，受采集人員經驗、背景等條件的影響，不同的采集人員對于相同的情況可能做出不同的判別，使得數據受人為因素影響較大，數據可靠性打折扣，實時的物聯網數據相對更易讓人信服。第二，受多種因素影響，物聯網監控數據有效性需進一步提高。當前，由于設備原因、傳輸原因等技術故障使得重點污染源在線監控設備不能正常運轉、在線監控數據不能正常采集的事故屢有發生。除此以外，由于自動監控本身與被監控單位自身利益存在較大的關聯，在一定程度上導致了被監控單位對自動監控本身消極的認知，存在故意破壞監控設備、弄虛作假等各種惡性行為。物聯網自動監控信息資源的可靠性、有效性需進一步提升，這也是擺在環保物聯網建設過程中的一道難題。

第五，“淺”——數據應用深度不夠，環境業務關聯差。

缺乏共享機制，信息資源利用率低。環境監控、環境監測、環境監察、環境監管以及社會經濟、自然地理等各類信息各自分散孤立的存在于各自的領域，大多服務于各自領域的相關業務，環境監控的只用于監控，環境監測的用于監測，環境監察的用于監察等。沒有形成信息利用的系統效應，已有的信息沒有得到充分、深入的利用。信息在部門間、甚至子部門間利用存在壁壘，信息除采集成本、加工成本外在信息流通過程中又逐漸形成并增加了利用成本，在一定程度上與信息采集的初衷背離，降低了信息的利用率。

應用深度不夠。環保物聯網監控數據應綜合應用于環境執法、排污收費、總量管理等方面。目前地方應用于環境執法的力度較大，基本實現了對超標排污和不正常運行環保設施等違法行為的查處。然而，在排污收費方面的應用才剛起步，僅僅針對了部分污染物指標；對總量管理也剛起步，尚未完全實現總量的動態管理和預警預測；排污權交易方面還有待提升；對總量和環境容量的動態調控可以加強；環保設施運轉率有了初步統計，但對于核定脫硫調硝除塵電價、實施企業“綠色信貸”的指導性還不強，亟需完善改進。一個統一的、單一的、準確的環保物聯網數據體系有助于將各項環境管理串聯起來，實現一體化管理。

第六，“缺”——缺乏整體性考慮考評和統計體系。

環境保護作為一個整體，需要從完整性、系統性的角度來進行整體設計。目前的物聯網建設僅側重污染源和部分環境質量問題，處在物聯網建設的初步階段，只關照了環境保護的“點”，難以體現整體效應。以點帶面，才能實現環境質量的整體好轉，這需要統籌考慮生態、空氣、水、土壤、健康等各方面物聯網體系的建立和整合。

生態修復與環境治理缺乏準確的評價與考核方式。礦山生態恢復、農村環境治理、土壤修復、流域整治都有賴于定量化評價與考核體系的建立，而評價與考核信息的缺乏使生態修復與環境治理工作喪失了一定的基礎。這都需要物聯網技術的支撐，從而探索出生態修復和環境治理的新路子。

針對現有手段的缺陷，通過開展環保物聯網建設，進一步推動環境業務管理“一站式服務”和“一條龍監管”，通過應用物聯網技術，將總量控制、排污權交易監管、綠色信貸、規劃制定、環評審批、環境監理、竣工環保驗收、環保執法、排污收費等統一到同一個環保物聯網體系之中去，實現資源整合、監管整合，形成完善的物聯網管理終端。

第七，“愚”——環境模擬模型欠缺，遠未達到智能化程度。

由于環境管理工作所涉及到的要素眾多，復雜性較大、難度較大，因此考慮單一的環境因素和某一時段的狀況已不能滿足環境管理業務工作的需求，更不能滿足環境管理決策工作的需求。

在為環境管理的決策提供支持上，環保物聯網的應用尚存在較大差距，由于未形成統一的環境形勢監控預測、預報、預警體系，所收集的眾多監控數據和業務數據沒有用武之地，其成果只用于簡單的分析圖及統計報表，從中很難反映出環境的演變趨勢，更難說清環境與經濟的相互關系。運用環境模擬模型，可深入挖掘、分析環境變化態勢，從而為環境管理決策支持和業務管理提供服務。

《中國環境管理》：鑒于地方環保物聯網建設還處于初級階段，您認為未來通過環保物聯網實現環境數據整合的路徑，可以分幾步走？

杜斌：環境數據的整合路徑，我認為可以包括三個階段：第一階段是服務器等硬件的整合，在一個地方站著，擺在一起挨著；第二階段是在第一階段的基礎上，把軟件應用系統也整合在一起，可以一起看著，各個部門可以在系統里面分別調數據；第三階段是真正實現數據和應用的完全打通，各個部門在這個系統里面都有位置，其數據能夠自動串聯起來，數據一起用著，體現環境管理的全生命周期，從事先審批到中間監管再到事后監管，涉及到的所有數據都能夠涵蓋，為環境管理各方面服務。當然這是最難實現的階段。

《中國環境管理》：您認為，我們現在整體上處于哪一個階段？

杜斌：盡管我們做了很多努力，想把各類環境數據整合到一個統一的平臺上，但依然處第一階段。大多數地方的環保物聯網平臺現在只是一起站著，有些地方可以一起看著，但真正用起來難度挺大。環境管理可能一共有十幾個環節，只有兩個環節是打通的，不能實現整個生命周期的環境數據“一條龍”串聯。

需要一把手牽頭大整合

《中國環境管理》：從地方操作的角度來看，你認為環保物聯網建設應設定怎樣的目標體系？

杜斌：我建議，目標體系主要包括總體目標和具體目標。其中，總體目標為，顯著改善當地環境質量，減少污染物排放，提高環境監管和應急響應能力，完善環境保護相關政策和標準體系，提升環保的科學化、精細化和智能化管理水平。

在具體目標上，首先應考慮完善感知層體系建設，比如：首先，針對水環境質量改善。在地表水監測方面，可以推進國控和省控地表水監控斷面的自動監測站點建設，完善市級跨界斷面考核，試點開展縣級斷面考核，爭取使考核斷面平均COD、氨氮濃度有所下降；在飲用水源地監測方面，通過進一步完善自動監控站點等，完善全水質分析能力建設，提高飲用水達標率；重點企業COD、氨氮等2項主要污染物排放在線監控全覆蓋，污水處理廠和重點企業還要監控總磷、總氮指標，推進部分重點企業監控重金屬和水處理工況；重點企業配套建設總量卡和環境視頻監控，使得廢水主要污染物排放進一步下降。

其次，針對環境質量改善。進一步完善全省城市和區域空氣質量監測點位的全覆蓋，根據實際情況布置一定的超級站和區域站，將常規站全面覆蓋到縣（市、區），積極推進使空氣指標達標率提高；重點企業的顆粒物、氮氧化物、二氧化硫等3項廢氣主要污染物指標應實現自動監控全覆蓋；逐步開展特征污染物監控，比如焦化企業的苯并芘指標、火電企業的汞指標等；實現對火電行業脫硫、脫硝、除塵設施運行情況的監控；重點污染源配套建設總量卡和環境視頻監控，使得重點行業主要廢氣污染物排放進一步降低。

再者，針對土壤環境質量改善。針對部分重點區域的農田土壤、飲用水源地周邊土壤、工業污染場地周邊土壤開展監測，推進土壤修復治理工作。此外，危險廢棄物、機動車、放射源等移動源和風險源方面的環保物聯網監管也應當積極推進，提升監管水平，降低環境風險。

隨著感知層目標建設的推進，環保監測范圍的擴大，監測指標的增加和監測頻率的加密，對現有計算能力、存儲空間、傳輸帶寬、業務模式和信息管理能力等提出嚴重挑戰。因此，改變傳統的信息管理模式迫在眉睫，對環保云計算中心的建設提出迫切需求。通過環?！耙欢湓啤钡慕ㄔO，實現對系統應用及存儲數據進行統一管理，以及對相關數據的智能挖掘和高效利用。

《中國環境管理》：上述目標的實現，需要在環保系統內部進行大的整合。

杜斌：無論是上面提到的具體感知目標，還是環?！耙欢湓啤钡慕ㄔO，這都需要開展大的系統整合，而這種整合的難度很大，必須要靠環保部門一把手親自去抓。

第一，每個單位和部門不能各自為政，建議將服務器等硬件進行統一的調配，先“站”在一起，這是最基本的要求；第二，共享各個單位和部門的相關數據，將計算能力進行整合。比如，原來的服務器只為一個系統服務，如果這個系統閑了整個服務器就閑了?，F在要整合起來，大家都可以使用這個計算能力，讓計算機不閑著，進行海量的存儲和分析，讓云計算轉起來，再輸入到各個應用系統中去。第三，軟件系統要打通，原來各個部門都使用各自的軟件系統，現在要完全實現互聯互通，統一到一個集中的智能系統上去。

最后的結果是，將原本分散的數據整合在一起，可以實現統計、計算、分析、使用、驗證，每個單位和部門都看到各個階段、各個流程和各個環節上的數據，這樣環保遠程管理和環境現場監管、執法、處罰、應急監測等環節可以更好地配合。各個單位和部門共用一個系統，通過各種終端共享。