基于大數據的遼寧智慧環保新思路

王威，朱京海

(1.遼寧省環境監控中心，沈陽　110033； 2.遼寧省環境保護廳，沈陽　110033)

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基于大數據的遼寧智慧環保新思路

王威1，朱京海2

(1.遼寧省環境監控中心，沈陽110033； 2.遼寧省環境保護廳，沈陽110033)

摘要：智慧環保是主要基于大數據等新型技術支撐體系的智能化環保決策手段，是數字環保的延伸，并在內涵上有著深刻的變革。通過簡述遼寧省從數字環保到智慧環保的發展歷程，以及遼寧環保大數據目前存在的問題，總結環保大數據的關鍵技術，提出環保大數據應用新思路及基于大數據的遼寧“智慧環保”解決方案。

關鍵詞：大數據；數字環保；智慧環保；遼寧

隨著中國工業化、城市化進程的不斷推進，生態環境日益惡化，環境保護面臨嚴峻挑戰。要說清污染源狀況、環境質量現狀及變化趨勢、環境潛在風險，提高政府管理能力，滿足社會公眾需求，就要求測得準、傳得快、管得好。測得準：用透徹的感知，摸清環境赤字，遏制生態惡化；傳得快：用全面的互聯，轉變政府職能，促進信息交互；管得好：用深入的智能，服務環境預警，支撐決策行動。隨著環保工作的智慧化建設和精細化管理要求，數字環保對提升環境監測監管能力的作用尤為突出，加快建設數字環保的同時進一步整合與利用環境信息，不斷加強環境生態資源及環境狀況分析和評估成為當務之急[1]。

智慧環保是數字環保的進一步發展[2]，是環境管理工作發展的新興模式，其本質在于數字化與互聯網的高度結合，是環境信息化向更高、更深層次發展的表現，而大數據技術是智慧環保的關鍵支撐技術之一。2015年8月19日，國務院發布《促進大數據發展行動綱要》，要求推動政府信息系統和公共數據互聯共享，消除信息孤島，加快整合各類政府信息平臺，避免重復建設和數據“打架”，增強政府公信力，促進社會信用體系建設。這標志著中國大數據國家戰略地位的正式形成，環保“大數據時代”正式到來。

1從數字環保到智慧環保的發展進程

數字環保是智慧環保的準備和必經階段[3]，通過制定標準規范、建立應用支撐系統以及業務系統來夯實智慧環保的基礎，經過長期、大量數據的累積完成環境信息化建設的初級階段，進而向智慧環保邁進。智慧環保是數字環保概念的延伸和拓展，其借助物聯網技術[4]，把傳感器和裝備嵌入到各種環境監控對象中，通過超級計算機和云計算將環保領域物聯網整合起來，可以實現人類社會與環境業務系統的整合，以更加精細和動態的方式實現環境管理和決策。

智慧環保有6個層面：感知層、傳輸網絡層、數據資源層、應用支撐層、應用層、決策層。在感知層面上，遼寧省已經建設了強大的監控一體化平臺，但是面對諸多瞬息萬變的環境要素，環境監測任務越來越繁重，除此之外，環境監測工作對監測精度和監測種類也提出了更高的要求，環境要素的全面感知工程是非常浩大的。工業集中地污染源監測監控、化工園區廠界監管、VOC回收治理，這些都是未來智慧環保感知網絡需要觸及的環境要素。

要實現從數字環保到智慧環保的跨越，關鍵是在原有數字環保的基礎上，重點加強感知層與智慧層的建設。一是利用物聯網技術，建設實時、自適應進行環境參數感知的感知系統；二是利用云計算、模糊識別等各種智能計算技術，整合現有信息資源，建設具有高速計算能力、海量存儲能力和并行處理能力的智能環境信息處理平臺，為最終實現智慧環保的各項應用服務提供平臺支撐與信息服務。

做好智慧環保，應堅持：

(1)四個智慧方向：模式與時俱進(簡潔管用、模式創新、網絡創新)，服務整合互聯(功能政府，業務協同、企業管理與服務)，資源有效共享(盤活信息資源、確保信息質量、敏捷決策)，信息交互透明(信息公開、在線服務、政民互動)；

(2)四個智慧支撐：配套政策法規環境，新一代基礎設施和感知設備，信息資源體系，智慧支撐平臺。

2基于大數據的智慧環保

2.1遼寧環保大數據發展面臨的問題

從遼寧省智慧環保建設考慮大數據技術發展面臨的困擾。一是大量的歷史數據，其真實性、準確性都很低，不同部門間的數據存在很多差異、矛盾，基礎數據需要清理、凈化；二是從事數據挖掘、分析的專業人才極度短缺，大數據深度挖掘分析工作仍面臨極大挑戰；三是各類環境要素的前端感知設備投入不足，監測點位數量很少，數據采集的廣度和深度不夠，數據獲取的覆蓋度和動態性均滿足不了實際管理需要；四是環境信息化整體發展水平不高，數據分析內容、數據分析模型、數據分析方法、數據分析標準等不明確；五是這些環境數據如何為預測預報以及決策分析提供服務，管理者、決策者、研究者、公眾需要的數據有什么區別，以及如何對這些數據進行分析等相關問題，遼寧省相關部門還沒有解決這類問題的經驗，這將是下一步攻克的重點。

2.2環保大數據處理的關鍵技術

大數據處理關鍵技術[5- 6]一般包括：大數據收集、分析、應用、共享、儲存。

第一，大數據的收集。通過物聯網技術，將海量數據收集起來并存儲于設備上。為了獲取更多更準的數據，大數據收集的時間頻度要大一些，盡可能收集全面的數據，而非樣本數據。

第二，大數據的分析。通過大數據技術從大量結構化和非結構化的數據中，挖掘、分析、攫取出有用的信息，這是對傳統數據分析方法的極大擴充。

第三，大數據的應用。大數據應用的根本是預測[7]。政府、環保機構等相關決策人員，需要一種更科學的思維方式和一套更完美的解決方案，建立相關數據分析模型，尋找相關性，掌握問題發展的趨勢。

第四，大數據的共享。政府部門、環保機構各部門之間，只有實現數據公開、信息共享，才能掌握所有數據，實現智能聯動。

第五，大數據的儲存。結構化的數據，可以存放在各類型的數據庫中，而非結構化的數據，如視頻、音頻、圖片、文檔，可以以文件的格式來存儲。為防止數據丟失、泄密和被篡改，要做好數據的容災、備份，同時要防止數據跨境流動。

最后，還要減少資源浪費，避免重復建設。目前各地耗費大量資金建立容災中心、云計算中心等，而實際存儲的數據不到200T，一個機柜就可以存儲容納。我們需站在以小成本解決大問題的角度，用新科技助力環保大事業。

針對遼寧省環保大數據發展現狀，應當從智慧環保的實際需求出發，采取滿足智慧環保發展趨勢的措施，采集并集中數據，通過數字環保項目，建立各類業務系統，逐步將業務數據電子化；轉變思維方式、創新工作方法，將信息對內共享，對外公開，通過梳理，再造業務流程。隨著數據的不斷積累，運用大數據技術在云計算環境下分析、預測，得出精準的決策，實現可視化的展示。

2.3大數據技術應用的新思路

環保大數據主要可應用于經濟增長和環境保護的關系、污染源排放和環境質量變化的關系、環境影響評價與環境目標管理的關系、潛在環境風險和環境安全的關系等方面。

在2015年全國“兩會”上，各地代表再次將關注點轉向環境問題，人大代表提出468件議案，其中有54件議案交由全國人大環境與資源保護委員會審議，此外還有近600件政協提案與環境相關。由此可以看出，隨著社會公眾與霧霾等惡劣天氣的頻繁接觸和極端天氣情況的屢次出現，環境保護已不再僅僅是環保機構的職責，而是與全國所有人民息息相關的社會問題，需要政府、環保部門、企業、公眾等社會各方共同參與行動。面對日益復雜的環境污染形勢，怎樣利用現代信息技術手段，改革現有的環境保護方法，創新環保解決方案，提高環境治理水平，從而化解新一輪環境危機[8]，是當前和未來一段時間內構建現代化環境保護體系時不可忽視的重要課題。

當前，主要思路是以大數據網絡監測體系建設、大氣預報預警中心建設、生態監測體系建設、監測設備研發、監測隊伍建設五項舉措為載體，提升數據資源的采集獲取能力，提高數據綜合分析和利用水平，充分挖掘數據資源的創新支撐潛力，促進環境保護工作的創新升級，探索環境管理新模式。

大數據技術能夠彌補采用傳統的關系型數據庫技術以及數據分析工具的不足。通過大數據可以發現環保領域中以往不易被發現的各種相關性，預測到各種環境要素的多種變化趨勢，由此能夠更加具有針對性地制定環境污染防治策略，及時阻止發生新的環境破壞行為，將環境污染和破壞遏制在萌芽狀態，提煉新的環保創意，形成更科學、更與時俱進的環保方案，使環境保護做到見微知著，一覽無余，使環保工作事半功倍。

以大數據在建設項目環評管理中的應用為例，由于建設項目的系統性和復雜性，大數據挖掘為環評審批提供了新的提升路徑。大數據挖掘技術可以從龐大的數據庫中找到相關性顯著的關鍵指標，并對環保大數據進行深度智能分析、建模以及環境承載能力分析等，為決策者提供有效的信息支撐。

未來對大數據的挖掘分析還將應用到大氣、河流、海洋、固廢管理等環保領域，對大氣環境、水質健康、固廢處置、污染排放等提供更及時、更準確、更科學、更多維的預測。同時也必須意識到，即使在大數據時代，對大數據的挖掘開發利用也僅提供了一種環境問題的解決手段，以便制定更有效的環保方案，但解決環境污染問題、改善環境現狀的關鍵，依然需要政府部門、企業以及社會公眾的共同努力。

2.4基于大數據的智慧環保解決方案

智慧環保是互聯網技術與環境信息化相結合的概念，借助物聯網技術，把感應器和裝備嵌入到各種環境監控對象中，通過超級計算機和云計算將環保領域物聯網整合起來，構建一個開放性并集智能感知能力、人機互動智能處理能力、智慧專家指揮能力、專業政務工作綜合管理能力于一體的新一代智慧環保服務平臺，將大數據的采集、管理、分析及利用等優點融為一體，并輔以其他業務管理平臺協助控制，做到環境決策科學化、管理體系化、服務公眾化、監控可視化和排放減少信用化，以更加精細和動態的方式實現環境管理和決策，實現環境與人、經濟乃至整個社會的和諧發展。

對于如何實現大數據全盤應用，真正邁向智慧環保，遼寧省還有相當長的路要走。結合遼寧省目前發展狀況，建議重點考慮以下三項工作：

(1)大數據要從大局出發，通盤考慮，不能局限于自身的“一畝三分地”。例如省里做大數據，同時要考慮省、市、縣各級數據的聯通、互動，還要考慮與環保部數據的對接，否則就是無源之水、敝帚自珍。同時，還要考慮與氣象、水利、林業、工商、稅務等其他部門的對接協調，密切關注互聯網上的大量信息，視野一定要開闊。

(2)不斷加強環境信息化基礎設施建設，包括建立通暢的環境信息網絡傳輸體系，以及建立天、空、地一體化的環境監測和監控數據獲取體系，綜合利用互聯網、物聯網、3S、云計算等技術，推進環境自動化監測網絡建設，獲取更多實時動態的環境大數據。

(3)建設并不斷完善環境大數據資源中心，加強各項業務數據梳理和融合，逐步消除部門信息資源壟斷，構建環境信息資源共享與服務體系，提供多層次、全方位的環境信息資源服務。同時以信息資源中心的整合建設為契機，大力培養大數據分析人才，管理和開發利用環境信息資源，深度挖掘信息資源的應用價值。可率先在環境監測、環境應急、監察執法、環境影響評價等重要領域推動大數據應用[9]，探索大數據技術與實際需求相結合的管理模式和實現途徑。

同時，智慧環保應當避免大而全，要宏觀與微觀結合，穩中求進，堅持全面推進，重點突破。要能提供定制化服務，要落地，能實現業務化運行。促進環保部門內部信息化資源的有效整合，逐步扭轉環境信息化各自為戰的不利局面，形成環保系統基礎信息庫(權威的“一套數”)，建立互聯互通的業務應用系統，實現環境管理和信息公開，更好地服務于公眾社會，提升信息中心的地位，發揮其應有的作用。

3結語

基于物聯網技術在環保領域的廣泛應用，深入推進環境信息化建設，實現由數字環保向智慧環保的邁進，是當代信息技術發展的必然結果，也為新時期環境保護的科學發展提供了嶄新思路。采用大數據等新型技術支撐體系和智能化的環保決策手段，有效地推動了遼寧省環保大數據的持續發展，促進了環境多元數據的充分融合，解決了環境問題的統一管理，實現了對環境多樣化的監控及管理，為公眾參與城市環境管理監督監察提供了有效途徑。

參考文獻(References)：

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[3]徐敏, 孫海林. 從“數字環保”到“智慧環保”[J]. 環境監測管理與技術, 2011, 23(4): 5- 7.

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[9]諸云強, 趙曉宏, 馮卓, 等. 環境影響評價大數據分析與創新服務[J]. 環境影響評價, 2016, 38(1): 5- 9.

New Thinking on Liaoning’s Smart Environmental Protection Based on Big Data

WANG Wei1, ZHU Jing-hai2

(1.Environment Monitor Center of Liaoning Province, Shenyang 110033, China;2.Department of Environmental Protection of Liaoning Province, Shenyang 110033, China)

Abstract:“Smart environmental protection” is mainly based on new technologies such as big data. It is an extension and great change of the “digital environmental protection”. The development from “digital environmental protection” to “smart environmental protection” is described in this paper. By summarizing key big data technologies and the current problems in environment big data, new ideas about big data application in environmental protection and smart environmental protection solutions for Liaoning are proposed.

Key words:big data; digital environmental protection; smart environmental protection; Liaoning

收稿日期：2016-02-22

作者簡介：王威(1977—)，男，山東安丘人，高級工程師，碩士，主要從事環境信息化及污染源自動監控，E-mail：Weiwang007@qq.com

DOI:10.14068/j.ceia.2016.02.009

中圖分類號：X3

文獻標識碼：A

文章編號：2095-6444(2016)02-0036-04