“智慧環(huán)保”助力數(shù)字環(huán)保智慧化

張 穎，何貞銘

（長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢430100）

隨著中國環(huán)保行業(yè)的不斷發(fā)展，人們有效積累基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，不斷利用先進的科學(xué)技術(shù)進行相關(guān)系統(tǒng)的深入開發(fā)，不斷拓展和延伸“數(shù)字環(huán)保”，復(fù)雜條件下的信息拾取和有效信息甄別問題逐步顯現(xiàn)，原有城市治理模式和體系缺乏有效的信息識別技術(shù)[1]，因此，利用智慧化管理手段、融合新一代信息技術(shù)成為環(huán)境管理的必由之路。新技術(shù)使數(shù)據(jù)的采集、傳輸、管理、應(yīng)用逐漸智慧化，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和前瞻性都有了很大進步，“智慧環(huán)保”應(yīng)運而生[2]。

“數(shù)字環(huán)保”是“智慧環(huán)保”的基礎(chǔ)，與傳統(tǒng)的環(huán)境保護模式相比，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化成為“智慧環(huán)保”的基礎(chǔ)。“智慧環(huán)保”充分發(fā)揮了新一代信息技術(shù)的優(yōu)勢，以信息技術(shù)為核心，物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用AI技術(shù)和云計算等新一代信息技術(shù)[3]，將智能化軟硬件系統(tǒng)融入到城市環(huán)境的治理中，提升城市環(huán)境監(jiān)測效率和城市居民生活質(zhì)量，以此推動城市治理現(xiàn)代化，優(yōu)化城市環(huán)境。

1 從數(shù)字到智慧

1.1 數(shù)據(jù)新變革

環(huán)保部門有大量數(shù)據(jù)，但是對于數(shù)據(jù)內(nèi)在意義及數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性的挖掘和整理尚不充分，由于使用范疇不同導(dǎo)致數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)格式要求不盡相同，因此數(shù)據(jù)孤島化現(xiàn)象嚴(yán)重，根據(jù)獲取到的環(huán)保數(shù)據(jù)不易進行信息資源整合，數(shù)據(jù)無法被有效利用。智慧環(huán)保充分利用大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)，滿足環(huán)境數(shù)據(jù)的分類與整合要求，動態(tài)監(jiān)管環(huán)境信息，保障環(huán)境信息數(shù)據(jù)管理高效。

1.2 業(yè)務(wù)新發(fā)展

“數(shù)字環(huán)保”基于信息數(shù)字化，通過城市信息化提升服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)效率，主要強調(diào)環(huán)保決策形式以及數(shù)據(jù)的自動化采集與管理，注重信息技術(shù)的作用。在此基礎(chǔ)上，智慧環(huán)保更加強調(diào)整合信息平臺，實現(xiàn)更廣泛更深入的人與物的智能互動，更加側(cè)重數(shù)據(jù)的挖掘與決策，注重應(yīng)用與服務(wù)，體現(xiàn)以人為本的智能化服務(wù)。例如利用新一代信息技術(shù)，可以通過環(huán)境信息建模對環(huán)境進行實時模擬，分析和預(yù)測環(huán)境發(fā)展，制訂緊急情況下的預(yù)警方案，有效監(jiān)管環(huán)境，為環(huán)境保護提供輔助決策。

1.3 公共服務(wù)新方式

智慧環(huán)保強調(diào)以人為本，注重人的參與和感受，因此結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以將更多的信息與民眾共享，讓更多的人參與到環(huán)保工作中，例如開發(fā)E—環(huán)保系統(tǒng)，滿足全民參與環(huán)保和相關(guān)部門業(yè)務(wù)管理的需要，為環(huán)保機構(gòu)、政府各部門、企業(yè)、公眾等提供環(huán)境生態(tài)信息服務(wù)，促進環(huán)保治理企業(yè)和排污企業(yè)的合作；也可以通過與群眾互動，提高公眾環(huán)保意識，有效杜絕環(huán)境破壞；還能提供政民互動，為公眾參與環(huán)境監(jiān)督提供便捷渠道。

2 新一代信息技術(shù)助力智慧環(huán)保

2.1 大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)是海量無序數(shù)據(jù)的集合[4]，包括結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，具有大量、高速、多樣、價值、真實性5個顯著特點，大數(shù)據(jù)作為一種多樣化的信息資產(chǎn)，經(jīng)過特殊處理后具有更強的決策力。將大數(shù)據(jù)應(yīng)用于智慧環(huán)保中[5]，用戶可以采集、錄入、整理和歸納海量環(huán)境數(shù)據(jù)，并對高增長率和多樣化的環(huán)境數(shù)據(jù)開展智能分析，為污染源生命周期過程建模，將環(huán)境綜合管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、環(huán)保行政管理綜合數(shù)據(jù)、環(huán)境規(guī)劃綜合數(shù)據(jù)的管理、歸檔成果資料等海量異構(gòu)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一整理和融合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和統(tǒng)一管理。

2.2 云計算

云計算以互聯(lián)網(wǎng)為中心，在網(wǎng)站上提供快速且安全的云計算服務(wù)與數(shù)據(jù)存儲，讓每個使用互聯(lián)網(wǎng)的人都可以使用網(wǎng)絡(luò)上的龐大計算資源與數(shù)據(jù)中心。云計算和大數(shù)據(jù)相輔相成，大數(shù)據(jù)必須依托云計算的分布式處理、分布式數(shù)據(jù)庫和云存儲進行數(shù)據(jù)處理。云計算在環(huán)保領(lǐng)域可以對海量環(huán)境數(shù)據(jù)進行分布式數(shù)據(jù)挖掘，進行資源監(jiān)控與管理，為總量減排、環(huán)境管理、環(huán)境執(zhí)法等提供科學(xué)、準(zhǔn)確、及時、有效的數(shù)據(jù)，同時監(jiān)測環(huán)境治理效果，動態(tài)更新治理方案，優(yōu)化環(huán)保布局，在減少軟硬件設(shè)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(lián)”是5G時代最基本的定義，除手機、數(shù)據(jù)卡終端外，還包含多種形態(tài)的智能終端，通過多種物質(zhì)連接，既能面向家庭和個人，也能面向行業(yè)。“數(shù)字環(huán)保”強調(diào)信息數(shù)字化和仿真性，將環(huán)保信息在網(wǎng)絡(luò)上虛擬化，因此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)較為單一。“智慧環(huán)保”利用5G智能終端將單一的文本結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為圖片、音頻、視頻和多媒體等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將單一要素轉(zhuǎn)變?yōu)槿財?shù)據(jù)，建立高運行速度、大儲備容量和低時延的傳輸通道，保障環(huán)保信息快速共享與便捷服務(wù)，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(xiàn)人類智能的技術(shù)。人工智能的快速發(fā)展，使機器能夠勝任一些需要人類智能才能完成的復(fù)雜工作。在環(huán)保領(lǐng)域應(yīng)用AI技術(shù)，可以有效減少環(huán)保成本，降低危險發(fā)生率，對高污染和偏遠(yuǎn)區(qū)域進行巡邏和治理。利用AI的物品識別與分析技術(shù)，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(shù)可以協(xié)助警方抓捕破壞環(huán)境的違法分子。將人工智能和5G技術(shù)融合，有助于提升環(huán)境信息監(jiān)測能力、環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸能力、環(huán)境現(xiàn)狀治理能力及環(huán)境保護應(yīng)急管理能力等，從而提高決策水平。

2.5 互聯(lián)網(wǎng)

借助上文所述技術(shù)，可以構(gòu)建一個全方位、多角度、多層次的立體化環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，提供污染源追蹤[7]、時間信息動態(tài)展示、實時狀態(tài)報告等信息；動態(tài)掌握污染治理的執(zhí)行情況，并提供異常預(yù)警的技術(shù)支撐，實時監(jiān)測生產(chǎn)設(shè)施和污染治理，直觀描述空間內(nèi)容，為污染防治與監(jiān)管工作提供數(shù)據(jù)支撐和決策支持，從而合理配置資源。

3 智慧環(huán)保發(fā)展方向

3.1 應(yīng)對快速城市化帶來的環(huán)境問題

中國前期的城市化發(fā)展偏重于城市發(fā)展的數(shù)量和規(guī)模，忽略了環(huán)境和生態(tài)資源的保護，造成了一定程度的環(huán)境污染和環(huán)境破壞，資源過度開發(fā)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(shè)產(chǎn)生大量固廢垃圾等使得生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。智慧環(huán)保可以通過管理和技術(shù)手段，加強污染物的治理和監(jiān)管[8]，控制污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，建立與城市化水平相當(dāng)?shù)沫h(huán)保基礎(chǔ)設(shè)施，加快生態(tài)修復(fù)進度，改善生態(tài)環(huán)境。逐漸消除城市化發(fā)展所帶來的生態(tài)環(huán)境問題，讓城市建設(shè)與環(huán)境保護和諧發(fā)展。

3.2 構(gòu)建多元化治理體系

智慧環(huán)保可以完善生態(tài)環(huán)境保護經(jīng)濟政策體系，在環(huán)境保護稅、生態(tài)補償?shù)确矫婕涌炷_步，解決環(huán)境資源產(chǎn)權(quán)不明確等問題；健全生態(tài)環(huán)境保護法治體系，保障生態(tài)環(huán)境治理有法可依；建立生態(tài)環(huán)境保護監(jiān)管體系，盡快建設(shè)天地空一體的現(xiàn)代化生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，保證全面覆蓋[9]，動態(tài)監(jiān)管；同時建立健全生態(tài)環(huán)境社會監(jiān)督體系，通過環(huán)保宣傳和部分資源信息共享，將群眾拉入環(huán)境保護監(jiān)督工作中，為各類環(huán)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(quán)和監(jiān)督權(quán)，大家共同參與、共同建設(shè)綠色和諧的美麗中國。

3.3 甄別數(shù)據(jù)信息，高效資源共享

智慧環(huán)保能夠提供數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲與管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一質(zhì)量控制，確保數(shù)據(jù)資源高效整合，提供統(tǒng)一的環(huán)境數(shù)據(jù)和地理信息共享服務(wù)，充分利用現(xiàn)有資源進行數(shù)據(jù)深挖掘分析并建立集中數(shù)據(jù)發(fā)布信息門戶，實現(xiàn)環(huán)保基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的共享，為其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供豐富的數(shù)據(jù)支撐。全面提高環(huán)境數(shù)據(jù)管理水平，極大增強環(huán)境數(shù)據(jù)共享服務(wù)能力，為環(huán)境管理、政府決策、環(huán)境信息公開提供全面的多層次的環(huán)境數(shù)據(jù)服務(wù)。

3.4 提升監(jiān)管質(zhì)量和綜合決策能力

智慧環(huán)保可以在環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測與評估、污染源監(jiān)控、排污口監(jiān)測與管理、環(huán)境應(yīng)急管理和指揮、環(huán)境信息審核與發(fā)布等方面為環(huán)保行政部門提供監(jiān)管和審查手段，幫助環(huán)保部門提升業(yè)務(wù)能力。提供新鮮的一手?jǐn)?shù)據(jù)，提供行政處罰依據(jù)，有效提高環(huán)保部門的管理效率，解決人員缺乏與監(jiān)管任務(wù)繁重的矛盾。利用科學(xué)技術(shù)提高管理水平，實現(xiàn)環(huán)保移動執(zhí)法，實現(xiàn)對污染源企業(yè)的監(jiān)管執(zhí)法，實現(xiàn)對環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)管，實現(xiàn)對環(huán)保數(shù)據(jù)、具體業(yè)務(wù)信息的管理維護，從而提高工作效率。

4 結(jié)束語

綜上所述，智慧環(huán)保在數(shù)字環(huán)保的基礎(chǔ)上真正實現(xiàn)了環(huán)保數(shù)據(jù)、經(jīng)驗、成果的共享。更加注重人的參與，強調(diào)人的主導(dǎo)作用，是數(shù)字環(huán)保的轉(zhuǎn)型升級。隨著中國城市化、信息化腳步不斷加快，智慧環(huán)保推動以移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、5G等新一代信息技術(shù)與生態(tài)文明建設(shè)深度融合，在生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測與評價、及時分析與預(yù)警、面對自然災(zāi)害的應(yīng)急反應(yīng)能力等方面取得重大進展，推動信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，使生態(tài)環(huán)境治理科學(xué)化、精準(zhǔn)化。