生態環境大數據引領下的智慧環保體系構建

徐改花

（江蘇三希科技股份有限公司 江蘇南京 210002）

0 引言

生態環境保護既是發展問題，也是民生問題。現階段，我國生態環境保護工作取得了歷史性成就，但也面臨著急迫的環境質量改善任務、目標考核責任以及日益復雜的生態環境保護壓力等新形勢，以往的傳統監管模式受到了環境信息化帶來的新挑戰，在發現問題、分析成因、精準施策等方面難以滿足當前環境管理需求［1-2］。近年來，隨著云計算、大數據、人工智能等技術的不斷發展，迫切需要利用新技術破解當前生態環境保護難題，助力改善生態環境質量，使生態更美好、經濟更健康發展，這是當前社會形勢下利用現代信息技術推進生態環境保護科學決策和環境治理能力現代化的重要手段［3-5］。

“智慧環保”將互聯互通、協調一致的理念與以生態環境多元感知技術和“互聯網+、大數據”技術為代表的智慧化手段相結合，立足于治理主體多元化、治理工具智能化和治理決策科學化，為污染防治與生態環境保護提供了新的思路［6-8］，成為當前解決區域環境問題的新趨勢。本文介紹的 “智慧環保體系”基于生態環境大數據技術框架進行構建，圍繞生態環境綜合管理與科學決策，以改善環境質量為目標，在構建大數據資源中心的基礎上，注重典型業務場景應用及領導決策創新應用，提升環境管理精細化與智慧化水平，以期為全國各地建設智慧環保提供參考。

1 智慧環保架構設計

智慧環保結合生態環境信息發展需求，本著開放、融合的理念進行頂層設計，以信息安全、運行管理和標準規范三大體系作為基礎保障，充分運用先進技術手段，構建出智慧環保整體運行體系（見圖1），形成了“源頭防控、過程管控、綜合治理、全民共治”的管理格局，全面提升生態環境監管能力、科學決策能力和公共服務能力。

圖1 智慧環保架構設計

2 智慧環保體系建設

智慧環保體系建設主要包括生態環境感知網絡、大數據資源中心、典型業務場景應用、領導決策創新應用以及智慧門戶等5 部分內容。

2.1 生態環境感知網絡

主要依托傳感器、物聯網、4G/5G、衛星定位等技術，構建生態環境“大監測”格局，通過環境實時感知監測監控系統，采集空氣、地表水、污染源、輻射、危廢等環境信息，對重點監管區域及企業實施視頻監控和智能化遠程監控，對采集的各種環境信息進行智能診斷、分析、預警等，實現覆蓋水、氣、聲、渣、輻射等的天、地、空一體化的生態環境監測傳輸網，為智慧環保“測得準、傳得快”奠定良好基礎。

2.2 大數據資源中心

利用高性能計算分析等手段，對跨地域、跨行業的海量生態環境業務數據進行有效地整合、治理、存儲、分析、管理、監控、共享、交換等，實現“數據全面互聯共享”，為智慧應用提供支撐。

通過進一步增強數據管理功能，構建了完善的數據存儲與計算體系、治理與服務體系、分析與安全體系。提供了多樣化數據采集工具，梳理了生態環境下的大數據脈絡，滿足了多源異構數據的分布式存儲要求及場景化分布式數據計算分析要求，實現了對數據安全性、隱私、性能以及監管的定制化管理。

該中心依托基礎設施云平臺，構建了以元數據驅動的一體化數據管控體系，以元模型驅動理念為主線，定義數據采集、加工、應用等過程的規范化和質量控制方式，完成現有業務系統的全面整合。以現有環境信息化系統數據資源為基礎，完成國家部委環境數據、市環境數據、委外辦局環保數據和網站環境輿情數據的統一規劃和管理，提高數據資源的動態容量管理能力；厘清數據資源脈絡，形成規范的資源目錄體系，提高智慧分析的數據支撐能力。

2.3 典型業務場景應用

（1）大氣環境綜合管理。依托大氣環境感知監測網絡，建設大氣環境綜合管理系統。通過采集各類大氣監測數據、視頻數據，實現對空氣質量、揮發性有機物（VOCs）、顆粒物在線源解析、餐飲油煙、揚塵等的全面監測監管，同時對區域大氣環境質量進行綜合分析。通過多源數據的交互應用，發現影響大氣環境質量的污染源頭，有效提升區域大氣環境監管水平，為打贏區域藍天保衛戰提供信息化支撐。

（2）水環境綜合管理。依托水環境感知監測網絡的自動監測數據和手工監測數據，建設水環境綜合管理系統，實現對地表水、地下水和城市黑臭水體等水環境水質全方位監測與管理，有效提升區域水環境監測監管水平；在全面整合水環境監測信息基礎上，對區域環境水質量進行綜合分析，明確水質變化情況；同時利用遙感監測技術，主動識別海洋污染（滸苔、綠藻）等環境問題；提升區域水環境預測預警能力，研判水質狀況及變化趨勢，為區域水污染防治提供信息化支撐。

（3）污染源綜合管理。依托污染源監控網絡，創新污染源監管模式，對排污企業實施全過程管控。通過摸清企業核心管理維度，建立對企業“生產、治污、排放”等關鍵環節的監測，將污染源在線監測、配電監測、工況監控、水質自動采樣、動態管控等多種手段相結合，推進排污單位完善監管手段。探索使用視頻連線、無人機、衛星航拍、走航監測、高空視頻監控等新型監管執法手段，實現“全方位物聯監控”“多維度精準預警”“前中后三管齊下”“全流程閉環管理” 的企業非現場監管執法新模式，提升環境執法效能。

（4）機動車環境綜合管理。依據《柴油貨車污染治理攻堅戰行動計劃》和各省市機動車污染監管要求，建設“天地車人”一體化的機動車環境綜合管理系統。利用機動車路檢路測、固定檢測、道路遙感監測、入戶監督抽測、重型柴油車排放遠程智能監控、排放檢驗機構聯網等手段，對柴油車開展全天候、全方位的排放監控。并以車輛為主線關聯車輛遙感監測數據、車輛檢查數據、車輛檢測數據，實現車輛信息的全方位掌握。

（5）應急響應與處置。結合環境污染防治情況，根據環境預警信息，對重污染天氣下或重大節日保障期間的任務，如企業限產以及環境突發事件進行應急響應，制定和完善應急處置事項的決策，并進行應急處置效果評估，達到環境預防、預警、應急處置和事后評估一體化管理的目的。

（6）社會公共服務管理。建設社會服務管理平臺，為公眾、排污單位、環保運維單位了解環保、關心環保、參與環保提供信息化支撐和便捷化渠道。

2.4 領導決策創新應用

通過全面整合環境數據資源，以環境質量改善為目標、以生態預警指標為牽引、以決策與閉環處理為主線、以智能分析與預測為支持，構建面向全局領導用戶的全景式決策指揮中心和面向全業務部門的預警處置中心，形成任務制定、現狀分析、預評估、會商、任務分解、跟蹤反饋、效果評價與策略優化的管理閉環。基于網格化的管理格局，明確智慧感知的監測區域、部門人員的管理區域、責任區域。一方面可以實時動態反映環境質量狀況及變化趨勢，對目標達成欠缺指標進行影響分析、明確目標差距及問題進行動態預警；另一方面將各類監測報警、分析預警、環保信訪、環保舉報等信息統一接入進行智能研判分析，生成相應的環境處置任務事件，對其進行統一管理并實現處置智能化支持，并對環保責任單位和工作人員進行科學考核評價，讓生態環境職能部門“用數據說話，用數據決策，用數據管理”，提高環境形勢分析與決策能力，為環境治理提供決策依據。

另外，對突發環境事件進行刻畫，形成完整的數據畫像，結合國內外先進的環境分析模型和處置技術庫，利用人工智能強大的“自學能力”為環境應急“事前-事中-事后”全過程提供不斷優化的智能決策方案，實現智能識別、精準定位、態勢模擬、指揮調度、趨勢預測和準確處置等功能，為用戶提供智能化決策支持，全面提高政府預防和妥善處置突發事件的能力。

2.5 智慧門戶

智慧門戶包括WEB 門戶及移動門戶，采用分級角色視角的思想，根據用戶的屬性、關注點等，為政府用戶、環保用戶、社會用戶和企業用戶分別定制不同的個性化展示內容，提供個人工作臺、環保智庫、消息推送等功能，同時配備App 移動應用，方便各類環保業務人員及領導通過電腦及手機等多渠道及時接收信息并直接參與環保業務管理，保證各部門之間溝通銜接順暢。

3 結語

實踐證明，大數據支撐下全社會參與的“智慧環保”體系為促進生態文明建設提供了動力，為提高生態環境治理能力、完善生態環境治理體系提供了保障，為經濟社會高質量發展注入了活力。建設“智能環保”平臺，結合了現有的信息資源、管理資源和服務資源，完善了覆蓋整個監管區域的環境管理機制，極大地提升了區域生態環境感知、預警、分析、管理、決策各環節的精細化與智慧化水平，為區域智慧環保平臺建設提供了整體解決方案和典型業務應用場景，構建出 “橫向到邊、縱向到底”的生態環境保護監管新格局。