“智慧环保”物联网建设总体框架研究

刘旭东

(淮北市环境保护监测站,安徽淮北 235000)

“智慧环保”物联网建设总体框架研究

刘旭东

(淮北市环境保护监测站,安徽淮北 235000)

在简述“智慧环保”基本理念的基础上,分析了目前环境保护信息工作存在的问题,并结合应用物联网的最新发展成果,阐述了建设智慧环保物联网的总体框架。

智慧环保;物联网;环境信息化

随着构建资源节约型、环境友好型社会被确定为国民经济与社会发展中长期规划的一项战略任务,国家对环境保护的重视程度日益提高。目前我国社会经济不断深入发展,环保问题越来越复杂,对环保工作的要求也日益提高,传统的环境管理方式已经难以满足环境管理和社会公众的需求。借助信息技术工具对环境进行监测和监控已成为人们共识。

我国在2013年创建103个“智慧城市”,在环保领域中充分利用各种信息通讯技术,来感知、分析、整合各类环境保护信息,对各种需求做出智能来响应,使环境决策更加切合环境发展的需要,“智慧环保”应运而生。

1 “智慧环保”的基本理念及意义

“智慧环保”的基础是物联网。基于“数字环保”平台和物联网技术在环保领域的深入发展,构建环保领域覆盖全国的物联网系统,是实现由“数字环保”向“智慧环保”转化的第一步。在全国选择基础较好的地区开展“智慧环保”试点,建立环境物联监测网络,实时采集污染源数据、水环境质量数据、空气环境质量数据、噪声数据等环境信息,对重点地区、重点企业实施智能化远程监测,对各种环境信息进行智能分析,将为“智慧环保”的全面推进奠定良好基础。

“智慧环保”从概念的形成到全社会的参与,是当代信息技术发展的必然结果,也为新时期环境保护的科学发展提供了崭新的思路。物联网是继互联网之后的又一次技术革命,是新时期环境信息化发展的必然趋势[1]6-7。“智慧环保”充分利用物联网等新一代信息技术以感知为先、传输为基、计算为要、管理为本,构建环境与社会全向互联的智慧型环保感知网络,率先实现环境监测与监控的现代化和智能化,率先实现环保物联网技术的标准化和产业化,率先探索环保物联网系统建设,达到“测得准、传得快、算得清、管得好”的智慧环保总体目标,对于提高环境与发展的综合决策能力,提升环境监管的现代化水平,构建资源节约型、环境友好型社会,实现环境保护的战略目标具有十分重要的意义。

2 “智慧环保”的相关支撑技术

通过现有的数字环保平台,逐步构筑起环保领域的物联网,推动数字环保向“智慧环保”的转变。借助物联网技术把传感器和装备嵌入到各种环境监控对象(物体)中,通过超级计算机和云计算将环保领域物联网整合起来,实现人类社会与环境业务系统的整合,以更加精细和动态的方式实现环境管理和决策的“智慧”。由“智慧环保”的理念和建设内容可以看出,若实现“智慧环保”必须有先进的物联网技术、智能GIS技术、云计算技术、天空一体化遥感监测技术、海量数据挖掘技术以及环境模型模拟技术等[2]。

3 “智慧环保”物联网的总体框架

“智慧环保”物联网的总体架构包括：感知层、传输层、智慧层和服务层[2]10-11。人们在调查目前我国环境保护工作现状及未来发展趋势的基础上,提出“智慧环保”应包括“支撑平台、感知系统、保障系统、应用系统”。

3.1 应用支撑平台

依托目前各地污染源监控中心,应用支撑平台为各项环境保护业务应用系统提供基础功能支撑。建设并完善环境自动监控系统,基本实现区域环境质量自动监测和重点企业污染源在线监控智能化、防控一体化,形成大气自动站监测数据传输、污染源治理设施在线监控、环境执法快速反应等全方位环境监控能力。人们通过信息系统的升级改造,逐步建设环境信息集成共享平台及数据中心。

3.2 感知系统

建立天空地一体化数据采集系统,包括即时采集污染源在线监控系统、环境视频监控系统、地表水自动监测系统、环境空气自动监测系统、噪声自动监测系统等对社会环境进行实时、连续地在线监控,准确、即时地掌握污染源和环境质量变化情况。

建立天空地一体化数据集成管理系统、智能信息发布系统实现多源信息的实时发布,形成“多方联动、实时监测、科学分类、快速反应”能力。采用电子地图支持GIS动态地理信息或图层静态地理信息,将数据融合,方便了管理者的操作,提高了系统的智能化程度水平。

3.3 保障系统

建立环境信息安全保障体系,覆盖范围包括各级环境信息系统及骨干网络。其主要通过加强安全组织机构的建设、日常安全管理制度的执行以及安全防护技术手段的运用来建成安全域,保障各级环境信息业务应用系统的可靠运行。

3.4 应用系统

3.4.1 污染源普查管理信息系统

建立污染源普查数据库、动态采集更新和汇总统计系统、数据分析加工系统,对污染源普查数据进行分析和汇总,定期发布污染源普查信息,为领导决策和社会公众提供污染源普查数据服务。

3.4.2 污染源自动监控系统

继续推进污染源自动监控体系建设。积极完善市级和县级监控中心建设,以国控、省控重点监控企业为重点,在污染源集中地区逐步推进市级和县级监控中心建设。在现有的国控、省控重点监控企业安装总量控制污染物监控设备,对全市的涉重企业安装废水废气在线监测仪器设备,实施重金属污染源自动监控。

3.4.3 环境质量自动监测系统

在现有环境质量自动监测的基础上,进一步加强环境空气自动监测、地表水水质自动监测、环境噪声自动监测等系统的建设;建立监测网络,建设环境质量监测点位综合数据库,利用GIS发布区域环境质量信息。

3.4.4 监测数据采集分析系统

建立环境监测数据库,并在数据和历史信息的基础上对环境监测数据进行综合分析与评价;建设环境质量预警系统,对环境质量的变化及时发现,提早预警。

3.4.5 辐射安全信息管理系统

建立电磁辐射设备信息管理系统,了解各类电磁辐射设备与环境有关的基本信息,准确把握电磁环境状况。这对正确判断电磁辐射环境形势,科学制定电磁辐射环保政策有着积极的作用。

3.4.6 固体废物和危险化学品管理系统

建立固体废物和危险废物基础信息数据库,构建固体废物和危险废物管理平台,利用物联网技术和GIS空间信息技术,实现固体废物和危险废物从产生、转移到消亡的全过程监控,大幅提升固体废物监督管理水平。

3.4.7 环境质量模拟与评估系统

建设区域大气、水等环境质量动态模拟库,为环境质量模拟提供基础依据;运用信息技术手段建设环境质量分析系统,通过空气污染扩散模型、水体污染扩散模型等分析功能,为相关人员提供决策依据;建设环境质量模拟分析专家库系统,结合模型库和分析系统,为环境管理人员提供决策支持。

3.4.8 环境应急管理系统

建立GIS平台、信息管理、资源调入、通讯集成、协同管理等综合系统,完成环境突发事件应急响应、应急处置及善后处理等过程环节的记录、跟踪、查询和分析。建立环境应急预案编制系统、评估系统和备案系统,实现各类各级应急预案的统一管理;建立环境应急法律法规库、应急标准库、应急事件处置案例库、应急知识库、应急处置技术库、应急专家库、应急物资与人员管理库和环境应急信息资源库;建立应急监测网络系统,现场监测人员通过GPS定位和现场监测,及时将监测数据、照片、视频信息通过信息平台反馈到环境应急管理系统;建立污染扩散模型和突发环境事件备案系统,提供突发环境事件的处置建议与方案,为环境应急处置提供科学依据。

4 结语

随着环保科技的快速发展,“数字环保”必将被“智慧环保”所代替。通过“智慧环保”的建设,传统的环境保护管理模式必将发生翻天覆地的变化,即业务管理更加信息化,监测数据管理更加集成化,环境保护更加智能化。

[1] 徐敏,孙海林.从“数字环保”到“智慧环保”[J].环境监测管理与技术,2011(4).

[2] 刘锐,詹志明,等.我国“智慧环保”体系建设探讨[J].环境保护与循环经济,2012(10).

责任编辑：为恒

TP274

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1671-8275(2014)01-0122-02

2013-11-12

刘旭东(1969-),男,安徽萧县人,淮北市环境保护监测站高级工程师。研究方向：环境保护。