个性化“智慧环保”建设构想

贺 信，张游杰

(1.海军704工厂，山东 青岛 266109；2.中国电子科技集团公司第三十三研究所，山西 太原 030006)

个性化“智慧环保”建设构想

贺 信1，张游杰2

(1.海军704工厂，山东 青岛 266109；2.中国电子科技集团公司第三十三研究所，山西 太原 030006)

“智慧环保”是环境信息化发展的大趋势。我国各级环保部门经过多年的发展，建立了大量的应用系统，积累了大量的数据。通过对这些应用系统及其数据的整合、分析，结合物联网、云计算、大数据管理、环境模拟等技术，构建了个性化的“智慧环保”技术框架，可以为提高环境管理效率和综合决策效能提供有效的信息支持。

智慧环保；环境信息化；数据整合；数据中心；智能决策

从20世纪90年代以来，我国各级环保部门一直在加强对环境的监测以及对企业污染的监控与治理，逐步利用信息化的手段实现了多种多样的监测监管方式。经过多年的信息化建设,取得了很大的成绩,积累了大量的信息数据[1]。但是，信息化程度和对这些数据的利用还远远不够，许多环境信息都分散在零星的应用系统中，存在许多信息孤岛，信息化的深度、广度都有很大的扩展空间[2]。

“智慧环保”概念的提出，以及物联网、云计算、大数据技术的应用，为这些信息的整合与综合利用提供了技术支持[3-8]。如何利用这些技术，整合已有的应用系统和数据，为不同的城市针对性地打造个性化的“智慧环保”,已成为环保信息化发展必须要解决的问题。

1 个性化“智慧环保”建设思路

对于环保管理部门，“智慧环保”可通过环境信息智能化促进环境管理决策的科学化、精细化。其建设过程是一个长期的、连续的、不断完善、不断创新的过程，不仅需要下接地气，根据环保管理工作的需求，解决实际问题，还必须站在高处，着眼长期规划，进行顶层设计。

因此，各级环保部门在打造“智慧环保”的过程中，需遵循“自上而下设计、自下而上实施”的理念。其建设思路主要表现在以下四个方面。

1) 统筹规划，促进系统建设的规范化和标准化

按照“统筹规划、统一标准、整体推进、分层实施、互联互通、资源共享”的指导思想，在“智慧环保”建设过程中，必需注重系统的标准化与规范化，主要表现在数据的标准化及应用系统接口的标准化上。

在数据的标准化方面，比如办公自动化系统中的人员和权限管理数据。许多环保部门都已建设了自己的办公自动化系统，并在其中对所有的人员和权限进行了统一管理。如果所有的应用系统都采用此数据进行用户和权限管理，则可以在任意应用系统中实现“单点登录，全网通行”，为应用系统整合提供基础，极大地方便环保部门工作人员对软件的使用。

在应用系统接口标准化方面，比如环境地理信息系统，可以是一个标准的应用系统接口。一方面可调用其它应用程序的功能：如果新增加一个地图，或新增加一个应用系统，就可以通过这些接口将它们联系起来，从而使环境地理信息系统变成一个综合的查询平台。另一方面还可提供其它应用程序的调用接口，相当于一个二次开发的功能。通过这个接口，其它应用系统可以很方便地把地理信息基础平台镶嵌到系统里。这样，就可以使地理信息系统成为其它应用系统的一个支撑。如污染源在线监测系统、放射源监控系统、空气质量监控系统等与地理信息相关的应用系统都可以使用统一的地理信息服务。

2) 注重实用和个性化，着力于解决实际问题

每个应用系统在建设时，其首要目标是解决环保管理中存在的实际问题，为工作人员提供方便，提高工作效率。比如建设项目审批管理系统，就需根据政府部门关于项目审批的要求，并结合环保部门工作实际情况而定制开发。系统可实现环保部门建设项目审批流程的电子化、网络化管理，使审批流程变得更加透明、规范。系统可具备自动分配任务、自动提醒、原文留痕、全程监控等功能，提高相关工作人员和部门领导对项目审批过程的掌控能力，杜绝因个人原因而造成的审批时限超时等工作失误。

3) 数据整合，整合各类环境信息资源数据

“智慧环保”的核心是一个规范化的、可扩展的、全方位的环境信息资源数据中心。它采用基于大数据管理的系统架构，可以实现从现有的或新建的各种应用系统中采集数据。基于该数据中心实现的智能化环境监控平台，可整合监测目标以及污染源的各种属性与监测数据，可针对目标对各种参数进行在线监测，还可辅助监测其它各种项目。不但为环保部门提供了全方位的监控手段,同时也充分利用了物联网“物物相联”的特性,提供了不同监测数据间的相互触发，提升了整个系统的智能化程度，为环保监控提供了更为先进的技术手段。

4) 基于规范流程，整合各个业务应用系统

以数据流的方式整合行政办公与业务办公，建立综合业务管理平台。该平台可建立以流程管理为核心的数据交互架构，实现公文的流转、数据的审核与发布、项目的审批，将行政办公与业务办公整合为一体。同时，还可将所有的环保业务应用系统整合在统一的操作平台上。在该平台中，将所有的应用系统的入口按照不同的类别排列在一起，环保部门工作人员只需要进入该平台，就可以通过这些入口使用所有具有权限的应用系统。

2 “智慧环保”架构设计

按照上述的建设思路，环保部门可对“智慧环保”进行顶层设计，逐渐形成“一网一库双平台，四大应用N个终端”的个性化的“智慧环保”架构，如图1。

图1 “智慧环保”架构图

一网：指环保部门内网。该网与国家环保网合二为一，以某市级环保局为例，局机关为中心，上连省环保厅、国家环保部，下连多个直属单位、分局、县市环保部门以及重点企业,横向包括视频监控网、污染源在线监测网、空气质量自动监控网、放射源自动监控网等多个业务监控网络。该网贯穿“智慧环保”技术架构的感知层、传输层、智慧层及服务层。通过该网，可以实现从前端采集到中心处理再到综合决策的全部过程。

一库：指环境资源数据中心。数据中心以云计算平台为支撑，可以整合现有各应用系统的数据，形成一个环境资源信息大数据库平台，并且对基础数据实现标准化和归一化，做到“一源一数，一源多用”，保证所有数据的一致性，为环境管理、环境决策、环境信息公开提供全面、多层次的环境数据服务。

双平台：指综合业务管理平台和智能化环境监控平台。综合业务管理平台用于对所有应用系统进行集成，并将其统一规划、分类管理，为环保部门提供一个统一的操作平台。环保部门工作人员只需要登录该平台，就可以使用所有具有权限的应用系统。智能化环境监控平台用于对不同业务系统中的监测监控数据进行集成，比如可在同一平台下查看某企业的污染源在线监测数据、环境视频监控数据、放射源监控数据、固废监控数据。

四大应用：指环保部门已建设的、正在建设的以及未来将要建设的各个应用系统。这些应用系统可分为四大类：监测监控类、环境执法类、业务办公类及综合应用类。监测监控类，包括污染源在线监测、环境视频监控、机动车尾气检测监控、放射源综合监管等系统；环境执法类，包括12369自动投诉、GPS执法车辆调度、信访管理、现场执法等系统；业务办公类，包括办公OA、建设项目审批、总量减排、许可证管理等系统；综合应用类，包括数据综合查询、环境地理信息、智能决策、消息推送等系统。不同的环保部门可针对自己的实际情况进行个性化定制。

N个终端：指各应用系统通过不同的终端进行展示。最常用的终端为PC电脑和手机，除此以外，还可以在Internet、LED屏、DLP大屏、触摸屏等多种终端上使用相应的应用系统。

3 “智慧环保”发展规划

“智慧环保”，要实现其“智慧”的目标，需要海量的信息、庞大的网络以及无处不在的感知作为支撑，还需要强大的计算能力、准确的数学模型以及多样的展示方式作为驱动。因此，“智慧”是一个长期的目标，而短期内，应以解决实际问题为主。

以我国大多数市级环保部门为例，其短期内主要目标包括以下五方面的内容。

1) 完善“智慧环保”体系，利用先进的物联网技术构建全时全境全域信息全面感知，掌控环境业务平台全流程；

2) 将全市各类环境数据库进行整合，实现历史现实未来环保数据全景展示，利用时空地理信息系统构建决策支持系统，为环保政策制定提供科学依据；

3) 基于情景分析，聚焦重大环境监管问题，着重解决危险废物、医疗废物、放射源和汽车尾气的全程自动监控和管理方面的技术问题，保障市区域环境安全和节能减排的任务落实；

4) 整合目前的环境应用，在环境监控平台的基础上建立基于物联网构架的环境应急管理平台。实现指挥调度、预测预警、应急处置、辅助决策、评估演练等功能；

5) 基于数据利用最大化，政务多部门信息协同共享。

落实到具体的项目，兼顾长期的规划和短期的目标，“智慧环保”的建设可从环境资源数据中心建设、智能决策支持系统建设以及应用系统的完善三方面进行。

3.1 环境资源数据中心

环境资源数据中心以云计算机平台为支撑，可整合现有各相关部门及应用系统的数据，形成一个跨部门的环境资源信息大数据库平台，为环境管理、环境决策、环境信息公开提供全面、多层次的环境数据服务。

环境信息资源数据中心是“智慧环保”的核心，是一个综合性的数据中心，其数据来源不但包括环保局内部数据，还包括其它政府部门(如公安、交通等)的相关数据、来源于互联网的数据以及来源于其它渠道(如文献资料等)的各种数据，其技术架构如图2。

图2 环境信息资源数据中心分层结构

3.2 智能决策支持系统

环保智能决策支持系统，依托于环境信息资源数据中心，以数据挖掘和模型技术为途径，其目标是提升环保管理部门综合决策能力，是“智慧环保”的“智慧”体现之所在。

环保智能决策支持系统具有以下功能：

1) 支持海量数据挖掘，可从环境信息资源数据中心中检索、汇总所需数据；

2) 支持数据及应用系统扩展功能，可随时增加数据分析对象；

3) 支持环境模型模拟技术，以还原一个实际系统的行为特征为目标，建立模拟其物理原型的数学模型；

4) 支持分析方法扩展功能，可随时增加决策分析方法，以适应新的需求。

3.3 完善应用系统

业务应用系统既是针对特定环境管理业务信息化应用，也是环境信息资源数据中心的数据来源，是“智慧环保”的基础支撑系统。因此，应用系统的不断建设和完善是一个长期的过程。针对不同的环保部门，需要根据环境监管的实际需求，继续完善和新建应用系统，包括感知层的建设(如大气环境感知、水环境感知、噪声感知、固废危废感知、放射源感知、移动和应急监控感知等)以及应用系统(如重点企业管理系统、总量减排控制系统等)的进一步完善。

4 结束语

“智慧环保”的最终目标是为提高环境管理效率和决策效能提供有效的信息支持，实现社会全面协调发展。而其“智慧”则是建立在海量的数据基础之上，这就需要我们将跨平台的各类异构系统资源进行整合，以实现不同系统、不同格式数据的存储、共享和访问，进而将相关的业务数据，通过整合、集成、标准化和归一化处理，提供海量的数据存储与管理，实现数据的综合利用。

近几年是我国环境信息化建设和应用发展的最重要时期，是环境信息化建设由基础能力建设向应用能力建设战略调整的重要阶段，也是理顺环境信息管理、建立环境信息管理机制和完善环境信息管理体系的有利时期。我们要充分利用目前良好的发展势头，加快环境信息化的建设步伐，打造个性化“智慧环保”，争取早日实现“绿色发展”的远大目标。

[1] 刘锐,詹志明,谢涛，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):10-14.

[2] 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):21-23.

[3] 廖庆风.试析中国环境监测科技发展需求[J].科技创新与应用.2013(24):142-142.

[4] 文宣华.浅谈环境信息化在推动环保发展中的作用[J].科技致富向导，2014(6):51.

[5] 张国凤.物联网与云计算环境下信息化发展探讨[J].硅谷，2014,7(4):164.

[6] 关新宇,邵漂.智慧环保体系的构想与建设探讨[J].绿色科技，2014(6):199-201.

[7] 王从未.试论智慧环保的现状与发展[J].科技风，2013(9):238.

[8] 张翠荣,宇文志峰.浅谈我国环境监测技术的现状及发展趋势[J].绿色科技，2012(7):187-188.

Construction of Personalized “Intelligent Environment Protection”

He Xin1, Zhang Youjie2

(1.No.704NavyFactory,QingdaoShandong266109,China; 2.No.33ResearchInstituteofChinaElectronicsTechnologyGroupCorporation,TaiyuanShanxi030006,China)

The “Intelligent environmental protection” is a major trend in the development of environmental information technology. After years of development, environmental protection departments at all levels have established a large number of application systems, and accumulated a large amount of data. Through integration and analysis for these application systems and data, combined with networking, cloud computing, big data management and environment simulation technology, a personalized “Intelligent environmental protection” technology framework is built, which can provide effective information support for improving environmental management efficiency and comprehensive decision efficiency.

intelligent environmental protection; environmental informatization; data integration; data center; intelligent decision

2017-06-02

贺 信(1984- )，男，江西萍乡人，工程师，硕士，主要研究方向：通信电路。

1674- 4578(2017)04- 0072- 04

X32；TP391

A