智慧城市背景下的智慧环保建设探索

孙传国

（中电建生态环境集团有限公司，广东 深圳 518000）

近年来，虽然我国工业总体实力得到显著提升，但却对生态环境造成了严重破坏，雾霾、酸雨等自然灾害气候时有出现，引起了社会舆论的广泛关注。因此在当前时代背景下，环境保护问题不但是城市现代化发展的关键所在，也是构建智慧城市的重要环节与主要途径。目前来看，通过对各项信息化技术的应用，构建起城市智慧环境保护体系，多角度、多层次开展环境治理工作，是改善城市生态环境、建设智慧城市的主要发展途径。

1 智慧城市与智慧环保体系概述

1.1 智慧城市定义

智慧城市主要指基于各项信息化技术，将城市各项配套系统、服务系统与功能模块相互打通，开展协同管理，最大程度利用各项城市资源，为城市居民提供多元化的城市服务与动态管理，从根源上解决交通堵塞、人口膨胀、环境恶化等“大城市病”。

1.2 智慧环保体系定义

2009年初，IBM提出了智慧地球的概念，美国将智慧地球上升为国家战略。智慧地球的核心是以一种更智慧的方法，通过利用新一代信息技术来改变政府、企业和人们相互交互的方式，以便提高交互的明确性、效率、灵活性和响应速度，实现信息基础架构与基础设施的完美结合。随着智慧地球概念的提出，在环保领域中充分利用各种信息通信技术，感知、分析、整合各类环保信息，对各种需求做出智能的响应，使决策更加切合环境发展的需要，智慧环保概念应运而生。可将智慧环保视作为数字环保的发展延伸，主要指通过对各项物联网技术的灵活应用，将环境感应自动监测器等硬件设备在指定区域、物体中进行配置安装、自动运行，并借助于计算机网络与信息化技术构建起智慧环境保护管理体系，借助于对各项环境保护工作的高度整合，以及对各项物联网与信息化技术的合理应用，精细化、动态化开展环境监测、管理与治理工作。

1.3 城市智慧环保体系主体框架结构

目前来看，我国部分城市与西方发达国家所构建的城市智慧环保体系结构主要由三个主要层次所构成。

底层结构为硬件感应层，由所配置的环境感应自动监测器等硬件设备所共同构成，将城市管理范围内的环境实时情况进行自动化、全面化监测。

中层结构为网络传输层，借助于该层结构中所搭建的网络信息系统、基础数据传输系统等附属子系统，将硬件感应层所上传的环境监测信息进行汇总分类，并将各类问题上传至顶层结构中。

顶层结构为系统应用层，主要由附属电子数据库、大数据处理系统、信息展示与公布平台、内部管理操作平台等共同构成，发挥着综合分析环境监测数据、制定城市环境管理计划、采集反馈信息、全局控制城市环境治理工作开展等职能效用。

2 城市智慧环保体系的具体建设策略

2.1 对底层硬件感应层的有效建设策略

首先，对城市智慧环保体系建设顺序的明确。在整体体系结构建设过程中，需要从全局角度出发，建设底层硬件感应层，其原理为我国生态环境是一个整体系统，各区域之间生态环境的变化都会引起连锁反应。若不同城市智慧环保体系中的底层硬件感应层缺乏统一的建设标准，则会导致不同区域之间出现污染源扩散、缺乏开展环境协同治理等问题的出现。因此需要从全局角度看待这一问题、建设与规划具有全国统一性、规范性的城市智慧环保体系硬件感应层，才能实现将各智慧城市环保体系作为核心要素，构建起全面性跨网环境监测与管理体系的目的，最大程度提高对环境管理资源的利用率。

此外，需要结合不同城市生态环境的实际情况，选择适当的硬件感应监测设备的安装配置位置。例如将硬件感应监测设备安装在现有工业厂房、污水处理厂等污染物大量积聚与产生的区域中，并在此基础上构建起底层硬件感应层。因此，也需要对GPS技术等进行灵活应用，精确锁定城市管理区域中各处环境污染源头。

其次，对现有各项资源进行合理调动。在城市智慧环保体系构建模式中，需要在不同城市现有环境管理资源的基础上，针对性组建底层硬件感应层，从而在充分保障城市智慧环保体系运行效率的基础上，有效控制体系建设成本。

第三，构建信息反馈与对外感知系统。近年来，环境保护问题已逐渐成为社会热门话题，得到了社会各界的广泛关注。为进一步提高城市智慧环保体系的管理水平及效率，也需要构建信息反馈机制，适当放宽底层硬件感应层的控制权限。例如，城市居民可通过自身移动硬件设备，实时向城市智慧环保体系传输各类环境污染问题与监测数据。

2.2 对中层网络传输层的有效建设策略

在城市智慧环保体系整体框架结构中，网络传输层是其中的核心枢纽，发挥着将硬件感知设备监测数据向上传输，将顶层结构所制定、下达各项控制指令向下传输的重要应用职责。在一定程度上讲，中层网络传输层结构的组建合理性，直接影响到整体城市智慧环保体系的管理水平、运行效率。

（1）整合现有资源。中层网络传输层的组建成本较高，需要构建配套的网络信息系统、地理信息系统以及基础数据传输系统等系统。因此需要在城市现有网络传输资源的基础上（如宽带网络、通信枢纽等），对各项配套子系统进行构建，以控制城市智慧环保体系的建设成本。

（2）在合理范围内，最大程度提高中层网络传输层的覆盖面积。在生态环境治理工作中，任何环境污染问题的出现都会引起连锁反应。因此，唯有开展全面性的环境管理工作，才能做到对各类生态环境污染问题的有效规避。因此不但需要在城市管理辖区内的任何区域中配置安装足量的硬件感知监测设备，也需要同时将中层网络传输层的覆盖范围进行扩大，确保将各类硬件设备的监测信息进行实时、稳定传输。具体来讲，则是在城市管理辖区内的任何区域（包含人烟稀少区域、无人区等）覆盖环保网络传输体系。

（3）针对性开发对外开放的网络传输软件。为最大程度提高城市智慧环保体系的管理水平与运行效率，不但需要适当开放底层硬件感知层的对外权限，也需要开发配套的对外网络传输软件。城市市民可基于这一对外环保网络传输软件与自身配置的硬件移动设备，将所发现的环境污染等问题以可视化图像、视频的形式进行传输，并保障智慧环保体系得到来自城市市民的实时监督。

（4）构建配套的网络传输安全防护体系。在各项硬件感知设备所传输监测数据以及下达各项管理指令中，都包含着我国地理环境、地质结构、生态环境实时情况等具有高度保密性的数据信息，如若被不法分子获取，极有可能对国家安全造成严重损害。因此也需要在中层网络传输层中构建配套的信息安全防护体系。

2.3 对顶层系统应用层的有效建设策略

在顶层系统应用层结构中，主要由大数据处理系统、综合信息发布平台、办公处理、决策支持与智慧环境展示平台五部分构成，该结构层的运行原理与主要职责为将所监测、传输的环境实时情况在云平台之上进行全面展示，并在此基础上组建附属的电子信息数据库，对各项环境监测信息、所下达环境管理指令与制定计划进行汇总保存，并对环境的实时情况开展自动化数据分析工作。在检测到环境异常问题与生态环境污染问题时，系统进行自动报警，随后管理人员采取相应问题解决策略。

（1）组建独立数据中心。由于城市智慧环保体系中各项数据与下达指令都具有较高程度的潜在价值与保密需求，因此，需要重点组建独立运行的电子数据管理库，对各项环境监测数据、指令信息与计划进行自动保护、分析，并对不同相关部门与管理人员放开适当程度的查阅权限。

（2）组建统一的环境管理平台，以实现不同部门机构之间开展生态环境协同治理工作。例如在该平台中增设数据库在线查阅功能、在线数据传输与沟通功能、各项管理指令自动下达功能等。而在各类企业办理与环境相关的审批业务时，也需要借助于该环境管理平台的对外开放端口进行提交审批报告、下达批复指令。

（3）构建信息分级保密机制。在城市智慧环保体系运行过程中，不同数据信息的保密需求与潜在价值均有所不同。为在充分保障信息保密需求的基础上，最大程度提高城市智慧环保体系的运行效率，也需要构建信息分析保密机制。针对不同信息数据的保密需求进行分级保密，此外根据不同部门机构、人员的工作岗位与行政级别，赋予其一定的管理权限与数据查阅权限。同时，也需要构建风险识别机制，定期对数据安全系数进行分析，并提前针对性制定各项保密措施。

3 结语

对智慧环保体系的建设是发展智慧城市的主要途径与必由之路。智慧环保能够充分利用各种信息技术，包括GIS技术、云计算、大数据技术等，对城市生态信息数据深入分析和研究，对城市生态系统发展变化趋势进行科学预测，制定出有效的城市生态政策。因此，应采取正确的智慧环保体系建设措施，构建起直观化、清晰化的体系框架结构，实现由我国“数字环保”向“智慧环保”的转变，为智慧城市的建设奠定良好基础，从根源上解决环境恶化这一“大城市病”。