浅析数字化环保系统

王芸博

（太原城市职业技术学院，山西 太原 030027）

浅析数字化环保系统

王芸博

（太原城市职业技术学院，山西 太原 030027）

“数字环保”介绍了数字环保系统的内容与系统结构功能；数字环保体系及一些支撑关键技术。数字环保是在计算机技术、信息技术、网络技术、数据技术、自动控制技术、软体研发等技术基础上衍生的大型系统工程。它是利用数字、信息和控制加以创新等技术手段，来为环境保护服务，实现人类的碧水蓝天工程。

数字化环保；系统架构；软体平台；多级联网

环境保护的话题是个越来越重要而永恒的话题，关系到我们人类与地球村的生存发展，环境和人类社会发展模式的改变与人和自然的协调共处也成为世界关注的焦点。

一、何为环保

1.环保的由来

21世纪的步入，工业革命、产业革命，经济的迅速发展，全球一体化、经济一体化、全球信息化时代的到来，确忽视了“环境”的重要性，人类正面临着一系列的全球性环境问题，生存环境的日益恶化已到崩溃的地步，环境的恶化并严重威胁到了我们正常的工作、学习和生活。由此人类进入21世纪，全球环保产业开始进入快速发展阶段，逐渐成为支撑产业经济效益增长的重要力量，正在成为许多国家革新和调整产业结构的重要目标和关键。

我国是一个发展中国家，经济的持续高速发展和人口的高速增长，对环境的污染物排放量呈逐年上升趋势，水土流失、水和空气污染、酸雨、地质灾害频繁、沙化等环境问题也日趋严重。经济的高速发展是否必然要以牺牲环境为代价，这是世界人们一直都在探索的问题。欧美发达国家近十多年的发展经验表明，将现代高新技术成果特别是计算机技术运用于环境保护领域完全可以做到环境保护与经济高速发展的“双赢”共存。

2.环保的重要性

经过20余年改革开放，中国以崭新的姿态展现在世人面前，一个充满着活力的文明古国又一次青春焕发了，人民为之振奋，世界为之惊叹。中国人高擎起物质文明和精神文明的伟大旗帜，以前所未有的速度追赶着人类的文明。在高度物质文明的现代中国，存在着对环境的恣意践踏、破坏，黄河低吟，长江哭泣，中国环境恶化的趋势没有得到根本遏制，人们的生存条件堪忧。

我国的污染已经呈现出“复合型、压缩型”的特点，发达国家在工业化中后期出现的污染公害已在我国层层上演，以我国目前的经济增长方式面对环境容量也达饱和。查阅数据表明，未来15年，我国人口将达到14.6亿，到2020年经济总量将再翻两番，不断增长的经济规模和人口，对资源和环境造成巨大的压力。按现在的资源消耗和污染控制水平，污染负荷将增加4～5倍。这个阶段特别是“十一五”期间，将是我国环境与发展矛盾最为突出的时期。

事实证明环境污染我们已经付出沉重代价，许多大城市肺癌导致的死亡人数增加了8~10倍。据研究，空气污染使慢性呼吸道疾病成为导致死亡的主要疾病，其造成的污染和经济成本约占中国GDP的3%~8%，达到1280亿元，相当于广东和上海GDP的总和。另一个数据是，到2020年，中国仅为燃煤污染导致的疾病就将付出3900亿美元，占国内生产总值的13%。光这一些还不够，世界各地，地质灾害频发，给人们生活家庭及国家带来了深重的灾难，环保事业也已是刻不容缓了。

二、数字环保系统概述

1．数字环保的概念

随着信息技术、网络技术、软件技术、自动控制技术、地理信息技术等飞速发展，人们正为生存环境不断担忧而启动绿色工程的时候，“数字环保”就应运而生。

数字化环保系统，采用了高度的信息技术、数据空间技术、软件技术、网络硬件服务平台、自动化控制技术及仪器仪表的智能化技术，建设成“数字化环保”管理系统。数字化环保真正的概念是上升到做出正确的监视监控调度、有效的环境决策分析，对污染源进行完美的控制与管理，将环境保护与生产并行，环境保护决策管理与经济发展同进。

数字环保必须做到污染物的规范化排放，根据生产的规模、类型、明确排放口的数量和位置，避免偷排、暗排以及无组织排放等现象。构架环境监理信息网，实现点源监测、监测控制设备的广泛接入，达到环境监理监测自动化、信息化，最终以数字化管理为目的。

2．发展数字环保的优越性

时代的变迁，信息的发展，数字时代的到来，为我国的环保实施迎来了历史的春天，跨世纪的环境监理管理需要提高科学含量，数字环保系统有助于环境监察管理的科学化和精细化。

发展数字环保系统的优越性所在：（1）系统的建设和应用，达到控制环境污染总量的目的；（2）可以把环境问题说清楚，说准确，说及时；（3）可以了解某地区、某城市的环境污染总量（即环境现状），并且通过统计可以计算出月、年污染速度，再通过环境容量（环境自静能力）的测定，可以为某地区、某城市的环境治理力度和强度提供决策依据；（4）系统的实施降低了企业的负担（较之于过去），减少了总资源的占用；（5）促进环境监理管理的变革，由传统方式向信息化方式转变，实现与国际接轨；（6）达到约束企业排污行为的目的，从而降低污染总量；（7）为环境执法提供客观、准确的依据；（8）可以大大减轻各级环境监理部门的劳动强度，提高他们的工作效率；（9）帮助国家环保总局和地方环保局建立一条通畅的信息通道，可以真正实现信息的上通下达；（10）系统的使用可以大大提高环境监理的信息化水平。

三、数字化环保系统架构

环保责任重于泰山，任重而道远，信息化、智能化、科学化、现代化的环保管理作业流程应用于环保是高效的，利用高科技手段去管理污染企业提高管理效率，为“碧水蓝天”，多做贡献。

数字环保的建设，其主要目的是对环境的可持续发展，人民的生存之本做贡献，依据了国家环保部的标准与规范，利用计算机信息化技术、自动控制技术、无线监控监测技术、GIS地理信息系统、GPS地理定位系统、无线PDA、视频监控系统等等完美结合，对环保做出有的放矢管理与控制；为环境的明天做贡献。

系统要实现对污染源的实时监控，真正实现对环境的治理，首先要做到污染源自动监控、排污申报、数据通讯、应急预案、GPS定位、GIS跟踪系统等一系列配套系统的产生，使污染物规范化排放，并根据生产规模、排污类型明确排放口的数量和位置，来避免偷排、漏排以及无组织排放等现象。

1.数字化环保系统总体架构

数字环保系统相关的技术包括：WEB应用技术、数据库技术、数据仓库和数据挖掘分析技术、网络通信技术、数字技术、安全技术等。

数字化环保系统建设的总体原则是：加强领导、统筹规划、分类指导、加快建设；统一标准、统一平台、统一规范、整合数据、信息共享；分步实施、分层建设、分级管理。

数字环保系统总体上采用模块化的设计思想，根据业务范围和功能的不同，系统可分为环境中心数据库系统、环境核心通信网络服务系统、空间数据库系统、污染源自动监控系统、环境质量在线监控系统、总量控制环境事故应急预案系统、污染源地理信息系统、GIS地理信息系统、公众监督执法系统、环保电子政务办公系统、三维环保系统、环境信息查询门户系统、环保企业信息查询门户、污染源视频监控系统、GPS管理系统以及环保信息查询发布门户的庞大的环境信息系统。

系统总结构：

2.数字环保系统组织结构建设

(1)反向多级监控平台

数字环保系统为了监控更为公正，管理更为有效化，推行反向多级监管平台是有必要的，我们打破常规，反其道而行，从而更有利于环境的治理工作。

常规原则：排污企业→县环保→市环保→省环保；环保执法对排污企业管理。

反向模式：排污企业→省环保（数据的汇聚后进行分发、并行）→市环保→县环保；环保执法对排污企业管理。

数据结构（监控结构）:排污企业以GPRS/APN→GGSN（移动）→省环保（数据仓储中心）→专线模式（数据分发）→市县环保执法平台。

(2)环保无线通信系统

环保无线通信，是环境保护数据的监视、监测、监控的核心，是它完成了环境一线数据的采集、一线管理监测与控制的实现。

环保APN结构有四块：GPRS/CDMA，数字监测模块（环保通信标准）；移动中心网关（GGSN）数据采集汇聚；专线APN（移动中心到环保数据监控中心）；APN数字专有通道，支持数据单中心模式服务、透明化、专有加密传输方式、其结构清晰明了、应用便捷合理，对于工业行业协议、总线等数据格式与规范不进行编译等处理，但数据在安全模式中传输，对数据采集传输安全性高，稳定性强。

（3）污染源自动监控系统

污染源自动监控系统将自动化控制、网络通讯、仪器仪表、无限通讯等技术完美结合。系统运用了在线检测技术，自动检测排污数据和诊断环保设备的运行情况。系统提供数据展示、数据查询分析统计、实时数据显示、历史数据查询、数据交换接口等功能。

污染源自动监控系统其功能实现：企业信息管理包括：国控、省控、地方控；排污企业在线式管理包括监测、监视、报表系统；排污自动监测控制包括：一级告警、二级企业停电、三级工业管理、四级处罚等多级自动监控管理方式；权限管理分配包括数据上传、数据汇聚、数据分发、门户方式管理发布；多级监控系统包括：省、市、县、企，在线式、专线式，发布监控、管理多级系统平台，统一数据仓储中心（核心数据库）。

（4）环境监控GIS地理信息系统

环境监控地理信息系统是依据地理信息技术、三维一体虚拟现实技术、全球地理定位技术计算机信息技术溶为一体，来应用于环境监控管理。

环境监控地理信息系统其功能实现：

GPS全球定位系统包括：企业基本信息、企业分布情况、污染源定位系统。

配合气象台、对全省天气污染指数统计发布、预报，为民服务，提供上级直观方式查看管理，并做出指示、调度。

二维地理系统包括：直观式在线监控、环保执法、车辆移动定位、执法管理定位等。

三维地理系统包括：污染企业排污仿真、配合自动监控、真实监控监测等。

（5）总量与排污交易管理系统

根据区域环境容量、排污申报年审数据、环境统计数据、环境监测数据、排污收费数据分配区域污染物排放总量和排污单位的污染物允许排放总量。

总量管理包括：国控、省控、地控等三级企业的定量、总排污量，对于总量超出的企业进行管理停产处理，来节约资源与保护环境。

排污交易包括：国控、省控、地控等三级企业的总量、对剩余量的均衡分配，提高企业效益，同时以补偿了效益不稳定企业的亏损。

（6）公共监督执法系统

企业公众监督是为了更好地起到监督效果加强管理，群众举报的自动接报和结果反馈，记录受理、调查、处理、反馈、回访等处理过程，实现上级环保部门交办、汇总、统计、分析等功能。

现场执法管理实现对国家重点监控排污企业日常巡检工作流程全部记录的存档、查询，包括检查登记、现场笔录、处理措施等规范性表格的生成、填报、归档等，并实现上级环保部门的调阅功能。

（7）决策支持与模拟预警

决策支持系统负责分析在线监控数据和污染源相关数据，综合利用环境数据分析、数据挖掘、空间分析、预测模拟等技术手段，完成对原始数据的深入分析挖掘。可采用适合的模拟预测等技术手段，分析被监控污染源对水质和空气质量的影响。这些方式可结合地理信息系统进行空间分析、展现，为污染源管理决策提供信息化支持。

系统能够针对指定的污染源在线监测数据进行污染物扩散模拟，可以在稳定、瞬时和静风等不同排放和气象条件下，结合气象数据进行大气污染物的扩散分析和模拟计算。对指定污染源周边的大气环境质量进行预报和预警，分析污染物排放的最大浓度落地距离，分析周边的环境敏感设施的风险级别。

（8）多级别管理、多级联网、总核心的数据仓储中心

主要有：多级别管理。包括权限分配、管理、监控、监测、预报警、执法；省市县企：并行在线监控管理；区域性的权限划分；不同级别，并行与之相同的管理权等等。多级联网。即每级都的自己的污染源监控系统，实现三级或四级联网包括：省、市、县、企，共同监控管理污染排放情况与标准。总核心数据仓储。主要是：总数据仓储包括统一管理、监控平台；统一数据发布；统一数据中心；统一传输网络结构；提供强大的门户服务系统；以省为核心，对下级进行管理监控，同时保持资源的高度整合，保护投资的合理情况管理，保护国家资源的高效使用。

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1673-0046（2010）12-0153-02