智慧环保体系的构想与建设探讨

关新宇 邵漂

摘要：指出了当前，环境保护已成为重要的社会问题、民生问题、政治问题，当前的环境监管能力也已经逐渐不能满足日益增加的环保工作的需要。随着环境信息化与环境管理业务结合日益紧密、应用深度不断增加和应用范围不断扩大，综合运用数字挖掘、模型技术、人工智能等先进技术实现智慧型的环保决策成为迫切需求。

关键词：环境保护；信息化；智慧

中图分类号：X324

文献标识码：A 文章编号：16749944（2014）06019902

1 引言

党的十八大报告提出建设美丽中国，大力推进生态文明建设，对环境保护工作提出更高要求。目前，我国部分地区环境形势仍十分严峻，与国家要求和人民期待仍有很大差距。环境保护工作面临着“三个前所未有”，即国家重视程度前所未有，人民对好的环境质量的期盼前所未有，环保工作任务之重前所未有。大部分环保部门存在人员缺乏、监管能力不足等问题，如何利用现代科学技术提高环境监管能力以改善环境质量迫在眉睫。环境信息化作为国家信息化建设的重要组成部分，是实现环境管理科学决策和提升监管效能的重要手段，严峻的环境形势对环境信息化建设提出了更高的要求。

1.1 发展现状

从20世纪70年代初期开始，计算机技术在国外工业发达国家及国内发展较快城市的环境保护工作中得到了日益广泛的应用。目前已开发出多种大型、多功能、综合性的环境信息系统，在环境监测、科学研究、决策、规划、环境预测与评价等各个领域发挥着重要作用。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保领域，可以实现环境保护与经济高速发展的“双赢”。进入21世纪以来，互联网、移动通信技术的飞速发展，为我国环境信息化应用提供了良好的外部条件，经过多年发展，环境信息化进入了一个新的阶段，物联网、云计算等一批新兴技术的快速发展，以及传统空间信息技术应用的不断深入，为环境信息化建设注入了持续不衰的动力，为实现环保“更透彻的感知”、“更全面的互联”和“更智慧化应用”提供了技术支撑。

环保部部长在第一次全国环境信息化工作会议上指出，当前和今后一个时期环境信息化建设的主要任务是紧紧围绕 “四个转变”，着力强化 “三种能力”。“四个转变”和“三种能力”的提出，为环境信息化提出了更高的要求，同时也指明了我国今后一段时期内环境信息化发展的主要方向。

随着环境信息化与环境管理业务结合日益紧密、应用深度不断增加和应用范围不断扩大，综合运用数字挖掘、模型技术、人工智能等先进技术实现智慧型的环保决策成为迫切需求。

1.2 存在问题

1.2.1 环境信息资源缺乏共享机制

大部分地区尚未建立环境信息资源的交换共享机制，缺乏统一的数据框架对数据进行集中管理，大量环境数据资源没有得到充分的开发利用。由于环境数据的分散管理，数据之间关联度不够，无法实现数据的综合应用，环境数据加工分析局限于面向单一主题的数据，导致环境信息支持能力薄弱。

1.2.2 环境信息系统整合度不高

环境信息化建设总体上缺乏总体架构的指导，业务应用系统不能满足环境监督管理工作的需要，缺少一体化监管的统一规划和顶层设计。各部门基本上都在使用环保部、省厅下发的业务系统，或局内自建的业务系统，各业务系统的开发工具、后台数据库不尽相同，使得各软件系统彼此之间缺乏兼容性、数据共享困难。

1.2.3 综合辅助决策能力有待加强

目前数据资源的综合利用多停留在查询检索和统计功能上，并未全面有效地转化为环保工作人员和管理人员所需要的具有分析和决策功能的数据。如何依托数据中心进行深度数据挖掘，为宏观环境政策的制定，促进环境与社会、经济的协调发展提供辅助决策支持，为阐明环境质量的成因与演化机理提供依据，为评估环境安全，防范环境风险提供指导，为缓解管理工作的绩效考核工作提供科学可靠的技术手段，是未来环境信息化建设步入“智慧环保”的必然要求。

同时，全国环境信息标准化建设整体滞后，也严重制约了环境保护管理向智慧型信息化转变。

2 关键技术

实现智慧环保体系建设，需要庞大的技术支撑，并且随着科技的发展，要不断注入新鲜的“技术血液”，才能保证整个体系的健康、快速发展。从目前来看，大致需要以下技术：物联网技术、云计算技术、智能GIS技术、遥感技术、空间定位技术、海量数据挖掘技术、环境模型模拟技术等。

3 建设构想

“智慧环保”的总体架构包括感知层、传输层、智慧层和服务层。感知层是利用任何可以随时随地感知、测量、捕获和传递信息的设备、系统或流程，实现对环境质量、污染源、生态、辐射等环境因素的更透彻感知；传输层即利用环保专网、运营商网络，结合3G、卫星通讯等技术，将个人电子设备、组织和政府信息系统中存储的环境信息进行交互和共享，实现更全面的互联互通；智慧层是以云计算、虚拟化和高性能计算等技术手段，整合和分析海量的环境信息，实现海量存储、实时处理、深度挖掘和模型分析，实现更深入的智能化；服务层则是建立面向对象的业务应用系统和信息服务门户，为环境质量、污染防治、生态保护、辐射管理等业务提供更智慧的决策。

3.1 环境数据中心建设

建立数据中心，各应用系统业务数据，通过交换平台，同步到数据中心，数据中心存储所有业务数据，统一数据管理，解决数据应用和维护困难问题。将基础环保数据共享给各应用系统，避免重复录入和数据不一致现象；同时，建立统一的数据标准，为数据分析及辅助决策打下基础。

建立统一的环境综合业务数据库为整个环境信息化建设的当务之急。整合及规范污普、环统、行政审批、公众服务、信访投诉、污染源数据、环境质量数据、环境应急等环境信息于一体，为承担智慧环保体系建设打下坚实的数据基础，从而实现环境信息数据的全面共享与统一调用，实现环境信息的整体统计、查询、分析，为领导决策提供依据。endprint

3.2 支撑平台建设

建立一套集内网办公、门户网站和移动执法于一体，可扩展的综合性业务办公平台。该平台基于组件和中间件构建，用于支撑各项业务应用系统开发、部署和管理，加强各环境信息系统的关联性，避免形成信息孤岛。通过对数据交换与共享、用户身份认证、环境地理信息系统界面操作和工作流引擎集成，实现日常公文流转、建设项目审批、信息公开、在线办事、互动交流、移动办公执法等功能。利用环境地理信息技术综合展示环境信息，为环境管理提供更为直观的图形展示平台和数据分析平台。平台将转变内网办公操作模式为图形界面操作，构建“智慧环保一张图”，提高办公平台的便捷化、可视化，实现各业务之间信息共享，工作协同办理，为环保部门的各项管理业务提供数字化支持服务。

3.3 应用系统建设

基于环境地理信息综合办公平台，根据环保工作需求，可建立环境监测监控系统、环境管理系统、环境综合服务平台、决策支持系统等一系列实用的环保业务应用系统。

3.3.1 环境监测监控系统

包括污染源在线监控系统、污染治理设施简易工况监控系统、固废监控管理系统、重金属监控管理系统、重点流域视频监控系统、重点污染源烟气黑度自动监控系统、机动车尾气综合管理系统、辐射环境综合管理系统等。

3.3.2 环境综合管理系统

根据环保部环境监管能力建设“十二五”规划，结合环境管理业务的实际需求，升级完善污染源监管系统、环境质量综合管理系统、环境应急管理系统、网格化环境监管系统、环评审批管理平台、固废管理及交易平台、环境保护行政处罚系统、总量减排信息系统等业务子系统，为环境管理和决策提供数据支持。

3.3.3 环保服务平台

该平台按照《环保政府网站建设与管理规范》要求，通过信息化手段的应用，采用网络与实体相结合的方式，以环境保护网站为门户，建立统一的12369公众服务平台和网站式的业务受理平台，为企业和公众提供“一站式”的环境信息服务。提高企业与市民的办事效率，扩大市民的环境保护参与度，加大环保局工作透明度，建设服务型政府和阳光政府，提升环保局的服务水平。

3.3.4 决策支持系统

结合各类（水、气、噪声、固废）模型技术，实现环境容量分析功能，为环境管理宏观政策层面的综合决策提供有效支撑。该系统辩证地分析污染减排与环境质量之间的关系，阐明环境风险源的等级和分布与环境安全格局之间的关系，识别区域性环境污染的成因，通过对区域环境容量网格化分析，确定各区域减排类型和产业结构发展趋势，为制定联防联控措施、产业结构调整、经济发展模式、环境影响评价、预防社会群体行为等方面提供决策依据。

3.3.5 环境信息标准规范体系

在国家、省环境信息标准规范体系的基础上，建立符合地方环境信息化管理需求的规范与制度，保证环境信息化建设的统一性、协调性。在进行标准体系建设时，既要考虑与国家、省环境信息化标准的结合，又要满足地方的标准需求。环境信息标准规范体系的建设主要包括总体标准、数据模型规范、技术规范、集成规范、接口规范、安全管理规范和管理标准等。

3.3.6 环境信息安全保障体系

为预防和阻止人为或非人为故意和非故意的破坏，确保环境信息化的建设和运行能够顺利进行，需建立环境信息安全保障体系。采取不同层次的安全防御手段和方式，形成全方位的、易于管理的安全防御体系，最终保障网络、数据和信息的安全。环境信息安全保障体系主要由安全策略、安全技术、安全运作和安全组织管理组成，通过对终端、应用系统、网络层等3方面进行安全防护，从物理安全、网络安全、数据安全、应用安全等方面进行安全体系的规划和建设，使其能够达到国家安保三级要求。

3.3.7 环境信息运维管理体系

环境信息运维管理体系主要由网络管理、系统管理和相关制度管理以及系统后期维护等部分组成，主要任务是实现对网络的有效监管和运行维护；实现对各类系统软件和业务应用的实时监控、故障预警和有效处理；实现对机房的管理以及其它紧急情况处理；“三分建设七分维护”，要确保信息化建设取得良好效益，应定期根据业务需求和系统运行状况的需要及时改动和升级现有系统。

参考文献：

[1] 王晓东，李 妍，孟 金，等.物联网在环境保护工作中的应用及研究进展[J].物联网技术，2012（6）.

[2] 张露池.浅析计算机网络信息安全分析与管理[J].科技资讯，2011（11）.

[3] 李 莉.基于3S技术的数字环保[J].安徽农业科学，2007（24）.

[4] 袁远明.智慧城市信息系统关键技术研究[D].武汉：武汉大学，2012.

Discussion of Ideas and Construction of Environmental Protection Intelligent System

GuanXinyu1， Shao Piao2

（1. Chengde Environmental Protection Bureau， Chengde 067000， China；

2. Chengde Quality and Technology Supervision Bureau， Chengde 067000， China

）

Abstract： As the problem of environmental protection has become an important social and political issue， the current environmental monitoring capacity cannot satisfy the needs of the increasing work of environmental protection. Today， the environmental information technology and the environmental management business have connected closely with increasing application depth and scope， therefore， it is urgent to use advanced technologies such as digital mining， model technology， artificial intelligence and so on to achieve intelligent environmental protection decisions.

Key words： environmental protection； informatization； intelligenceendprint