基于智慧化的数字环保一体化平台建设与研究

杨学军 周聿泓

摘 要：数字环保发展趋势是智慧化，在智慧环保背景下，数字环保一体化平台建设思路和研究在环保管理创新中很重要，文中提出了数字环保的基本框架并通过详细的分析和系统平台建立，将物联网与移动执法、资源整合、模型应用融合，通过实际在环境监管与预警方面的应用促进了环境管理模式创新。文中就数字环保的建设思路及方法、应用重点等问题做了详细描述。

关键词：数字环保 物联网 信息集成 监管预警 环境模拟

1 引言

智慧环保是环境管理工作发展的新兴模式，它的本质在于数字化与互联网的高度融合，是环境信息化向更高阶段发展的表现。环境监管预警是环境管理的重要职责，随着智慧化建设和精细化管理的要求，数字环保对环境监管的作用尤为突出，为加快建设数字环保，整合与利用环境信息，积极采用在线监控、移动执法为监管一线服务，加强环境生态资源及环境状况分析和评估，深圳在数字环保一体化建设时重点分析了环境监管需求，尤其在移动执法、应急管理、环境预警方面加强智慧化应用，对该平台建设分析总结将对进一步扩展应用深度和广度，实现智慧环保奠定基础。

2 智慧化数字环保一体化建设思路

2.1 一体化建设与统筹规划

数字环保因为覆盖业务广、应用模块多、系统间关系复杂、涉及技术多，系统建设必须统筹规划，分步实施。首先主要立足于梳理整合、搭好框架，建立环境信息化标准体系，搭建软硬件基础平台，开展环保监管信息集成系统、移动执法系统、环境在线监控系统、环境应急管理系统及环境数据中心和环境地理信息平台，在打好基础后开展城市资源及环境质量分析与预警系统开发建设。

2.2 一体化建设与业务流程再造

数字环保应首先从业务应用入手，对业务流程进行全面梳理整合。通过梳理整合，改变以往部门各自为政、串联操作的工作方式，对主要业务流程实现跨部门、跨时间、跨空间的流程再造，同时也理清了业务流程之间的数据关系，实现信息资源在整个业务流程上的共享使用，保障了输出信息的同质性。

2.3 一体化建设与标准化体系

在数字环保建设过程中，应该坚持标准先行，以国内相关信息标准为基础，结合城市环保管理的实际开展环境信息化标准体系研究工作，要制定一系列管理标准和技术标准，要根据元数据、信息分类编码、数据交换等技术标准建立信息资源目录体系，搭建数据交换平台，构建环境数据中心，实现数据共享。

3 智慧化数字环保重要基础

3.1 智慧环保特征

智慧环保系统是通过物联网和云计算技术应用提高环境管理水平、提升环境执法效能、有效防范环境风险和实现环境科学决策的智能化平台，具有智能感知、智慧分析和智能决策的功能。首先是建立智能感知体系，对水环境、气环境、污染源等进行全过程监控，以尽可能实时地了解污染状况；二是建立环保统一的物联网络，实现与各感知点的互联互通；三是建立环保云数据中心，纳入环境感知数据、环境管理数据，同时有效整合水文、气象和周边城市环境质量信息等公共资源，对数据进行智能分析；四是建立智慧应用及决策系统。包括移动执法管理系统、环境质量评价系统等环保智慧应用系统和环境智能决策系统，使环境管理、环境决策、预报预测更为科学、准确。智慧化数字环保是智慧环保的探索，结合运用大数据技术、云计算等技术逐步形成智慧环保。

3.2 污染源监管信息集成

智慧化数字环保的污染源监管信息集成是将原来的多个业务系统，采用专用的工作流引擎，以任务的形式为驱动，打造业务协同工作平台，形成一体化业务管理系统，便于对业务办理进行跟踪、督办及考核。

系统内容包括从建设项目审批、建设项目试生产、建设项目验收到排污许可证、排污收费、污染源日常管理、污染源监测、限期整改、限期治理、行政处罚、环保信访、固体废物转移管理等。信息集成使得污染源从产生开始，自动将相关信息转后续监管部门共享，并且后续的信息自动归聚到同一污染源，随时反映污染源的动态管理状况；同时加强对环境质量数据的管理，并且在污染源排污状况与环境质量状况之间建立联系，从而达到通过对点源的管理改善宏观环境质量的目标。

污染源监管在实践中有统一的污染源台帐做数据支撑，制定污染源管理办法，建立完善的污染源全生命周期的动态管理机制，实现污染源全过程管理（如图1所示）。

3.3 环境云数据中心

智慧化数字环保的环境云计算中心主要包括环境云平台和环境云数据交换和共享平台。环境云平台仅可供内部业务系统使用，以确保环境业务应用和数据安全，实现对环境监测、环境监察、环境执法和环境管理决策等业务的动态支撑。

环境云数据中心是数字环保核心，云数据中心必须建立完善的资源目录体系，提供对环保数据的各种查询。云数据交换的中心，将各个系统以元数据的方式进行共享交换。完成对各种环保业务数据的采集。它能够快速可靠的与现有业务系统进行数据交换；同时对数据进行深入挖掘分析，构建先进的智能分析平台，如图2所示。

4 智慧化数字环保一体化平台

通过智慧化环保系统建设，做到每时每刻掌握、监控环境和污染源数据，再由智能应用系统的业务管理及智能云数据中心的数据处理，进行智能决策，并由移动终端提供报警预警，从而规范并提高环境管理、环境执法与公众服务能力和水平，保障环境安全、改善环境质量。实现从环境保护向生态保护和生命保护转变，最终使环保管理更智慧，实现人居环境安全与城市可持续发展。

4.1 环保监管集成系统

环保监管集成系统采取任务管理的模式，加强对每个审批事项的监督管理，并详细规定每个办理阶段的时限（审批、审核、签批），保证任务及时办理，并且可以随时进行督办、提醒。在建设项目开始试生产时，自动生成污染源并转到执法部门进行“三同时”监察并核定排污费。该系统对所有业务办理的情况进行记录、跟踪、督办、统计，使得各项任务办理情况一目了然，便于网格化、精细化监督检查。

4.2 智能化环保移动执法系统

智能化环保移动执法系统是移动互联网技术在智慧城市中的典型应用，在智慧城市中为城市管理和公众参与提供一种智能化手段，它能随时通过上网的手机查询到企业的环保信息；可通过智能手机完成现场取证工作；同时可随时随地查看企业在线监测的实时数据和视频图像，实行全天候监管。监察部门领导通过该移动执法系统，能查询指派任务、查看执法轨迹、掌握执法动态、稽查执法质量及专项执法工作任务的完成情况。

各类环境监察任务系统由自动发送至工作人员的执法终端（PDA、平板及笔记本），执法人员通过执法终端随时查看并完成任务，任务内容涵盖了环境监察的相关业务，包括：现场执法、排污收费、信访管理、在线监控以及各类预警任务。

充分利用移动执法终端的便捷性，执法人员和监察部门领导可随时查询企业的一厂一档信息，通过一厂一档企业信息的执法终端查询，有效解决执法岗位轮换及人员变动导致纸质档案管理难的问题，同时便于执法人员及时了解企业的真实环保信息，切实提高环境监察工作效率和改善执法科技手段。

通过移动执法系统的现场执法行业专属笔录的使用，在完成监察频次要求的同时确保执法检查不留死角，从技术上解决了环境监管渎职、失职的责任问题，有效规范了环境监察执法的流程和行为。

4.3 城市环境应急管理系统

城市环境应急管理系统实现了环境应急预防、准备阶段的应急能力的信息化管理及专业应急信息库建设；为应急指挥建立科学的应急响应流程和指挥调度的信息即时传送交互。面对突发事故时，应急部门通过系统进行快速接处警、事故确认、任务指派、方案指导等应急响应工作，并为决策部门提供全方位的事故现场实时情况。

4.3.1 应急信息库

建设多个应急信息库：危险化学品应急处置信息库、危险源信息库，应急专家库、应急文献库等。运用数据库技术对常见危险化学品、深圳市危险源和核管信息做科学的分类存储和建立多种便捷的数据检索查询接口。使得在应急时快速调用出针对性的信息。

4.3.2 应急能力协作管理

各部门通过应急队伍和应急物资管理功能，明确应急响应时的应急组织架构及各岗位职能，建立应急联络和应急值班制度，统一对各部门的应急车辆、监测仪器、处置设备、防护装备等切实管理。实现有效人员和应急物资的组织管理和调度，实现了多部门管理协作。

4.3.3 事故等级确认与指挥

在应急响应开展前，要根据事故等级、污染影响范围设定应急区域：控制区、监督区、监测区等（如图3所示）。各应急专业队伍在相应的区域展开工作，可以通过GIS平台对事故位置进行定位，并实施人员进出的控制和在应急区域内组织疏散。

4.3.4 事故可视化模拟

通常在水环境的突发环境事故时，利用以EFDC为核心的水动力及水质模型进行快速模拟预测。针对不同类别污染物泄漏事故（如重金属、氨氮、有机污染物等），设计多种应急处置预案，可以快速模拟计算并将多方案情况下情景预测成果可视化，便于处置方案比较和优化，为环境管部门应急决策提供依据。

4.4 智慧化环境预警

环境预警系统是利用模型技术与GIS的结合，将模型应用于环境影响评价、应急管理、环境现状评价、环境污染原因预测预警等方面，为环境管理与决策提供科学、有效、直观的辅助支持。

根据《环境影响评价技术导则-地面水环境》和《环境影响评价技术导则-大气环境》建立模型，对环境影响评价结论进行核实，对环境现状评价。

水模型主要包括EFDC海湾模型、EFDC河流模型及EFDC水库模型。利用水网络数据模型，建立部分流域污染源、污水管网、污水处理厂、河流网络和监测断面的空间拓扑关系，实现污染源的排放去向和影响路径的查找，影响监测断面水质污染源的查询和统计，实现水环境质量的现状评价，实时动态模拟，原因分析和预测预警。

大气模型主要建设了高斯模型和MM5模型。高斯模型通过污染源、气象等参数的输入，系统可以计算污染物随风扩散的区域及浓度的空间变化，利用GIS的空间分析功能，可评价污染源对周边环境所造成的影响，为环境影响评价的技术审查提供了很好的手段。

噪声模型将噪声转化为不同颜色和深浅代替的平面或三维电子地图，直观形象表现目标区域的噪声分布，清晰了解目标区域的噪声现状；还可以系统地预测、分析和比较各种降噪措施的效果。

5 结论

智慧化数字环保建设立足于为环境管理服务，在环保监管业务集成系统、环境数据中心、环境地理信息系统、模型分析、移动执法、公众服务等方面紧密结合环境监督管理工作实际，也为进一步智慧环保进行了实践和探索。下一步在完善提高基础上，逐步要建立全市统一的环境智能感知体系，对全市环境质量、污染源、生态、机动车等进行全面感知和全过程监控；有效整合周边城市环境质量等信息资源；加强环境智能化监控、监测、监察和信息发布，构建环境质量智能评价决策体系，保障市民的环境知情权；提高环境的智能化分析、预警和监测水平，为全面提升环境质量奠定基础，创造技术条件。

[参考文献]

[1] 徐富春. 环境信息技术应用与管理实践[M].化学工业出版社，2005

[2] 聂庆华. 数字环境[M].科学出版社，2005

[3] 詹志明 （2012）. 我国“智慧环保”的发展战略[J]. 环境保护与循环经济（10）： 4-8.

[4] 刘晶， 数字环保显智慧 日常管理效率高，中国环境报[N] 2011-12-05

[5] 徐敏， 孙海林 （2011）. 从“数字环保”到“智慧环保”[J]. 环境监测管理与技术（04）： 5-7， 26