摘要：随着建设美丽中国概念的提出以及科学技术的发展，大数据技术被广泛应用于各行各业的环境改善过程中，为经济发展注入了新的活力。大数据支撑下全社会参与的“智慧环保”为新时期环境保护的科学发展提供了崭新的思路。该文综合运用物联网、大数据、人工智能、环境专业分析模型等信息技术，构建了智慧环保整体运行体系。通过对全域环境数据资源的全面整合，进一步完善了“准全监测、精细监管、快透解析、科学决策、精准指挥、客观考评、便捷服务”的闭环精细化监管机制，为区域智慧环保建设提供了整体解决方案。
关键词：物联网;大数据;生态环境;智慧环保;环境信息化
0引言
生态环境保护既是发展问题，也是民生问题。现阶段，我国生态环境保护工作取得了历史性成就，但也面临着急迫的环境质量改善任务、目标考核责任以及日益复杂的生态环境保护压力等新形势，以往的传统监管模式受到了环境信息化带来的新挑战，在发现问题、分析成因、精准施策等方面难以满足当前环境管理需求［1-2］。近年来，随着云计算、大数据、人工智能等技术的不断发展，迫切需要利用新技术破解当前生态环境保护难题，助力改善生态环境质量，使生态更美好、经济更健康发展，这是当前社会形势下利用现代信息技术推进生态环境保护科学决策和环境治理能力现代化的重要手段［3-5］。“智慧环保”将互联互通、协调一致的理念与以生态环境多元感知技术和“互联网+、大数据”技术为代表的智慧化手段相结合，立足于治理主体多元化、治理工具智能化和治理决策科学化，为污染防治与生态环境保护提供了新的思路［6-8］，成为当前解决区域环境问题的新趋势。本文介绍的“智慧环保体系”基于生态环境大数据技术框架进行构建，围绕生态环境综合管理与科学决策，以改善环境质量为目标，在构建大数据资源中心的基础上，注重典型业务场景应用及领导决策创新应用，提升环境管理精细化与智慧化水平，以期为全国各地建设智慧环保提供参考。
1智慧环保架构设计
智慧环保结合生态环境信息发展需求，本着开放、融合的理念进行顶层设计，以信息安全、运行管理和标准规范三大体系作为基础保障，充分运用先进技术手段，构建出智慧环保整体运行体系（见图1），形成了“源头防控、过程管控、综合治理、全民共治”的管理格局，全面提升生态环境监管能力、科学决策能力和公共服务能力。
2智慧环保体系建设
智慧环保体系建设主要包括生态环境感知网络、大数据资源中心、典型业务场景应用、领导决策创新应用以及智慧门户等5部分内容。
2.1生态环境感知网络
主要依托传感器、物联网、4G/5G、卫星定位等技术，构建生态环境“大监测”格局，通过环境实时感知监测监控系统，采集空气、地表水、污染源、辐射、危废等环境信息，对重点监管区域及企业实施视频监控和智能化远程监控，对采集的各种环境信息进行智能诊断、分析、预警等，实现覆盖水、气、声、渣、辐射等的天、地、空一体化的生态环境监测传输网，为智慧环保“测得准、传得快”奠定良好基础。
2.2大数据资源中心利用
高性能计算分析等手段，对跨地域、跨行业的海量生态环境业务数据进行有效地整合、治理、存储、分析、管理、监控、共享、交换等，实现“数据全面互联共享”，为智慧应用提供支撑。通过进一步增强数据管理功能，构建了完善的数据存储与计算体系、治理与服务体系、分析与安全体系。提供了多样化数据采集工具，梳理了生态环境下的大数据脉络，满足了多源异构数据的分布式存储要求及场景化分布式数据计算分析要求，实现了对数据安全性、隐私、性能以及监管的定制化管理。该中心依托基础设施云平台，构建了以元数据驱动的一体化数据管控体系，以元模型驱动理念为主线，定义数据采集、加工、应用等过程的规范化和质量控制方式，完成现有业务系统的全面整合。以现有环境信息化系统数据资源为基础，完成国家部委环境数据、市环境数据、委外办局环保数据和网站环境舆情数据的统一规划和管理，提高数据资源的动态容量管理能力；厘清数据资源脉络，形成规范的资源目录体系，提高智慧分析的数据支撑能力。
2.3典型业务场景应用
（1）大气环境综合管理。依托大气环境感知监测网络，建设大气环境综合管理系统。通过采集各类大气监测数据、视频数据，实现对空气质量、挥发性有机物（VOCs）、颗粒物在线源解析、餐饮油烟、扬尘等的全面监测监管，同时对区域大气环境质量进行综合分析。通过多源数据的交互应用，发现影响大气环境质量的污染源头，有效提升区域大气环境监管水平，为打赢区域蓝天保卫战提供信息化支撑。
（2）水环境综合管理。依托水环境感知监测网络的自动监测数据和手工监测数据，建设水环境综合管理系统，实现对地表水、地下水和城市黑臭水体等水环境水质全方位监测与管理，有效提升区域水环境监测监管水平；在全面整合水环境监测信息基础上，对区域环境水质量进行综合分析，明确水质变化情况；同时利用遥感监测技术，主动识别海洋污染（浒苔、绿藻）等环境问题；提升区域水环境预测预警能力，研判水质状况及变化趋势，为区域水污染防治提供信息化支撑。
（3）污染源综合管理。依托污染源监控网络，创新污染源监管模式，对排污企业实施全过程管控。通过摸清企业核心管理维度，建立对企业“生产、治污、排放”等关键环节的监测，将污染源在线监测、配电监测、工况监控、水质自动采样、动态管控等多种手段相结合，推进排污单位完善监管手段。探索使用视频连线、无人机、卫星航拍、走航监测、高空视频监控等新型监管执法手段，实现“全方位物联监控”“多维度精准预警”“前中后三管齐下”“全流程闭环管理”的企业非现场监管执法新模式，提升环境执法效能。
（4）机动车环境综合管理。依据《柴油货车污染治理攻坚战行动计划》和各省市机动车污染监管要求，建设“天地车人”一体化的机动车环境综合管理系统。利用机动车路检路测、固定检测、道路遥感监测、入户监督抽测、重型柴油车排放远程智能监控、排放检验机构联网等手段，对柴油车开展全天候、全方位的排放监控。并以车辆为主线关联车辆遥感监测数据、车辆检查数据、车辆检测数据，实现车辆信息的全方位掌握。
（5）应急响应与处置。结合环境污染防治情况，根据环境预警信息，对重污染天气下或重大节日保障期间的任务，如企业限产以及环境突发事件进行应急响应，制定和完善应急处置事项的决策，并进行应急处置效果评估，达到环境预防、预警、应急处置和事后评估一体化管理的目的。
（6）社会公共服务管理。建设社会服务管理平台，为公众、排污单位、环保运维单位了解环保、关心环保、参与环保提供信息化支撑和便捷化渠道。
2.4领导决策创新应用
通过全面整合环境数据资源，以环境质量改善为目标、以生态预警指标为牵引、以决策与闭环处理为主线、以智能分析与预测为支持，构建面向全局领导用户的全景式决策指挥中心和面向全业务部门的预警处置中心，形成任务制定、现状分析、预评估、会商、任务分解、跟踪反馈、效果评价与策略优化的管理闭环。基于网格化的管理格局，明确智慧感知的监测区域、部门人员的管理区域、责任区域。一方面可以实时动态反映环境质量状况及变化趋势，对目标达成欠缺指标进行影响分析、明确目标差距及问题进行动态预警；另一方面将各类监测报警、分析预警、环保信访、环保举报等信息统一接入进行智能研判分析，生成相应的环境处置任务事件，对其进行统一管理并实现处置智能化支持，并对环保责任单位和工作人员进行科学考核评价，让生态环境职能部门“用数据说话，用数据决策，用数据管理”，提高环境形势分析与决策能力，为环境治理提供决策依据。另外，对突发环境事件进行刻画，形成完整的数据画像，结合国内外先进的环境分析模型和处置技术库，利用人工智能强大的“自学能力”为环境应急“事前-事中-事后”全过程提供不断优化的智能决策方案，实现智能识别、精准定位、态势模拟、指挥调度、趋势预测和准确处置等功能，为用户提供智能化决策支持，全面提高政府预防和妥善处置突发事件的能力。
2.5智慧门户
智慧门户包括WEB门户及移动门户，采用分级角色视角的思想，根据用户的属性、关注点等，为政府用户、环保用户、社会用户和企业用户分别定制不同的个性化展示内容，提供个人工作台、环保智库、消息推送等功能，同时配备App移动应用，方便各类环保业务人员及领导通过电脑及手机等多渠道及时接收信息并直接参与环保业务管理，保证各部门之间沟通衔接顺畅。
3结语
实践证明，大数据支撑下全社会参与的“智慧环保”体系为促进生态文明建设提供了动力，为提高生态环境治理能力、完善生态环境治理体系提供了保障，为经济社会高质量发展注入了活力。建设“智能环保”平台，结合了现有的信息资源、管理资源和服务资源，完善了覆盖整个监管区域的环境管理机制，极大地提升了区域生态环境感知、预警、分析、管理、决策各环节的精细化与智慧化水平，为区域智慧环保平台建设提供了整体解决方案和典型业务应用场景，构建出“横向到边、纵向到底”的生态环境保护监管新格局。
作者：徐改花 单位：江苏三希科技股份有限公司
