關(guān)新宇 邵漂

摘要：指出了當(dāng)前，環(huán)境保護(hù)已成為重要的社會(huì)問(wèn)題、民生問(wèn)題、政治問(wèn)題，當(dāng)前的環(huán)境監(jiān)管能力也已經(jīng)逐漸不能滿足日益增加的環(huán)保工作的需要。隨著環(huán)境信息化與環(huán)境管理業(yè)務(wù)結(jié)合日益緊密、應(yīng)用深度不斷增加和應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，綜合運(yùn)用數(shù)字挖掘、模型技術(shù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)智慧型的環(huán)保決策成為迫切需求。

關(guān)鍵詞：環(huán)境保護(hù)；信息化；智慧

中圖分類號(hào)：X324

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：16749944（2014）06019902

1 引言

黨的十八大報(bào)告提出建設(shè)美麗中國(guó)，大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，對(duì)環(huán)境保護(hù)工作提出更高要求。目前，我國(guó)部分地區(qū)環(huán)境形勢(shì)仍十分嚴(yán)峻，與國(guó)家要求和人民期待仍有很大差距。環(huán)境保護(hù)工作面臨著“三個(gè)前所未有”，即國(guó)家重視程度前所未有，人民對(duì)好的環(huán)境質(zhì)量的期盼前所未有，環(huán)保工作任務(wù)之重前所未有。大部分環(huán)保部門存在人員缺乏、監(jiān)管能力不足等問(wèn)題，如何利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)提高環(huán)境監(jiān)管能力以改善環(huán)境質(zhì)量迫在眉睫。環(huán)境信息化作為國(guó)家信息化建設(shè)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)環(huán)境管理科學(xué)決策和提升監(jiān)管效能的重要手段，嚴(yán)峻的環(huán)境形勢(shì)對(duì)環(huán)境信息化建設(shè)提出了更高的要求。

1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

從20世紀(jì)70年代初期開(kāi)始，計(jì)算機(jī)技術(shù)在國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家及國(guó)內(nèi)發(fā)展較快城市的環(huán)境保護(hù)工作中得到了日益廣泛的應(yīng)用。目前已開(kāi)發(fā)出多種大型、多功能、綜合性的環(huán)境信息系統(tǒng)，在環(huán)境監(jiān)測(cè)、科學(xué)研究、決策、規(guī)劃、環(huán)境預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)等各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家近十多年的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)表明，將現(xiàn)代高新技術(shù)成果特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用于環(huán)保領(lǐng)域，可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的“雙贏”。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，為我國(guó)環(huán)境信息化應(yīng)用提供了良好的外部條件，經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，環(huán)境信息化進(jìn)入了一個(gè)新的階段，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等一批新興技術(shù)的快速發(fā)展，以及傳統(tǒng)空間信息技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，為環(huán)境信息化建設(shè)注入了持續(xù)不衰的動(dòng)力，為實(shí)現(xiàn)環(huán)保“更透徹的感知”、“更全面的互聯(lián)”和“更智慧化應(yīng)用”提供了技術(shù)支撐。

環(huán)保部部長(zhǎng)在第一次全國(guó)環(huán)境信息化工作會(huì)議上指出，當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期環(huán)境信息化建設(shè)的主要任務(wù)是緊緊圍繞 “四個(gè)轉(zhuǎn)變”，著力強(qiáng)化 “三種能力”?！八膫€(gè)轉(zhuǎn)變”和“三種能力”的提出，為環(huán)境信息化提出了更高的要求，同時(shí)也指明了我國(guó)今后一段時(shí)期內(nèi)環(huán)境信息化發(fā)展的主要方向。

隨著環(huán)境信息化與環(huán)境管理業(yè)務(wù)結(jié)合日益緊密、應(yīng)用深度不斷增加和應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，綜合運(yùn)用數(shù)字挖掘、模型技術(shù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)智慧型的環(huán)保決策成為迫切需求。

1.2 存在問(wèn)題

1.2.1 環(huán)境信息資源缺乏共享機(jī)制

大部分地區(qū)尚未建立環(huán)境信息資源的交換共享機(jī)制，缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)框架對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理，大量環(huán)境數(shù)據(jù)資源沒(méi)有得到充分的開(kāi)發(fā)利用。由于環(huán)境數(shù)據(jù)的分散管理，數(shù)據(jù)之間關(guān)聯(lián)度不夠，無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用，環(huán)境數(shù)據(jù)加工分析局限于面向單一主題的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致環(huán)境信息支持能力薄弱。

1.2.2 環(huán)境信息系統(tǒng)整合度不高

環(huán)境信息化建設(shè)總體上缺乏總體架構(gòu)的指導(dǎo)，業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)不能滿足環(huán)境監(jiān)督管理工作的需要，缺少一體化監(jiān)管的統(tǒng)一規(guī)劃和頂層設(shè)計(jì)。各部門基本上都在使用環(huán)保部、省廳下發(fā)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，或局內(nèi)自建的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具、后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)不盡相同，使得各軟件系統(tǒng)彼此之間缺乏兼容性、數(shù)據(jù)共享困難。

1.2.3 綜合輔助決策能力有待加強(qiáng)

目前數(shù)據(jù)資源的綜合利用多停留在查詢檢索和統(tǒng)計(jì)功能上，并未全面有效地轉(zhuǎn)化為環(huán)保工作人員和管理人員所需要的具有分析和決策功能的數(shù)據(jù)。如何依托數(shù)據(jù)中心進(jìn)行深度數(shù)據(jù)挖掘，為宏觀環(huán)境政策的制定，促進(jìn)環(huán)境與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展提供輔助決策支持，為闡明環(huán)境質(zhì)量的成因與演化機(jī)理提供依據(jù)，為評(píng)估環(huán)境安全，防范環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)提供指導(dǎo)，為緩解管理工作的績(jī)效考核工作提供科學(xué)可靠的技術(shù)手段，是未來(lái)環(huán)境信息化建設(shè)步入“智慧環(huán)?！钡谋厝灰?。

同時(shí)，全國(guó)環(huán)境信息標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)整體滯后，也嚴(yán)重制約了環(huán)境保護(hù)管理向智慧型信息化轉(zhuǎn)變。

2 關(guān)鍵技術(shù)

實(shí)現(xiàn)智慧環(huán)保體系建設(shè)，需要龐大的技術(shù)支撐，并且隨著科技的發(fā)展，要不斷注入新鮮的“技術(shù)血液”，才能保證整個(gè)體系的健康、快速發(fā)展。從目前來(lái)看，大致需要以下技術(shù)：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、智能GIS技術(shù)、遙感技術(shù)、空間定位技術(shù)、海量數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、環(huán)境模型模擬技術(shù)等。

3 建設(shè)構(gòu)想

“智慧環(huán)?！钡目傮w架構(gòu)包括感知層、傳輸層、智慧層和服務(wù)層。感知層是利用任何可以隨時(shí)隨地感知、測(cè)量、捕獲和傳遞信息的設(shè)備、系統(tǒng)或流程，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境質(zhì)量、污染源、生態(tài)、輻射等環(huán)境因素的更透徹感知；傳輸層即利用環(huán)保專網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合3G、衛(wèi)星通訊等技術(shù)，將個(gè)人電子設(shè)備、組織和政府信息系統(tǒng)中存儲(chǔ)的環(huán)境信息進(jìn)行交互和共享，實(shí)現(xiàn)更全面的互聯(lián)互通；智慧層是以云計(jì)算、虛擬化和高性能計(jì)算等技術(shù)手段，整合和分析海量的環(huán)境信息，實(shí)現(xiàn)海量存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)處理、深度挖掘和模型分析，實(shí)現(xiàn)更深入的智能化；服務(wù)層則是建立面向?qū)ο蟮臉I(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)和信息服務(wù)門戶，為環(huán)境質(zhì)量、污染防治、生態(tài)保護(hù)、輻射管理等業(yè)務(wù)提供更智慧的決策。

3.1 環(huán)境數(shù)據(jù)中心建設(shè)

建立數(shù)據(jù)中心，各應(yīng)用系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，通過(guò)交換平臺(tái)，同步到數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理，解決數(shù)據(jù)應(yīng)用和維護(hù)困難問(wèn)題。將基礎(chǔ)環(huán)保數(shù)據(jù)共享給各應(yīng)用系統(tǒng)，避免重復(fù)錄入和數(shù)據(jù)不一致現(xiàn)象；同時(shí)，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，為數(shù)據(jù)分析及輔助決策打下基礎(chǔ)。

建立統(tǒng)一的環(huán)境綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)為整個(gè)環(huán)境信息化建設(shè)的當(dāng)務(wù)之急。整合及規(guī)范污普、環(huán)統(tǒng)、行政審批、公眾服務(wù)、信訪投訴、污染源數(shù)據(jù)、環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)、環(huán)境應(yīng)急等環(huán)境信息于一體，為承擔(dān)智慧環(huán)保體系建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境信息數(shù)據(jù)的全面共享與統(tǒng)一調(diào)用，實(shí)現(xiàn)環(huán)境信息的整體統(tǒng)計(jì)、查詢、分析，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供依據(jù)。endprint

3.2 支撐平臺(tái)建設(shè)

建立一套集內(nèi)網(wǎng)辦公、門戶網(wǎng)站和移動(dòng)執(zhí)法于一體，可擴(kuò)展的綜合性業(yè)務(wù)辦公平臺(tái)。該平臺(tái)基于組件和中間件構(gòu)建，用于支撐各項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、部署和管理，加強(qiáng)各環(huán)境信息系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)性，避免形成信息孤島。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)交換與共享、用戶身份認(rèn)證、環(huán)境地理信息系統(tǒng)界面操作和工作流引擎集成，實(shí)現(xiàn)日常公文流轉(zhuǎn)、建設(shè)項(xiàng)目審批、信息公開(kāi)、在線辦事、互動(dòng)交流、移動(dòng)辦公執(zhí)法等功能。利用環(huán)境地理信息技術(shù)綜合展示環(huán)境信息，為環(huán)境管理提供更為直觀的圖形展示平臺(tái)和數(shù)據(jù)分析平臺(tái)。平臺(tái)將轉(zhuǎn)變內(nèi)網(wǎng)辦公操作模式為圖形界面操作，構(gòu)建“智慧環(huán)保一張圖”，提高辦公平臺(tái)的便捷化、可視化，實(shí)現(xiàn)各業(yè)務(wù)之間信息共享，工作協(xié)同辦理，為環(huán)保部門的各項(xiàng)管理業(yè)務(wù)提供數(shù)字化支持服務(wù)。

3.3 應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)

基于環(huán)境地理信息綜合辦公平臺(tái)，根據(jù)環(huán)保工作需求，可建立環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境管理系統(tǒng)、環(huán)境綜合服務(wù)平臺(tái)、決策支持系統(tǒng)等一系列實(shí)用的環(huán)保業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。

3.3.1 環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)

包括污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)、污染治理設(shè)施簡(jiǎn)易工況監(jiān)控系統(tǒng)、固廢監(jiān)控管理系統(tǒng)、重金屬監(jiān)控管理系統(tǒng)、重點(diǎn)流域視頻監(jiān)控系統(tǒng)、重點(diǎn)污染源煙氣黑度自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、機(jī)動(dòng)車尾氣綜合管理系統(tǒng)、輻射環(huán)境綜合管理系統(tǒng)等。

3.3.2 環(huán)境綜合管理系統(tǒng)

根據(jù)環(huán)保部環(huán)境監(jiān)管能力建設(shè)“十二五”規(guī)劃，結(jié)合環(huán)境管理業(yè)務(wù)的實(shí)際需求，升級(jí)完善污染源監(jiān)管系統(tǒng)、環(huán)境質(zhì)量綜合管理系統(tǒng)、環(huán)境應(yīng)急管理系統(tǒng)、網(wǎng)格化環(huán)境監(jiān)管系統(tǒng)、環(huán)評(píng)審批管理平臺(tái)、固廢管理及交易平臺(tái)、環(huán)境保護(hù)行政處罰系統(tǒng)、總量減排信息系統(tǒng)等業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，為環(huán)境管理和決策提供數(shù)據(jù)支持。

3.3.3 環(huán)保服務(wù)平臺(tái)

該平臺(tái)按照《環(huán)保政府網(wǎng)站建設(shè)與管理規(guī)范》要求，通過(guò)信息化手段的應(yīng)用，采用網(wǎng)絡(luò)與實(shí)體相結(jié)合的方式，以環(huán)境保護(hù)網(wǎng)站為門戶，建立統(tǒng)一的12369公眾服務(wù)平臺(tái)和網(wǎng)站式的業(yè)務(wù)受理平臺(tái)，為企業(yè)和公眾提供“一站式”的環(huán)境信息服務(wù)。提高企業(yè)與市民的辦事效率，擴(kuò)大市民的環(huán)境保護(hù)參與度，加大環(huán)保局工作透明度，建設(shè)服務(wù)型政府和陽(yáng)光政府，提升環(huán)保局的服務(wù)水平。

3.3.4 決策支持系統(tǒng)

結(jié)合各類（水、氣、噪聲、固廢）模型技術(shù)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境容量分析功能，為環(huán)境管理宏觀政策層面的綜合決策提供有效支撐。該系統(tǒng)辯證地分析污染減排與環(huán)境質(zhì)量之間的關(guān)系，闡明環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)源的等級(jí)和分布與環(huán)境安全格局之間的關(guān)系，識(shí)別區(qū)域性環(huán)境污染的成因，通過(guò)對(duì)區(qū)域環(huán)境容量網(wǎng)格化分析，確定各區(qū)域減排類型和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)，為制定聯(lián)防聯(lián)控措施、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、預(yù)防社會(huì)群體行為等方面提供決策依據(jù)。

3.3.5 環(huán)境信息標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系

在國(guó)家、省環(huán)境信息標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系的基礎(chǔ)上，建立符合地方環(huán)境信息化管理需求的規(guī)范與制度，保證環(huán)境信息化建設(shè)的統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性。在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)時(shí)，既要考慮與國(guó)家、省環(huán)境信息化標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)合，又要滿足地方的標(biāo)準(zhǔn)需求。環(huán)境信息標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系的建設(shè)主要包括總體標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)模型規(guī)范、技術(shù)規(guī)范、集成規(guī)范、接口規(guī)范、安全管理規(guī)范和管理標(biāo)準(zhǔn)等。

3.3.6 環(huán)境信息安全保障體系

為預(yù)防和阻止人為或非人為故意和非故意的破壞，確保環(huán)境信息化的建設(shè)和運(yùn)行能夠順利進(jìn)行，需建立環(huán)境信息安全保障體系。采取不同層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體系，最終保障網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)和信息的安全。環(huán)境信息安全保障體系主要由安全策略、安全技術(shù)、安全運(yùn)作和安全組織管理組成，通過(guò)對(duì)終端、應(yīng)用系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)層等3方面進(jìn)行安全防護(hù)，從物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全、應(yīng)用安全等方面進(jìn)行安全體系的規(guī)劃和建設(shè)，使其能夠達(dá)到國(guó)家安保三級(jí)要求。

3.3.7 環(huán)境信息運(yùn)維管理體系

環(huán)境信息運(yùn)維管理體系主要由網(wǎng)絡(luò)管理、系統(tǒng)管理和相關(guān)制度管理以及系統(tǒng)后期維護(hù)等部分組成，主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的有效監(jiān)管和運(yùn)行維護(hù)；實(shí)現(xiàn)對(duì)各類系統(tǒng)軟件和業(yè)務(wù)應(yīng)用的實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障預(yù)警和有效處理；實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房的管理以及其它緊急情況處理；“三分建設(shè)七分維護(hù)”，要確保信息化建設(shè)取得良好效益，應(yīng)定期根據(jù)業(yè)務(wù)需求和系統(tǒng)運(yùn)行狀況的需要及時(shí)改動(dòng)和升級(jí)現(xiàn)有系統(tǒng)。

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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