楊學軍 周聿泓

摘 要：數(shù)字環(huán)保發(fā)展趨勢是智慧化，在智慧環(huán)保背景下，數(shù)字環(huán)保一體化平臺建設思路和研究在環(huán)保管理創(chuàng)新中很重要，文中提出了數(shù)字環(huán)保的基本框架并通過詳細的分析和系統(tǒng)平臺建立，將物聯(lián)網與移動執(zhí)法、資源整合、模型應用融合，通過實際在環(huán)境監(jiān)管與預警方面的應用促進了環(huán)境管理模式創(chuàng)新。文中就數(shù)字環(huán)保的建設思路及方法、應用重點等問題做了詳細描述。

關鍵詞：數(shù)字環(huán)保 物聯(lián)網 信息集成 監(jiān)管預警 環(huán)境模擬

1 引言

智慧環(huán)保是環(huán)境管理工作發(fā)展的新興模式，它的本質在于數(shù)字化與互聯(lián)網的高度融合，是環(huán)境信息化向更高階段發(fā)展的表現(xiàn)。環(huán)境監(jiān)管預警是環(huán)境管理的重要職責，隨著智慧化建設和精細化管理的要求，數(shù)字環(huán)保對環(huán)境監(jiān)管的作用尤為突出，為加快建設數(shù)字環(huán)保，整合與利用環(huán)境信息，積極采用在線監(jiān)控、移動執(zhí)法為監(jiān)管一線服務，加強環(huán)境生態(tài)資源及環(huán)境狀況分析和評估，深圳在數(shù)字環(huán)保一體化建設時重點分析了環(huán)境監(jiān)管需求，尤其在移動執(zhí)法、應急管理、環(huán)境預警方面加強智慧化應用，對該平臺建設分析總結將對進一步擴展應用深度和廣度，實現(xiàn)智慧環(huán)保奠定基礎。

2 智慧化數(shù)字環(huán)保一體化建設思路

2.1 一體化建設與統(tǒng)籌規(guī)劃

數(shù)字環(huán)保因為覆蓋業(yè)務廣、應用模塊多、系統(tǒng)間關系復雜、涉及技術多，系統(tǒng)建設必須統(tǒng)籌規(guī)劃，分步實施。首先主要立足于梳理整合、搭好框架，建立環(huán)境信息化標準體系，搭建軟硬件基礎平臺，開展環(huán)保監(jiān)管信息集成系統(tǒng)、移動執(zhí)法系統(tǒng)、環(huán)境在線監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境應急管理系統(tǒng)及環(huán)境數(shù)據(jù)中心和環(huán)境地理信息平臺，在打好基礎后開展城市資源及環(huán)境質量分析與預警系統(tǒng)開發(fā)建設。

2.2 一體化建設與業(yè)務流程再造

數(shù)字環(huán)保應首先從業(yè)務應用入手，對業(yè)務流程進行全面梳理整合。通過梳理整合，改變以往部門各自為政、串聯(lián)操作的工作方式，對主要業(yè)務流程實現(xiàn)跨部門、跨時間、跨空間的流程再造，同時也理清了業(yè)務流程之間的數(shù)據(jù)關系，實現(xiàn)信息資源在整個業(yè)務流程上的共享使用，保障了輸出信息的同質性。

2.3 一體化建設與標準化體系

在數(shù)字環(huán)保建設過程中，應該堅持標準先行，以國內相關信息標準為基礎，結合城市環(huán)保管理的實際開展環(huán)境信息化標準體系研究工作，要制定一系列管理標準和技術標準，要根據(jù)元數(shù)據(jù)、信息分類編碼、數(shù)據(jù)交換等技術標準建立信息資源目錄體系，搭建數(shù)據(jù)交換平臺，構建環(huán)境數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

3 智慧化數(shù)字環(huán)保重要基礎

3.1 智慧環(huán)保特征

智慧環(huán)保系統(tǒng)是通過物聯(lián)網和云計算技術應用提高環(huán)境管理水平、提升環(huán)境執(zhí)法效能、有效防范環(huán)境風險和實現(xiàn)環(huán)境科學決策的智能化平臺，具有智能感知、智慧分析和智能決策的功能。首先是建立智能感知體系，對水環(huán)境、氣環(huán)境、污染源等進行全過程監(jiān)控，以盡可能實時地了解污染狀況；二是建立環(huán)保統(tǒng)一的物聯(lián)網絡，實現(xiàn)與各感知點的互聯(lián)互通；三是建立環(huán)保云數(shù)據(jù)中心，納入環(huán)境感知數(shù)據(jù)、環(huán)境管理數(shù)據(jù)，同時有效整合水文、氣象和周邊城市環(huán)境質量信息等公共資源，對數(shù)據(jù)進行智能分析；四是建立智慧應用及決策系統(tǒng)。包括移動執(zhí)法管理系統(tǒng)、環(huán)境質量評價系統(tǒng)等環(huán)保智慧應用系統(tǒng)和環(huán)境智能決策系統(tǒng)，使環(huán)境管理、環(huán)境決策、預報預測更為科學、準確。智慧化數(shù)字環(huán)保是智慧環(huán)保的探索，結合運用大數(shù)據(jù)技術、云計算等技術逐步形成智慧環(huán)保。

3.2 污染源監(jiān)管信息集成

智慧化數(shù)字環(huán)保的污染源監(jiān)管信息集成是將原來的多個業(yè)務系統(tǒng)，采用專用的工作流引擎，以任務的形式為驅動，打造業(yè)務協(xié)同工作平臺，形成一體化業(yè)務管理系統(tǒng)，便于對業(yè)務辦理進行跟蹤、督辦及考核。

系統(tǒng)內容包括從建設項目審批、建設項目試生產、建設項目驗收到排污許可證、排污收費、污染源日常管理、污染源監(jiān)測、限期整改、限期治理、行政處罰、環(huán)保信訪、固體廢物轉移管理等。信息集成使得污染源從產生開始，自動將相關信息轉后續(xù)監(jiān)管部門共享，并且后續(xù)的信息自動歸聚到同一污染源，隨時反映污染源的動態(tài)管理狀況；同時加強對環(huán)境質量數(shù)據(jù)的管理，并且在污染源排污狀況與環(huán)境質量狀況之間建立聯(lián)系，從而達到通過對點源的管理改善宏觀環(huán)境質量的目標。

污染源監(jiān)管在實踐中有統(tǒng)一的污染源臺帳做數(shù)據(jù)支撐，制定污染源管理辦法，建立完善的污染源全生命周期的動態(tài)管理機制，實現(xiàn)污染源全過程管理（如圖1所示）。

3.3 環(huán)境云數(shù)據(jù)中心

智慧化數(shù)字環(huán)保的環(huán)境云計算中心主要包括環(huán)境云平臺和環(huán)境云數(shù)據(jù)交換和共享平臺。環(huán)境云平臺僅可供內部業(yè)務系統(tǒng)使用，以確保環(huán)境業(yè)務應用和數(shù)據(jù)安全，實現(xiàn)對環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)察、環(huán)境執(zhí)法和環(huán)境管理決策等業(yè)務的動態(tài)支撐。

環(huán)境云數(shù)據(jù)中心是數(shù)字環(huán)保核心，云數(shù)據(jù)中心必須建立完善的資源目錄體系，提供對環(huán)保數(shù)據(jù)的各種查詢。云數(shù)據(jù)交換的中心，將各個系統(tǒng)以元數(shù)據(jù)的方式進行共享交換。完成對各種環(huán)保業(yè)務數(shù)據(jù)的采集。它能夠快速可靠的與現(xiàn)有業(yè)務系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換；同時對數(shù)據(jù)進行深入挖掘分析，構建先進的智能分析平臺，如圖2所示。

4 智慧化數(shù)字環(huán)保一體化平臺

通過智慧化環(huán)保系統(tǒng)建設，做到每時每刻掌握、監(jiān)控環(huán)境和污染源數(shù)據(jù)，再由智能應用系統(tǒng)的業(yè)務管理及智能云數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)處理，進行智能決策，并由移動終端提供報警預警，從而規(guī)范并提高環(huán)境管理、環(huán)境執(zhí)法與公眾服務能力和水平，保障環(huán)境安全、改善環(huán)境質量。實現(xiàn)從環(huán)境保護向生態(tài)保護和生命保護轉變，最終使環(huán)保管理更智慧，實現(xiàn)人居環(huán)境安全與城市可持續(xù)發(fā)展。

4.1 環(huán)保監(jiān)管集成系統(tǒng)

環(huán)保監(jiān)管集成系統(tǒng)采取任務管理的模式，加強對每個審批事項的監(jiān)督管理，并詳細規(guī)定每個辦理階段的時限（審批、審核、簽批），保證任務及時辦理，并且可以隨時進行督辦、提醒。在建設項目開始試生產時，自動生成污染源并轉到執(zhí)法部門進行“三同時”監(jiān)察并核定排污費。該系統(tǒng)對所有業(yè)務辦理的情況進行記錄、跟蹤、督辦、統(tǒng)計，使得各項任務辦理情況一目了然，便于網格化、精細化監(jiān)督檢查。

4.2 智能化環(huán)保移動執(zhí)法系統(tǒng)

智能化環(huán)保移動執(zhí)法系統(tǒng)是移動互聯(lián)網技術在智慧城市中的典型應用，在智慧城市中為城市管理和公眾參與提供一種智能化手段，它能隨時通過上網的手機查詢到企業(yè)的環(huán)保信息；可通過智能手機完成現(xiàn)場取證工作；同時可隨時隨地查看企業(yè)在線監(jiān)測的實時數(shù)據(jù)和視頻圖像，實行全天候監(jiān)管。監(jiān)察部門領導通過該移動執(zhí)法系統(tǒng)，能查詢指派任務、查看執(zhí)法軌跡、掌握執(zhí)法動態(tài)、稽查執(zhí)法質量及專項執(zhí)法工作任務的完成情況。

各類環(huán)境監(jiān)察任務系統(tǒng)由自動發(fā)送至工作人員的執(zhí)法終端（PDA、平板及筆記本），執(zhí)法人員通過執(zhí)法終端隨時查看并完成任務，任務內容涵蓋了環(huán)境監(jiān)察的相關業(yè)務，包括：現(xiàn)場執(zhí)法、排污收費、信訪管理、在線監(jiān)控以及各類預警任務。

充分利用移動執(zhí)法終端的便捷性，執(zhí)法人員和監(jiān)察部門領導可隨時查詢企業(yè)的一廠一檔信息，通過一廠一檔企業(yè)信息的執(zhí)法終端查詢，有效解決執(zhí)法崗位輪換及人員變動導致紙質檔案管理難的問題，同時便于執(zhí)法人員及時了解企業(yè)的真實環(huán)保信息，切實提高環(huán)境監(jiān)察工作效率和改善執(zhí)法科技手段。

通過移動執(zhí)法系統(tǒng)的現(xiàn)場執(zhí)法行業(yè)專屬筆錄的使用，在完成監(jiān)察頻次要求的同時確保執(zhí)法檢查不留死角，從技術上解決了環(huán)境監(jiān)管瀆職、失職的責任問題，有效規(guī)范了環(huán)境監(jiān)察執(zhí)法的流程和行為。

4.3 城市環(huán)境應急管理系統(tǒng)

城市環(huán)境應急管理系統(tǒng)實現(xiàn)了環(huán)境應急預防、準備階段的應急能力的信息化管理及專業(yè)應急信息庫建設；為應急指揮建立科學的應急響應流程和指揮調度的信息即時傳送交互。面對突發(fā)事故時，應急部門通過系統(tǒng)進行快速接處警、事故確認、任務指派、方案指導等應急響應工作，并為決策部門提供全方位的事故現(xiàn)場實時情況。

4.3.1 應急信息庫

建設多個應急信息庫：危險化學品應急處置信息庫、危險源信息庫，應急專家?guī)?、應急文獻庫等。運用數(shù)據(jù)庫技術對常見危險化學品、深圳市危險源和核管信息做科學的分類存儲和建立多種便捷的數(shù)據(jù)檢索查詢接口。使得在應急時快速調用出針對性的信息。

4.3.2 應急能力協(xié)作管理

各部門通過應急隊伍和應急物資管理功能，明確應急響應時的應急組織架構及各崗位職能，建立應急聯(lián)絡和應急值班制度，統(tǒng)一對各部門的應急車輛、監(jiān)測儀器、處置設備、防護裝備等切實管理。實現(xiàn)有效人員和應急物資的組織管理和調度，實現(xiàn)了多部門管理協(xié)作。

4.3.3 事故等級確認與指揮

在應急響應開展前，要根據(jù)事故等級、污染影響范圍設定應急區(qū)域：控制區(qū)、監(jiān)督區(qū)、監(jiān)測區(qū)等（如圖3所示）。各應急專業(yè)隊伍在相應的區(qū)域展開工作，可以通過GIS平臺對事故位置進行定位，并實施人員進出的控制和在應急區(qū)域內組織疏散。

4.3.4 事故可視化模擬

通常在水環(huán)境的突發(fā)環(huán)境事故時，利用以EFDC為核心的水動力及水質模型進行快速模擬預測。針對不同類別污染物泄漏事故（如重金屬、氨氮、有機污染物等），設計多種應急處置預案，可以快速模擬計算并將多方案情況下情景預測成果可視化，便于處置方案比較和優(yōu)化，為環(huán)境管部門應急決策提供依據(jù)。

4.4 智慧化環(huán)境預警

環(huán)境預警系統(tǒng)是利用模型技術與GIS的結合，將模型應用于環(huán)境影響評價、應急管理、環(huán)境現(xiàn)狀評價、環(huán)境污染原因預測預警等方面，為環(huán)境管理與決策提供科學、有效、直觀的輔助支持。

根據(jù)《環(huán)境影響評價技術導則-地面水環(huán)境》和《環(huán)境影響評價技術導則-大氣環(huán)境》建立模型，對環(huán)境影響評價結論進行核實，對環(huán)境現(xiàn)狀評價。

水模型主要包括EFDC海灣模型、EFDC河流模型及EFDC水庫模型。利用水網絡數(shù)據(jù)模型，建立部分流域污染源、污水管網、污水處理廠、河流網絡和監(jiān)測斷面的空間拓撲關系，實現(xiàn)污染源的排放去向和影響路徑的查找，影響監(jiān)測斷面水質污染源的查詢和統(tǒng)計，實現(xiàn)水環(huán)境質量的現(xiàn)狀評價，實時動態(tài)模擬，原因分析和預測預警。

大氣模型主要建設了高斯模型和MM5模型。高斯模型通過污染源、氣象等參數(shù)的輸入，系統(tǒng)可以計算污染物隨風擴散的區(qū)域及濃度的空間變化，利用GIS的空間分析功能，可評價污染源對周邊環(huán)境所造成的影響，為環(huán)境影響評價的技術審查提供了很好的手段。

噪聲模型將噪聲轉化為不同顏色和深淺代替的平面或三維電子地圖，直觀形象表現(xiàn)目標區(qū)域的噪聲分布，清晰了解目標區(qū)域的噪聲現(xiàn)狀；還可以系統(tǒng)地預測、分析和比較各種降噪措施的效果。

5 結論

智慧化數(shù)字環(huán)保建設立足于為環(huán)境管理服務，在環(huán)保監(jiān)管業(yè)務集成系統(tǒng)、環(huán)境數(shù)據(jù)中心、環(huán)境地理信息系統(tǒng)、模型分析、移動執(zhí)法、公眾服務等方面緊密結合環(huán)境監(jiān)督管理工作實際，也為進一步智慧環(huán)保進行了實踐和探索。下一步在完善提高基礎上，逐步要建立全市統(tǒng)一的環(huán)境智能感知體系，對全市環(huán)境質量、污染源、生態(tài)、機動車等進行全面感知和全過程監(jiān)控；有效整合周邊城市環(huán)境質量等信息資源；加強環(huán)境智能化監(jiān)控、監(jiān)測、監(jiān)察和信息發(fā)布，構建環(huán)境質量智能評價決策體系，保障市民的環(huán)境知情權；提高環(huán)境的智能化分析、預警和監(jiān)測水平，為全面提升環(huán)境質量奠定基礎，創(chuàng)造技術條件。

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