智慧环保是智慧城市的重要分支，是指以物联网技术为核心，将信息化技术更深入、系统地应用到环境监测领域。政策支持下，我国环境监测行业有望从目前的“数字环保”迈入“智慧环保”阶段。智慧环保从技术架构来看，可分为感知层、传输层、平台层、服务层四个层次，为环境监管及执法、环境治理决策、公众监督提供信息化保障和支撑。
1. 智慧环保现状分析
虽然在环保行业中广泛应用现代信息技术、开发信息资源为特征的环保监测智慧化建设已经起步，但进展比较缓慢，各级环保主管部门、各环保领域业务发展也很不平衡，覆盖全国的环保信息网络尚未形成。对照国民经济信息化的发展要求，当前环保智慧化存在的问题主要表现在以下三个方面：
1.1.信息资源不足
信息资源不足主要表现为：时效较差、种类不全、内容不丰富、基准不同、时空搭配不合理等，特别是信息的数字化和规范化程度过低，更加重了信息资源开发利用的难度。
1.2.信息共享困难
可重用性与共享性是信息资源价值优势的突出体现，共享是充分开发和广泛利用信息资源的基础。由于智慧环保还处于起步阶段，各种信息基础设施与共享机制仍不配套，导致有限的信息资源共享困难。主要表现在：（1）服务目标单一，导致条块分割；（2）标准规范不全，形成数字鸿沟；（3）共享机制缺乏，产生信息壁垒；（4）基础设施不足，阻碍信息交流。
1.3.应用基础薄弱
除因信息资源限制导致的应用水平低外，对信息技术在环保监测业务应用的研究不充分、大多数环保监测业务数学模型还难以对实际状况做出科学的模拟。各级环保业务部门低水平重复开发的应用软件功能单一、系统性差、标准化程度低，信息资源开发利用层次较低、成本高、维护困难，不能形成全局性高效、高水平、易维护的应用软件资源。
2. 基于五大能力平台的智慧环保创新模式
针对环保行业存在的上述问题，深圳融创天下科技有限公司提出了一种基于智慧城市五大能力平台的环保智慧化创新模式。智慧城市五大能力包括：视频能力、物联网、大数据、位置服务、电商，五大能力之间互为耦合。
图1：五大能力组成的融合系统架构图
2.1.视频服务能力——实现智慧环保可视化管理
运用先进的编转码压缩技术，为政府和环保企业提供大容量并发视频能力服务。视频监测在水资源、大气等方向都有广泛的应用。
（1）水质监控
系统可随时对水质、水位进行远端实时监控，发现情况异常立即报警；当水库，大坝水面出现各类漂浮物（垃圾、原油等）时，智能视频系统分析视频画面立即报警，并联动水质在线监测设备进行水样的抽取、检测。
（2）水位监控
由于水源保护区一般都位于人口较为稀少的地带，水位的高低可及时反应出当地在某个特定时间段内人们的用水情况，为环保部门调度和用水控制提供决策依据。
（3）黑度分析
针对烟气排放口烟气排放情况实时录像与拍照，与黑度析软件相结合为环境监控与执法部门提供依据。
（4）排污监控
通过对化学工厂污水处理设备视频、音频以及数据的获取和分析，判别设备工作是否正常。如出现污染物超标等异常情况，则会自动进行报警，提示环境监测和管理部门注意并及时进行处理。
2.2.物联网服务能力——促进智慧环保深度感知
物联网技术应用的目的在于，通过广泛采集的数据，运用数据挖掘等智能化技术，对采集的数据进行筛选和提炼，为决策层提供安全、可靠、有效的决策依据。所以，数据的智能化处理是物联网技术应用的本质特征之一。充分发挥物联网智能化优势，对环境监测进行智能化处理，将简单的环境监测数据提炼为各有价值的统计数据，可以达到以下两点目的。
（1）缩短污染预警时间。要发挥物联网技术的智能化优势，根据实时监控的环保数据变化，分析污染发展趋势，推算达到预警指标的时间和趋势，充分缩短污染监测的预警时间。
（2）为环保部门治理环境污染提供可靠的决策依据。 物联网技术的应用可以根据环境变化的区域、时间、事件等信息，根据已有的环境治理经验，分析环境污染产生的原因及规律，提出治理环境污染的重点和难点问题，提供污染治理的可靠方式，缩短环境治理决策周期，降低人工决策风险。
2.3.大数据服务能力——支撑智慧环保科学决策
大数据时代不仅意味着数据形态的变化,更重要的是思维和管理模式的变革。大数据对于环境保护的重要意义在于通过大数据的服务和应用,可整合社会各方资源对环境问题进行多元协同治理。环境保护部门应协同社会各方力量做好信息公开、数据收集、数据分析、数据呈现四个方面的工作。大数据对于智慧环保有以下几大价值：
（1）协助环保部门更好地预测未来走向
大数据分析最重要的应用领域就是预测性分析，从大数据中挖掘出独有特点，通过建立评估和预测预报模型，预测未来发展趋势。
大数据的虚拟化特征，还将大大降低环境管理风险，能够在管理调整尚未展开之前就给出相关答案，让管理措施做到有的放矢。
（2）有效管理污染源企业
通过大数据技术，可以实现污染源企业的精准锁定。在污染源的生命周期过程中，每个节点所需要的每一类数据，都可以进行搜集分析，形成基于污染源管理的数据资源分布可视图。就如同“电子地图”一般，将原先只是虚拟存在的各种点，进行“点对点”的数据化、图像化展现，使得环保部门的管理者可以更直观地面对污染源企业。
（3）提升公众服务能力
通过大数据整理计算采集来的社交信息数据、公众互动数据等，可以帮助环保部门进行公众服务的水平化设计和碎片化扩散。可以借助社交媒体中公开的海量数据，通过大数据信息交叉验证技术、分析数据内容之间的关联度等，进而面向社会化用户开展精细化服务，为公众提供更多便利，产生更大价值。
2.4.电商服务能力——创造智慧环保营销环境
环保电商的价值在于：标准化设计的产品通过电商模式营销，不受地域的局限，能最大程度降低销售成本，整个环保设备销售过程大大简化，效率得到极大提高。环保行业也正逐渐地形成两种环保设备的经营模式，一种是标准化、大批量生产、高性价比的路线；另一种是个性化、满足客户特殊要求、高价格（有服务的附加值在其中）的模式。
2.5.位置服务——助力智慧环保精准化运营
“智慧环保”建设复杂度高、关联因素多，涉及信息量大，维度广，亟需成熟的解决方案，而GIS（地理信息系统）技术可以整合海量多源数据，将环境数据和地图关联，以丰富的可视化技术手段直观表达数据背后的趋势，对环境科学中系统繁多、复杂度高等难题提供了完整的解决方案，为“智慧环保”相关系统的建设提供了技术保障。
移动化GIS位置服务，可使环保工作者快速获取环保信息，引导执法人员快速到达现场,提高执法效率，保障人民群众的环境权益。这成功解决了环保执法存在的企业环保信息无法及时获取、实时信息无法快速采集以及执法手段落后等一系列突出问题。
3. 融合创新突破智慧环保三大瓶颈
图2：五大能力能力耦合
如图2所示，视频能力、物联网、大数据、位置服务、电商，这五大能力相互间能进行数据交互、能力耦合，实际上形成一种1+1>2的效果。其中，位置服务：为物联网和大数据平台提供矢量、位置、业务数据；电商平台：为物联网和大数据平台提供电子渠道、信用管理、精准营销、辅助决策；物联网平台：为大数据等平台提供状态、位置、业务、日志数据；视频能力平台：为大数据等平台提供视频、分析、权限、业务数据等。
五大能力耦合形成的智慧环保综合管理应用平台，可以逐步实现智慧环保的三大目标：
（1）信息资源更加丰富：通过视频可视化、物联网（大量具有互联通信能力的传感器和监测设备），环保信息来源更加多样化。信息资源的质变飞跃，在很大程度上能解决信息不足的问题。
（2）信息高度共享：五大能力不是互相独立的，而是可以相互间能力耦合的一个大平台。各部分间通过，通过数据交互实现信息的高度共享。
（3）应用能力大幅提升：充分的信息资源和高度共享的信息资源，五大能力耦合形成的大数据平台，通过数据深度挖掘，能为管理层提供准确、有效的决策依据。
4. 智慧环保典型案例及前景分析
全国环保系统基本形成了国控、省控、市控三级为主的环境质量监测网，但从覆盖面、设备智能化层面看，还是处于非常低的水平。
在新的环保政策和监测技术标准下，存量设备更新升级，新增设备市场扩容在即，行业进入全面推进时期，国内各大环保设备、环保解决方案提供商之间竞争也异常激烈。
表1：中国智慧环保行业市场格局与领先企业经营策略分析
5. 展望
当今世界，技术日新月异，智慧环保在IT新技术的推动下，未来将呈现以下发展趋势：
1）智能机器人——促使环保智慧化程度大幅提升
机器人在环保领域已有不少应用，例如：无人船在水质监测的创新应用，移动机器人在日本核电厂爆炸中的醒目表现，旋翼无人机在森林大火、病虫灾害防控中的积极作用，等等。显而易见地，智能机器人在环保中能够发挥无可替代的作用，高度机动性、全天候工作、可代替人类快速到达现场等优点，将促使环保行业更快的速度、更热烈的态度，把智能机器人应用于环保各种场景，极大的提高环保智慧化程度。
2）物联网+大数据+云计算技术——充分挖掘环保信息的价值，让污染无所遁形
利用大数据和云计算等技术手段，可将水、声、辐射、汽车尾气等和环保有关的数据集成在五大能力耦合形成的大数据系统中，可以真正实现平台统一、系统集成、网络整合、数据集中、硬件集群、软件管理、安全提升、服务保障等多种功能。
作者：
蔡煜星、吴一凡、周智勇
智慧城市研究室
深圳市融创天下科技有限公司
参考文献
[1]朱丽.大数据技术在环保数据共享平台建设中的应用.信息系统工程，2015
[2]刘忠瑞. 大数据在环境保护领域中的应用与探究.数字化用户，2014
[3]刘娟峰.GPS视频监控在环保行业的应用.数字通信世界，2010年
[4]物联网技术在环境监测中的应用.环境科学与管理，2013年
