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智慧環(huán)保體系建設(shè)與實(shí)踐 讀者對(duì)象:環(huán)保部門領(lǐng)導(dǎo)、環(huán)保信息化技術(shù)人員等從事環(huán)保體系建設(shè)人員,科研工作者及研究生、本科生
《智慧環(huán)保體系建設(shè)與實(shí)踐》系統(tǒng)地闡述了智慧環(huán)保的內(nèi)涵及發(fā)展歷程,從智慧環(huán)保理論基礎(chǔ)、智慧環(huán)保核心技術(shù)等方面對(duì)智慧環(huán)保的構(gòu)成體系進(jìn)行總體論述。 同時(shí), 在“數(shù)據(jù)資源中心” 工程建設(shè)、“智慧環(huán)?臻g信息共享服務(wù)平臺(tái)”、“智慧環(huán)保業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)”、“智慧環(huán)保環(huán)境決策支持系統(tǒng)”、“智慧環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系” 工程建設(shè)、“智慧環(huán)保系統(tǒng)集成”、“典型案例” 中全新闡述了智慧環(huán)保的理念和技術(shù)體系。
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《智慧環(huán)保體系建設(shè)與實(shí)踐》可以為國(guó)家、省、市各級(jí)環(huán)保部門建立完善的“智慧環(huán)保體系”提供參考, 也可以作為環(huán)保工作者開(kāi)展相關(guān)系統(tǒng)工程建設(shè)的專業(yè)工具書(shū)使用。
姚新,中科宇圖天下科技有限公司總裁,是3S技術(shù)應(yīng)用及數(shù)字環(huán)保建設(shè)方面的專家。2006年出任在科技部、國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局支持下由中國(guó)科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所、北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院、中科宇圖天下科技有限公司共同成立的數(shù)字環(huán)保實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任,擁有豐富的數(shù)字環(huán)保實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。先后在行業(yè)內(nèi)多個(gè)專業(yè)刊物上發(fā)表重要文章,組織開(kāi)發(fā)了“環(huán)境污染事故應(yīng)急系統(tǒng)”、“放射源監(jiān)控與管理系統(tǒng)”、“環(huán)境地理信息系統(tǒng)”等10多項(xiàng)環(huán)保軟件產(chǎn)品,獲得多項(xiàng)著作權(quán)登記證書(shū)和一項(xiàng)專利證書(shū),并成功組織實(shí)施了多項(xiàng)數(shù)字環(huán)保建設(shè)項(xiàng)目。
目錄
第一章 智慧環(huán)保概述 1 第一節(jié) 智慧環(huán)保的基本概念 1 一、數(shù)字環(huán)保 1 二、智慧環(huán)保 2 三、智慧環(huán)保與數(shù)字環(huán)保概念辨析 2 第二節(jié) 智慧環(huán)保的總體框架與內(nèi)涵 3 一、“測(cè)得準(zhǔn)”的智能多元化環(huán)境感知 4 二、“傳得快”的高速網(wǎng)絡(luò)傳輸 4 三、“搞得清”的智慧信息處理 5 四、“管得好”的智能管理服務(wù) 5 第三節(jié) 國(guó)外信息化建設(shè)經(jīng)驗(yàn)對(duì)我國(guó)智慧環(huán)保建設(shè)的啟示 6 一、美國(guó) 6 二、日本 8 三、德國(guó) 9 四、借鑒與啟示 9 第四節(jié) 我國(guó)環(huán)境信息化發(fā)展現(xiàn)狀 11 一、環(huán)境信息化發(fā)展戰(zhàn)略及目標(biāo)逐步確立 12 二、環(huán)境信息化發(fā)展的保障條件日益具備 13 三、環(huán)境信息化基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn) 13 四、環(huán)保核心業(yè)務(wù)信息化逐步推進(jìn) 13 五、環(huán)境信息化標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系不斷完善 14 六、環(huán)境信息與統(tǒng)計(jì)能力逐步提高 15 七、環(huán)保電子政務(wù)建設(shè)成效顯著 15 第五節(jié) 我國(guó)發(fā)展智慧環(huán)保面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn) 16 一、我國(guó)智慧環(huán)保的發(fā)展機(jī)遇 16 二、我國(guó)智慧環(huán)保面臨的主要挑戰(zhàn) 19 第六節(jié) 我國(guó)智慧環(huán)保的發(fā)展策略 21 一、以標(biāo)準(zhǔn)化為綱,促進(jìn)系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范化 21 二、以數(shù)據(jù)流為軸,提高信息資源共享的水平和能力 22 三、以頂層設(shè)計(jì)為本,破解業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)偏失 22 四、以流程規(guī)范為重,通過(guò)整合與重構(gòu)推進(jìn)業(yè)務(wù)協(xié)同 22 五、以數(shù)據(jù)挖掘和模型技術(shù)為徑,提升綜合決策能力 23 第二章 智慧環(huán)保理論基礎(chǔ) 24 第一節(jié) 面向可持續(xù)發(fā)展的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)理論 25 一、可持續(xù)發(fā)展的含義與原則 25 二、生態(tài)系統(tǒng)研究的演變 26 三、復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的含義 26 四、復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn) 27 第二節(jié) 智慧地球與地球信息科學(xué)理論 30 一、智慧地球概述 30 二、地球信息科學(xué)的含義 32 三、地球信息科學(xué)的產(chǎn)生 32 四、地球信息科學(xué)的研究?jī)?nèi)容 33 五、地球信息科學(xué)的應(yīng)用 34 第三節(jié) 互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)化論 34 一、互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)化論的含義 34 二、互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)化論的基本原理 34 三、互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)化論的九個(gè)規(guī)律 36 第四節(jié) “大數(shù)據(jù)”理論 37 一、大數(shù)據(jù)的含義 37 二、大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生 38 三、大數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn) 39 第五節(jié) 普適計(jì)算理論 43 一、普適計(jì)算的含義 43 二、普適計(jì)算的發(fā)展 44 三、普適計(jì)算的特點(diǎn) 45 四、普適計(jì)算面臨的挑戰(zhàn) 45 第三章 智慧環(huán)保核心技術(shù) 47 第一節(jié) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 47 一、物聯(lián)網(wǎng)概述 47 二、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù) 48 第二節(jié) 泛在網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù) 52 一、泛在網(wǎng)概述 52 二、泛在融合網(wǎng)絡(luò)下的業(yè)務(wù)技術(shù)研究 54 三、泛在網(wǎng)在環(huán)保行業(yè)的應(yīng)用 57 第三節(jié) 云計(jì)算技術(shù) 57 一、云計(jì)算概述 57 二、云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù) 60 三、云計(jì)算與相關(guān)計(jì)算形式 61 四、云計(jì)算的應(yīng)用 62 第四節(jié) 面向大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù) 63 一、數(shù)據(jù)挖掘的定義 63 二、數(shù)據(jù)挖掘國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 63 三、數(shù)據(jù)挖掘的對(duì)象 65 四、數(shù)據(jù)挖掘流程 65 五、數(shù)據(jù)挖掘存在的問(wèn)題 66 六、數(shù)據(jù)挖掘的發(fā)展展望 67 第五節(jié) 人工智能技術(shù) 68 一、人工智能的定義 68 二、人工智能國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 69 三、人工智能的研究目標(biāo)與表現(xiàn)形式 71 四、人工智能的應(yīng)用現(xiàn)狀 72 五、人工智能的發(fā)展前景 72 第六節(jié) 環(huán)境模型模擬技術(shù) 73 一、水質(zhì)模型 73 二、空氣質(zhì)量模型 95 第四章 智慧環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)感知和傳輸體系建設(shè) 106 第一節(jié) 環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)概念 106 第二節(jié) 環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)感知與傳輸層建設(shè)內(nèi)容 107 一、智慧環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)感知層建設(shè) 107 二、智慧環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)傳輸層建設(shè) 116 第三節(jié) 環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用特點(diǎn) 121 一、建設(shè)和應(yīng)用的高復(fù)雜性與高難度 121 二、對(duì)信息資源整合共享提出高要求 121 三、對(duì)傳感器設(shè)備與技術(shù)提出挑戰(zhàn) 121 四、需要政企共同投入、社會(huì)各方共同參與 122 第五章 智慧環(huán)保數(shù)據(jù)資源中心工程建設(shè) 123 第一節(jié) 環(huán)保數(shù)據(jù)資源中心概述 123 一、環(huán)境數(shù)據(jù)中心的定義 123 二、環(huán)境數(shù)據(jù)資源中心發(fā)展現(xiàn)狀 124 第二節(jié) 數(shù)據(jù)資源中心建設(shè)目標(biāo)和內(nèi)容 125 一、建設(shè)目標(biāo) 125 二、建設(shè)內(nèi)容 126 第三節(jié) 關(guān)鍵技術(shù)與發(fā)展展望 128 一、技術(shù)要求 128 二、關(guān)鍵技術(shù) 128 第四節(jié) 發(fā)展展望 132 第六章 智慧環(huán)?臻g信息共享服務(wù)平臺(tái) 133 第一節(jié) 空間信息共享服務(wù)平臺(tái)概述 133 第二節(jié) 關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題 137 第三節(jié) 未來(lái)展望 137 第七章 智慧環(huán)保業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)工程建設(shè) 139 第一節(jié) 環(huán)境管理業(yè)務(wù)應(yīng)用概述 139 一、環(huán)境管理部門職責(zé)概述 139 二、環(huán)境管理信息化建設(shè)概述 143 第二節(jié) 業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)建設(shè)目標(biāo)與內(nèi)容 146 一、業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)建設(shè)目標(biāo) 146 二、業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容 147 第三節(jié) 業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)建設(shè)關(guān)鍵問(wèn)題 164 一、污染源監(jiān)管與總量減排體系 164 二、環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)與評(píng)估考核體系 166 三、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與應(yīng)急體系 166 第四節(jié) 業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)建設(shè)展望 167 第八章 智慧環(huán)保環(huán)境決策支持系統(tǒng)工程建設(shè) 168 第一節(jié) 決策支持系統(tǒng)概述 168 一、決策支持系統(tǒng)的概念 168 二、決策支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 169 三、決策支持系統(tǒng)的類型 170 四、決策支持系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 174 第二節(jié) 環(huán)境決策支持系統(tǒng)概述 176 一、環(huán)境決策支持系統(tǒng)定義 176 二、環(huán)境決策支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 176 三、環(huán)境決策支持系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn) 176 第三節(jié) 環(huán)境決策支持系統(tǒng)研究進(jìn)展 178 一、水環(huán)境規(guī)劃與管理 178 二、大氣環(huán)境質(zhì)量管理 179 三、污染場(chǎng)地管理決策支持系統(tǒng) 180 四、突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急管理 181 五、其他環(huán)境決策支持系統(tǒng) 184 第四節(jié) 環(huán)境決策支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 184 一、系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方式的選擇 184 二、系統(tǒng)的基本功能的設(shè)計(jì) 185 三、系統(tǒng)的開(kāi)放接口的設(shè)計(jì) 185 四、開(kāi)發(fā)EDSS的關(guān)鍵技術(shù) 185 第九章 智慧環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系工程建設(shè) 193 第一節(jié) 環(huán)境數(shù)據(jù)信息標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系 193 一、發(fā)展歷程 193 二、制定方法與原則 194 三、標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu) 194 四、標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)現(xiàn)狀 196 第二節(jié) 環(huán)境數(shù)據(jù)信息運(yùn)營(yíng)管理體系 202 一、運(yùn)行維護(hù)的原則 203 二、運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作內(nèi)容 204 三、ITIL國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)介紹 205 四、運(yùn)營(yíng)維護(hù)制度規(guī)范 206 五、運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作流程 207 第三節(jié) 環(huán)境數(shù)據(jù)信息安全保障體系 207 一、安全保障體系技術(shù)要求 207 二、信息系統(tǒng)安全等級(jí)劃分 208 三、安全技術(shù)體系 208 四、安全管理體系 208 第十章 智慧環(huán)保系統(tǒng)集成 210 第一節(jié) 系統(tǒng)集成概述 210 第二節(jié) 硬件集成 211 一、儀器設(shè)備控制集成 211 二、網(wǎng)絡(luò)集成 212 第三節(jié) 軟件集成 213 一、集成層次 213 二、集成接口 214 三、數(shù)據(jù)集成 215 四、流程集成 217 五、應(yīng)用集成 218 第十一章 智慧環(huán)保典型案例 220 第一節(jié) 四川省環(huán)境信息化“十二五”規(guī)劃 220 一、系統(tǒng)概述 220 二、建設(shè)目標(biāo) 223 三、建設(shè)內(nèi)容 224 四、系統(tǒng)特色 227 五、實(shí)施效果 228 第二節(jié) 北京市智慧環(huán)保頂層設(shè)計(jì) 230 一、項(xiàng)目概述 230 二、建設(shè)目標(biāo) 230 三、建設(shè)內(nèi)容 231 四、案例特色 246 五、實(shí)施效果 247 第三節(jié) 河北省環(huán)境監(jiān)控云平臺(tái)建設(shè)規(guī)劃 247 一、項(xiàng)目概述 247 二、建設(shè)目標(biāo) 248 三、建設(shè)內(nèi)容 248 四、項(xiàng)目特色 264 五、實(shí)施效果 264 第四節(jié) 廣州亞運(yùn)會(huì)空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng) 265 一、系統(tǒng)概述 265 二、建設(shè)目標(biāo) 265 三、建設(shè)內(nèi)容 266 四、系統(tǒng)特色 278 五、實(shí)施效果 278 參考文獻(xiàn) 279 附錄一 289 附錄二 290
第一章 智慧環(huán)保概述
第一節(jié) 智慧環(huán)保的基本概念 經(jīng)過(guò)多年的努力.我國(guó)環(huán)境質(zhì)量局部有所改善.但是全國(guó)環(huán)境總體惡化趨勢(shì)沒(méi)有得到根本遏制.生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀離人民群眾的要求相差甚遠(yuǎn).環(huán)境保護(hù)的壓力相當(dāng)沉重.未來(lái)一段時(shí)期.我國(guó)仍處于能源資源消耗高增長(zhǎng)期和環(huán)境污染高風(fēng)險(xiǎn)期.控制污染物總量、改善環(huán)境質(zhì)量、防范環(huán)境風(fēng)險(xiǎn).著力解決影響人民群眾健康的突出環(huán)境問(wèn)題仍是環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)工作.隨著環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越復(fù)雜.環(huán)境任務(wù)越來(lái)越重.環(huán)境監(jiān)管難度越來(lái)越大.要完成污染減排任務(wù).保護(hù)生態(tài)環(huán)境.提高環(huán)境質(zhì)量.有效防范各類環(huán)境突發(fā)事件.確保環(huán)境安全.維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定.就必須轉(zhuǎn)變工作方式.打破傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)管模式.因而.需要運(yùn)用現(xiàn)代科技信息手段創(chuàng)新管理.打造 “智慧環(huán)保 ”利器.達(dá)到更透徹的感知、更全面的互通互聯(lián)、更深入的智能化.更智慧的決策支持.創(chuàng)新環(huán)保工作新模式.全面提高環(huán)境監(jiān)管工作效能. 為了充分發(fā)揮數(shù)字技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域中的巨大作用.“數(shù)字環(huán)保 ”的理念應(yīng)運(yùn)而生.通過(guò)現(xiàn)有的 “數(shù)字環(huán)保 ”平臺(tái).逐步構(gòu)筑起環(huán)保領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng).推動(dòng) “數(shù)字環(huán)保 ”向 “智慧環(huán)保 ”轉(zhuǎn)變.從而革命性地推動(dòng)環(huán)境保護(hù)事業(yè)的歷史性轉(zhuǎn)變.對(duì)于提高環(huán)境與發(fā)展的綜合決策能力.提升環(huán)境監(jiān)管的現(xiàn)代化水平.構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì).實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的戰(zhàn)略目標(biāo)具有十分重要的意義. 一、數(shù)字環(huán)保 “數(shù)字環(huán)保 ”是近年來(lái)在數(shù)字地球、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、環(huán)境管理與決策支持系統(tǒng)等技術(shù)的基礎(chǔ)上衍生的大型系統(tǒng)工程.“數(shù)字環(huán)保 ”可以理解為以環(huán)保為核心.由基礎(chǔ)應(yīng)用、延伸應(yīng)用、高級(jí)應(yīng)用和戰(zhàn)略應(yīng)用的多層環(huán)保監(jiān)控管理平臺(tái)集成.將信息、網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)控制、通信等高科技應(yīng)用到全球、國(guó)家、省級(jí)、地市級(jí)等各層次的環(huán)保領(lǐng)域中.進(jìn)行數(shù)據(jù)匯集、信息處理、決策支持、信息共享等服務(wù).實(shí)現(xiàn)環(huán)保的數(shù)字化. 為了將 “數(shù)字環(huán)保 ”更好地應(yīng)用于環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展.需要在 “數(shù)字環(huán)保 ” 概念的基礎(chǔ)上.建立包括環(huán)境數(shù)據(jù)中心、環(huán)境地理信息系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)管信息集成系統(tǒng)、環(huán)境在線監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境應(yīng)急管理系統(tǒng)、移動(dòng)執(zhí)法系統(tǒng)等在內(nèi)的一系列數(shù)字環(huán)保整體解決方案.并針對(duì)環(huán)保部、省級(jí)環(huán)保廳 (局)、地市級(jí)環(huán)保局及企業(yè)提出不同的業(yè)務(wù)框架.利用IT技術(shù).集GPS、RS、GIS于一體.建立適合環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用的綜合多功能型的遙感信息技術(shù).對(duì)環(huán)保的數(shù)據(jù)要求和業(yè)務(wù)要求進(jìn)行深入挖掘和整理.實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)保業(yè)務(wù)的嚴(yán)密整合和深度支持.解決 “數(shù)字環(huán)保 ”領(lǐng)域所面臨的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)管理、污染防治管理、核與輻射監(jiān)測(cè)管理、突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急管理等環(huán)境問(wèn)題.從而提高我國(guó)的環(huán)保信息化水平和監(jiān)管執(zhí)法水平. 二、智慧環(huán)保 2009年初.IBM提出了 “智慧地球 ”的概念.美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬將 “智慧地球”上升為美國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略.“智慧地球 ”的核心是以一種更智慧的方法.通過(guò)利用新一代信息技術(shù)來(lái)改變政府、企業(yè)和人們相互交互的方式.以便提高交互的明確性、效率、靈活性和響應(yīng)速度.實(shí)現(xiàn)信息基礎(chǔ)架構(gòu)與基礎(chǔ)設(shè)施的完美結(jié)合.隨著 “智慧地球 ”概念的提出.在環(huán)保領(lǐng)域中如何充分利用各種信息通信技術(shù).才能感知、分析、整合各類環(huán)保信息.并對(duì)各種需求做出智能的響應(yīng).使決策更加切合環(huán)境發(fā)展的需要.“智慧環(huán)保 ”概念應(yīng)運(yùn)而生. “智慧環(huán)保 ”是在原有 “數(shù)字環(huán)保 ”的基礎(chǔ)上.借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù).把感應(yīng)器和裝備嵌入到各種環(huán)境監(jiān)控對(duì)象 (物體 )中.通過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)和云計(jì)算將環(huán)保領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)整合起來(lái).實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)與環(huán)境業(yè)務(wù)系統(tǒng)的整合.以更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式實(shí)現(xiàn)環(huán)境管理和決策的 “智慧”. “智慧環(huán)保 ”是 “數(shù)字環(huán)保 ”概念的延伸和拓展.是信息技術(shù)進(jìn)步的必然趨勢(shì). “智慧環(huán)保 ”的總體架構(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)星通信等技術(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. 三、智慧環(huán)保與數(shù)字環(huán)保概念辨析 “智慧環(huán)保 ”是 “數(shù)字環(huán)保 ”的延伸.它的內(nèi)涵與 “數(shù)字環(huán)保 ”相比有著深 刻的變革.主要體現(xiàn)在新型技術(shù)支撐手段的應(yīng)用和面向綜合性決策智能化兩個(gè)方面. (1)技術(shù)支撐體系 :“數(shù)字環(huán)保 ”主要是面向環(huán)境管理工作.以數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、地理信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等為主要支撐技術(shù).而 “智慧環(huán)保 ”是面向綜合決策.主要以新興的物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能、數(shù)據(jù)挖掘、業(yè)務(wù)模型等技術(shù)為支撐. (2) 環(huán)境管理決策的側(cè)重點(diǎn) :“數(shù)字環(huán)保 ”強(qiáng)調(diào)和數(shù)據(jù)的采集的自動(dòng)化、綜合辦公的無(wú)紙化.以及業(yè)務(wù)管理的信息化.而 “智慧環(huán)保 ”進(jìn)一步拓展了傳統(tǒng)環(huán)境信息數(shù)據(jù)采集的廣度和深度.注重?cái)?shù)據(jù)挖掘和環(huán)境模型技術(shù)的應(yīng)用.在滿足環(huán)境業(yè)務(wù)信息化的基礎(chǔ)上.可科學(xué)指導(dǎo)環(huán)境管理的定量化宏觀決策. 要實(shí)現(xiàn)從 “數(shù)字環(huán)保 ”到 “智慧環(huán)保 ”的跨越.關(guān)鍵是要在原有 “數(shù)字環(huán)!钡幕A(chǔ)上.重點(diǎn)加強(qiáng)感知層與智慧層的建設(shè) :一是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù).建設(shè)實(shí)時(shí)、自適應(yīng)進(jìn)行環(huán)境參數(shù)感知的感知系統(tǒng).二是利用云計(jì)算、模糊識(shí)別等各種智能計(jì)算技術(shù).整合現(xiàn)有信息資源.建設(shè)具有高速計(jì)算能力、海量存儲(chǔ)能力和并行處理能力的智能環(huán)境信息處理平臺(tái).為最終實(shí)現(xiàn) “智慧環(huán)保 ”的各項(xiàng)應(yīng)用服務(wù)提供平臺(tái)支撐與信息服務(wù). 數(shù)字環(huán)保向智慧環(huán)保的轉(zhuǎn)變將會(huì)不可避免地影響環(huán)保產(chǎn)業(yè)服務(wù)模式和服務(wù)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)變.服務(wù)模式從傳統(tǒng)的產(chǎn)品供給模式向云服務(wù)模式轉(zhuǎn)變.從提供單一產(chǎn)品到提供多元的環(huán)保產(chǎn)品.如數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理等相關(guān)軟硬件產(chǎn)品以及空氣質(zhì)量評(píng)估、生態(tài)環(huán)境評(píng)估等應(yīng)用系統(tǒng).為廣大普通用戶和企業(yè)提供環(huán)境保護(hù)信息.例如環(huán)境檢測(cè)設(shè)備從簡(jiǎn)單的采集檢測(cè)向集采集、傳輸與智能化處理一體化的功能產(chǎn)品轉(zhuǎn)變.環(huán)境應(yīng)用系統(tǒng)也會(huì)更加注重與專業(yè)模型的結(jié)合.提供綜合性決策服務(wù)等. 實(shí)現(xiàn) “智慧環(huán)保 ”的價(jià)值將體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 :一是提高工作效率.二是促進(jìn)環(huán)保工作規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化與自動(dòng)化.三是促進(jìn)數(shù)據(jù)資源共享、系統(tǒng)整合.避免重復(fù)建設(shè)與形成 “信息孤島”.實(shí)現(xiàn)環(huán)境信息資源的管理與高效應(yīng)用.四是有利于實(shí)現(xiàn) “環(huán)境質(zhì)量及其變化說(shuō)得清、污染源排放情況說(shuō)得清、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)說(shuō)得清”.提高環(huán)境監(jiān)管與應(yīng)急防范能力.五是提高綜合決策能力. 總體而言.從數(shù)字環(huán)保到智慧環(huán)保實(shí)現(xiàn)了從數(shù)據(jù)的采集與管理向數(shù)據(jù)挖掘轉(zhuǎn)變.從數(shù)字技術(shù)應(yīng)用向智能綜合決策服務(wù)轉(zhuǎn)變.從傳統(tǒng)的環(huán)境信息化向環(huán)境信息應(yīng)用服務(wù)智能化轉(zhuǎn)變. 第二節(jié) 智慧環(huán)保的總體框架與內(nèi)涵 “智慧環(huán)保 ”將以環(huán)境信息的全面高效感知為基礎(chǔ).以信息安全及時(shí)傳輸和 深入智能處理為手段.緊緊圍繞 “說(shuō)清 ”與 “管好”.實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)業(yè)務(wù)協(xié)同化、管理現(xiàn)代化、決策科學(xué)化.為我國(guó)環(huán)境保護(hù)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)做出貢獻(xiàn).對(duì)生態(tài)文明和美麗中國(guó)建設(shè)具有深刻的意義.“智慧環(huán)保 ”總體架構(gòu)見(jiàn)圖1 ̄1. 圖1 ̄1 “智慧環(huán)保 ”總體架構(gòu) “智慧環(huán)保 ”是物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)與環(huán)境信息化相結(jié)合的產(chǎn)物.是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境保護(hù)這一特定領(lǐng)域的應(yīng)用.其技術(shù)應(yīng)用與傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)既有共同點(diǎn)又有特殊之處.其技術(shù)架構(gòu)可以拓展為4層:感知層、傳輸層、智慧層和服務(wù)層. 一、“測(cè)得準(zhǔn) ”的智能多元化環(huán)境感知 “測(cè)得準(zhǔn) ”的智能多元化環(huán)境感知是指利用傳感器、多跳自組織傳感器網(wǎng)絡(luò)以及任何可以隨時(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 “更透徹的感知”.主要包括數(shù)據(jù)采集、處理技術(shù)以及傳感器的部署、自組織組網(wǎng)和協(xié)同等技術(shù).以傳感器等采集感知技術(shù)、射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)、衛(wèi)星遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)以及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為代表. 二、“傳得快 ”的高速網(wǎng)絡(luò)傳輸 “傳得快 ”的高速網(wǎng)絡(luò)傳輸是指利用環(huán)保專網(wǎng)、電子政務(wù)網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)及衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò).將個(gè)人、企業(yè)、社團(tuán)組織和環(huán)境監(jiān)測(cè)與管理信息系統(tǒng)中儲(chǔ)存的環(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”.需要利用異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)和基礎(chǔ)核心網(wǎng)絡(luò)技術(shù).包括基礎(chǔ)NGN (下一代網(wǎng)絡(luò).nextgenererationnetwork)核心網(wǎng)和FTTH (光纖到戶.fibertothehome)、3G、Wi ̄Fi、藍(lán)牙、Zigbee (紫蜂寬帶)、UWB (超寬帶.ultrawideband)等接入技術(shù). 三、“搞得清 ”的智慧信息處理 “搞得清 ”的智慧信息處理以云計(jì)算、虛擬化和高性能計(jì)算等技術(shù)手段和科學(xué)的環(huán)境分析模型.整合和分析多維度海量的跨地域、跨行業(yè)的環(huán)境信息.實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)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”. 面向多維海量環(huán)保信息.建設(shè)先進(jìn)的高性能計(jì)算和海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)支撐平臺(tái).在專家并行處理系統(tǒng)、環(huán)保數(shù)據(jù)挖掘和地理信息技術(shù)應(yīng)用方面.將提供可靠高效的高性能智能計(jì)算支撐環(huán)境.在這個(gè)功能強(qiáng)大的計(jì)算平臺(tái)上.通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘和分析工具、集成環(huán)保專家知識(shí)、結(jié)合環(huán)保理論模型和環(huán)保專家經(jīng)驗(yàn)?zāi)P?對(duì)大量實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)的挖掘、評(píng)測(cè)與關(guān)聯(lián)性分析.深度獲取和積累相關(guān)環(huán)保知識(shí) (如藍(lán)藻成因分析).更廣泛地掌握其中的科學(xué)規(guī)律.全面提升分析決策的智慧化程度.包括準(zhǔn)確判斷環(huán)境狀況和變化趨勢(shì) (如藍(lán)藻暴發(fā)).對(duì)環(huán)保危急事件進(jìn)行預(yù)警、態(tài)勢(shì)分析、應(yīng)急聯(lián)動(dòng)提供準(zhǔn)確的分析.掌握水、氣、土壤等多相生態(tài)環(huán)境變遷和關(guān)聯(lián)性的規(guī)律.對(duì)完善環(huán)境法律、法規(guī)體系、環(huán)保行業(yè)監(jiān)測(cè)規(guī)程和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)保發(fā)展戰(zhàn)略的規(guī)劃等提供充分的科學(xué)依據(jù). 智能信息處理不僅可以為面向服務(wù)的信息管理平臺(tái)建設(shè)提供強(qiáng)有力的知識(shí)決策支持.也可以支持感知層的分布式信息融合.為前端的感知提供精準(zhǔn)化、智慧化的科學(xué)依據(jù).此外.智能信息處理還可以基于智能數(shù)據(jù)可視化技術(shù).進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)顯示和表達(dá)中的智慧化程度.可將各類型傳感器感知到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以圖形方式直觀表達(dá).并對(duì)這些圖元數(shù)據(jù)作可視分析.從而能夠讓各個(gè)層面的用戶直觀認(rèn)識(shí)和理解這些感知數(shù)據(jù).實(shí)現(xiàn)輔助決策的目的. 四、“管得好 ”的智能管理服務(wù) “管得好 ”的智能管理服務(wù)是指利用云服務(wù)模式.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.向社會(huì)公眾發(fā)布環(huán)境信息.方便公眾參與污染治理與監(jiān)督.為環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究提供全面的科學(xué)數(shù)據(jù).為節(jié)能減排、污染防治、生態(tài)保護(hù)、核與輻射管理等環(huán)保業(yè)務(wù)提供 “更智慧的決策”. 在管理中心統(tǒng)一的平臺(tái)上根據(jù)環(huán)保局管理工作和相關(guān)業(yè)務(wù)的需求.按照環(huán)保數(shù)據(jù)規(guī)范.建設(shè)監(jiān)測(cè)中心、監(jiān)控執(zhí)法中心、數(shù)據(jù)交換與共享中心、應(yīng)急指揮中心、辦公中心等管理分中心.形成內(nèi)外結(jié)合的、高度可視化的綜合管理服務(wù)系統(tǒng) 平臺(tái).為各業(yè)務(wù)部門、管理決策部門、環(huán)保專家、行政執(zhí)法人員、企業(yè)、公眾和其他應(yīng)用部門提供智能化、可視化的環(huán)保信息管理應(yīng)用和綜合服務(wù)平臺(tái). 通過(guò)項(xiàng)目的建設(shè).“感知環(huán)境.智慧環(huán)保 ”工程將在環(huán)保監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)規(guī)程、環(huán)保信息化服務(wù)流程、環(huán)保數(shù)據(jù)管理機(jī)制和新一代環(huán)保信息系統(tǒng)應(yīng)用細(xì)則等方面形成國(guó)家級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)示范.在未來(lái)環(huán)保行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、政策法規(guī)、發(fā)展戰(zhàn)略的中長(zhǎng)期規(guī)劃中發(fā)揮引領(lǐng)作用.
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