“环保物联网”在环保管理的应用

1、引言

党的十八大以来，生态文明建设已上升到国家战略的高度，加大环境保护力度成为全社会关注的热点话题。然而，我们面对的现状是环保部门的基础能力相对薄弱，监管力度还不够强、覆盖范围还不够广，行政效能还不够高。因此环境保护工作急需依靠科学化、集成化的思维，以及法制化和市场化的力量提升管理水平和工作效率。信息技术，特别是物联网技术，无疑成为推动环保管理模式变革、提升生态文明建设水平的有效手段和途径[1]。环保信息化起步较早，但起点低、信息分散、系统内外数据缺乏有效共享、流程缺乏协同、信息碎片化严重。在国家层面近期密集出台了《促进大数据发展行动纲要》、《生态环境监测网络建设方案实施计划》、《关于加强环境监管执法的通知》等文件[2]，要求环境保护工作运用物联网、移动互联、人工智能等新技术实现管理的精细化、智能化，形成以问题为导向、以流程为驱动的新型管理模式。另一方面，环保系统各管理部门之间通过数据共享和大数据技术，可以为生态文明建设和社会经济发展提供决策参考依据。环保信息化向物联化、智慧化的演进是必然的趋势[3-4]，“环保物联网”将成为推动环保监管变革的中坚力量。

2、研究背景

2014年3月3日，重庆市环保系统开展了“四清四治”专项行动，其内容为清理三同时、治理违法建设；清理排污权、治理违法排污；清理风险源、治理安全隐患；清理监管点、治理监管缺位。以重庆市璧山区为例，在“四清四治”专项行动期间共清理了污染源两千多家，建立各类问题台账一千多条，并对发现的问题提出整治要求，督促责任单位制定“一源一案”治理方案，基本实现了摸清底数、理清老账的工作目标。如何巩固“四清四治”的成果，形成常态化的工作机制，让已建立的基础台账“活”起来是专项行动后面临的难题。经过缜密的调研和研讨，市局提出了“环保物联网”建设。环保物联网的建设正是基于“四清四治”专项行动成果，通过在系统中固化工作流程，规定环保工作人员必须按照要求的时间、地点和工作内容对监管对象进行管理，并且实时动态更新系统中的数据。

2.1物联网的定义

物联网的英文名是“TheInternetofthings”。顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。物联网是指通过传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种互动的物体或过程，采集其声、光、热、位置等各种需要的信息，并与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。

2.2环保物联网的定义

环保物联网是物联网技术在环保领域的智能应用[5]。通过综合应用传感器、全球定位系统、视频监控、卫星遥感、红外探测等装置与技术，实时采集污染源、环境质量、生态等信息，构建全方位、多层次、全覆盖的生态环境监测网络，以推动环境信息资源高效、准确的传递；通过构建海量数据资源中心和统一的服务支撑平台，支持污染源监控、环境质量监测、监督执法及管理决策等环保业务的全程智能，从而达到促进污染减排与环境风险防范、培育环保战略性新型产业、促进生态文明建设和环保事业科学发展的目的。

2.3建设环保物联网的必要性

在经济新常态背景下，环保工作如何占领信息化高地，提高管理精细化水平，并逐步实现从人防到技防，事后监管转变到事前预警，成为目前环保领域最前沿的课题[6]。同时，污染源流动性大、监管人员不足一直困扰着环境监管和整治，所以重庆市计划用三年时间建成全市一体化的环保监管物联网，物联网建成以后，各企业的整治监管点都将安装上物联网芯片。这样，建设项目审批、风险源评估排查和整治、污染防治设施运行和排污情况等信息都将通过芯片传送到“云端”的信息库进行存储和共享，实现环境监管的全覆盖，消除监管盲点，提升环保监管和治理能力。

3、重庆市璧山区环保物联网体系框架的构建

为继续深化和灵活运用“四清四治”的成果，重庆市环保局提出了在全市建设环保物联网，并将重庆市璧山区环保局作为试点，对环保物联网的建设、理论及框架进行深入探索和研判。

3.1管理模式的改变

信息化助推环保，不仅是助推相关的环保业务，更是要求管理模式的转变。以往，环境监察极大地依赖人力，需要工作人员去现场监察，去现场掌握排污，但执法人员往往苦于没有确切的证据，而无法对排污企业进行处罚。信息化手段可以实现对各要素的实时管控，并且可以实时传输，如有违法行为，可以立即对排污企业进行执法。这极大地改变了以前靠“人眼”执法、以平台和系统为核心的管理模式。不仅如此，以往企业排污、工作岗位内容等详细情况主要靠“传帮带”（即人传人）的方式进行传递，因为这些信息都是被个人所掌握。这就面临着如果出现轮岗、换岗等情况，工作可能会面临生疏甚至“瘫痪”，而信息化手段是解决这一问题的良方，无论人员如何轮换岗，只要依靠相关业务系统，很快就可以掌握工作内容，使工作具有连贯性。

3.2构建“一网一端一中心”

“一网”：广义指互联网，连接了“一端”和“一中心”，同时汇聚了海量污染源实时状态信息，准确掌握污染源动态变化，为环境管理变革提供大数据分析。“一端”：指移动监管手机终端，它既是环保管理感知的触角、又是执行指令的“规程”。通过移动监管终端，执法人员可以及时处理环保指挥调度中心通过环保物联网派发的任务，第一时间解决群众投诉、企业巡查等环境问题。除了处理任务之外，执法人员还可以随时在移动监管APP（环保通）上查询一企一档、环境质量、历史文档、环保知识库等等，所有信息及时动态更新。“一中心”：建立环保物联网指挥调度中心，此中心把各种渠道发现的环保问题汇聚到环保物联网平台进行统一分析和研判，并通过环保物联网平台进行调度处理，保证平台常态运转，是整个环保物联网的中枢大脑。日常主要工作：（1）统一协调环保局及相关部门，对环境投诉、日常巡查、监控预警、专项行动、生态创建等工作进行派发、催办和督办，保障环保监管业务的有效运行及管理。（2）对工作过程中的流程、业务规则、问题及解决方法等进行分析总结，不断形成制度和规范，促进业务持续改进。（3）对纳入环保物联网运行的相关部门和人员的每日任务完成情况、效率、质量等进行统计，分析存在的问题并提出改进措施。（4）每周对系统的运行情况进行分析整理，并形成工作通报经审核后。

3.3环保物联网的组成

3.3.1环保物联网的眼睛、鼻子和耳朵

物联感知设施是指各种传感器及监测监控系统，感知设施中的视频监控类似人的眼睛，水、气、声在线监测类似人的鼻子和耳朵。环保物联网通过这些感知设施对环境进行实时的感知，就能自动地、不间断地获取环境和污染源的数据[7]。将这些数据汇聚到环保物联网系统就能对环境问题进行分析和研判。

3.3.2环保物联网的探头

环保物联网的探头主要包括电子标签、视频监控、工况监控、在线监测等。所谓电子标签是射频识别技术的俗称，简单的说就是带有线圈的电子芯片，它是通过射频信号自动识别目标对象，并对其信息进行标志、登记、储存和管理。在环保物联网中使用的是NFC技术，是RFID技术的一种扩展，我们通常使用的交通卡、门禁都是应用的这项技术。电子标签可以为监管企业的排污口、治理设施建立唯一“身份证”，搭建统一数据库，为环境监管精细化打下基础。监控监测设备可以实现对企业的实时监测把控，在问题初显时及时预警，减轻人工监测比对的压力，解决人工采样监测不具备时效性和连续性的难题。

3.3.3环保物联网的系统组成

环保物联网是一个开放的平台，它包含一系列的系统用于支撑环保管理各项业务。重庆市璧山区环保局试点项目的首要目标是解决环境监管的问题，所以目前已经实现了最重要的指挥调度系统和环保通。指挥调度系统是环保物联网的中枢大脑，即“一中心”，用于环保监管工作的指挥调度，是整个环保物联网正常运行的后台保障；环保通，即“一端”，主要用于现场人员在监管单位现场记录检查情况、取证，是环保物联网的监管终端。两个系统相互协同配合，大大提高了环保监管的效率。目前环境管理应用了大量各自独立的信息系统，形成了一系列的信息孤岛。环保物联网通过统一数据标准、规范业务流程，建设基础支撑组件以支持各业务系统的互联互通。已经在使用的业务系统可以逐步通过数据接口的方式与环保物联网系统进行对接，实现功能的集成与完善。近期在原来调研的基础上已逐步完成了微信公众互动系统、企业门户系统、排污许可管理系统、审批系统、污染源管理系统、应急管理系统、移动执法系统、环保决策支持系统、实验室信息管理系统等的开发和试运行。

3.4构建环保物联网体系框架

根据目前璧山区环保局开展的物联网建设情况及后期的拓展开发，结合实际环保工作中的系统应用绘制出环保物联网体系框架，如图1所示。

4、环保物联网在日常环保工作中的应用

4.1在环境监管中的应用

以智能感知问题来源为例，当某企业在线监测超标时，环保物联网会自动产生一条报警。此时系统会自动将该条问题分派给相应执法人员，同时按照环保管理要求预置处理期限、任务内容等信息，再由指挥调度中心的调度人员派发到移动监管手机终端。执法人员手持终端第一时间到现场处理该监测值超标问题，处理完之后通过APP（环保通）将结论建议及照片等信息上传回调度平台。环保物联网指挥调度平台汇聚所有信息后从不同维度进行分析评估，做到奖惩有据、业务协同。

4.2在建设项目审批中的应用

随着环保物联网不断的深入各个环节，对环保各业务科室提出了更高更新的要求，将互联网+的思想融合进日常的业务工作中，成为今后的建设重点。新审批系统的研发全面提升了辖区内建设项目审批管理的精度，以项目编号串联建设项目全过程，提供GIS大数据空间分析、重大项目跟踪、移动审批、查询统计等功能。同时，通过新建的门户系统企业可以直接进行项目申报，并能够随时掌握项目申报的过程信息和进度，为企业提供便利。

4.3在环境监测中的应用

环境监测业务流程繁琐、仪器设备众多，管理难度较大，如何将信息化的手段利用到繁杂的日常业务工作中，提高监测的办事效率，成为急需解决的首要问题。通过对监测站深入的业务调研，目前建立起一套实验室信息管理系统：（1）利用电子标签对仪器设备进行身份认证，跟踪仪器设备的使用情况，进行检修和校验提醒。（2）利用二维码对样品进行管理，通过二维码扫描获取样品和任务信息，为任务处理提供便利，提高了从采样、送样、领样、化样全流程的工作效率。（3）通过原始记录电子化的方式，将人工监测数据结构化，结合感知设施自动监测数据，构建监测大数据中心，利用云计算技术为污染源排放行为分析和环境质量分析提供依据和支撑。

5、结论与展望

环保物联网在璧山区环保局试点以来，将互联网+技术完全的融入到日常工作中，从以前的事后处理改变为现在的事前预警，从以前的纸质化工作流程转变到现在的电子化进流程，大大的提高了环保局的办事效率，不仅受到工作人员的推崇，还得到了企业和其它第三方的认可和支持。为使环保管理工作进一步提高，从环保业务整个流程出发，提出今后物联网建设的几点建议：（1）实现测管协同。环境监察支队队员在现场处置任务时，进行采样，将样品送到环境监测站，监测站通过二维码扫描收样，获取样品的相关信息并对样品进行管理。项目分析完成后，通过系统消息提醒支队队员，支队队员及时获取监测报告。其次，监管平台获取的监测数据，利用大数据分析算法对污染源企业及外环境历史数据进行分析整理，掌握环境质量的变化趋势，了解企业的排放规律，提供环境监管的效率与能力。（2）打通正向审批与逆向监管。通过开发新系统的监督管理功能，将许可证超期、试生产超期、久试不验、环评超5年、未建先批问题推送到物联网调度平台，打通正向审批到逆向监管的业务闭环。

作者:段然 谢春 王程 彭雪 单位:重庆市璧山区环境监测站 重庆扬讯软件技术有限公司 重庆市璧山区环境监察支队

参考文献：

[1]高峰.环保物联网在辽河流域水环境监管中的应用研究[J].现代农业科技,2015,(2):336,344.

[2]蒙海涛,张骥,易晓娟,薛娇娆.物联网技术在环境监测中的应用[J].环境科学与管理,2013,38(1):10-12,86.

[3]刘旭东."智慧环保"物联网建设总体框架研究[J].淮北职业技术学院学报,2014,13(1):122-123.

[4]张树礼,郝军,张巍.环保物联网技术及应用研究[J].中国环境管理,2012,(4):24-27.

[5]郭慧鹏.如何破解环保物联网应用难题[J].高科技与产业化,2012,(2):22-24.

[6]罗庆俊.从“数字环保”迈向“智能环保”--重庆环保物联网的“123工程”[J].智慧城市,2012,(1):28-29.

[7]张闯.环保物联网系统功能及在我国的应用探讨[J].现代农业科技,2015,(12):331-332.