环境监控物联网应用工程：感知环境、智慧环保

环境监测与管理的信息化与智能化，是生态文明建设的紧要课题。无锡环境监控物联网应用示范工程，作为国家环保部、发改委、工信部的示范与支持项目，在标准、技术、平台和应用等顶层架构层面创新探索。应用计算机控制技术，构建覆盖各环境要素的环保物联网监测体系。空间数据服务平台实现环保基础数据、质量数据和管理数据等5大类数据的实时集成、挖掘分析与共享应用。环境风险防范、应急指挥等24个智慧应用系统，使减排决策、环境质量预测预报成为现实。项目已形成通讯传输、系统接口等多个领域的国家标准，在国内率先实现环境监测监控现代化和环境管理智能化。

该案例入选由中国经济信息社与无锡市政府联合评选、发布的“无锡物联网应用2016年度十大案例”。

三部委支持无锡先行先试“物联网+环保”

当前，我国环境问题突出，雾霾、污水、噪音等已危及生命健康和社会可持续发展。2015年初，新修订的《环境保护法》正式实施，被称为“史上最严的环保法”。

地处太湖流域核心区域的无锡市境内水网密布，是江苏省林地面积最大的地市，但钢铁、纺织、化工等在产业结构中占比较高，对环境造成压力。

借助物联网产业优势，无锡市已经建立基于物联网的太湖蓝藻、雾霾治理项目，但尚未形成全方位、全天候的环境预警和污染防控体系。

2013年，国家环保部开展基于物联网的“智慧环保”工程建设。无锡市是物联网产业的领军城市，积累了基于物联网治理环境的经验，是国家环保部实施“智慧环保”工程的优先试点城市。

在无锡市政府和无锡物联网产业研究院的努力下，由无锡高科物联网科技发展有限公司(简称“无锡高科”)研发建设的“感知环境、智慧环保”无锡环境监控物联网应用示范工程成功列为国家环保部环保物联网应用示范项目、国家发改委物联网示范项目、工信部物联网专项资金支持重点项目。

无锡高科总经理汤浩说，作为国家层面的示范工程，我们努力创新突破，做好标准、技术、平台、应用等顶层架构设计，探索环境治理的新路径，为“物联网+环保”推向全国提供借鉴。

“感知环境、智慧环保”无锡环境监控物联网应用示范工程2015年3月正式启动建设，总投资3200余万元。示范工程基于“共性平台+应用子集”的建设模式，应用物联网相关先进技术和手段，从环保物联网的感知互动层、网络传输层、基础支撑层、智慧应用层等层面开展研发建设。

在感知互动层，应用计算机控制技术、通信网与互联网技术、智能运算技术、海量数据挖掘技术、传感器、传感器网络技术、射频识别技术、二维码技术等，全面感知环境要素信息，构建涵盖空气质量、水环境质量、污染源等全方位、全覆盖的生态环保物联网监测体系。

在网络传输层，采用固定接入网络、移动通信网络、Mesh网络、宽带无线接入网络、低功耗无线传感网、多网融合等，实现网络数据传输，为远程感知设备的数据传输提供质量和安全性的技术保障。

在基础支撑层，基于web服务的数据共享应用模式、ArcgisServer构建的空间数据服务平台和三维虚拟现实技术，建成环保物联网业务支撑平台，实现环保基础数据、环境质量数据等5大类数据的集中整合与共享应用，形成环保“大数据”。

在智慧应用层，基于Portal门户和B/S模式的系统架构，建成环境风险防范与应急指挥等4大智慧应用系统，实现环保物联网业务数据的智能分析、挖掘，为环境风险防范与应急指挥、总量减排任务决策规划、环境空气质量预测预报、环保物联网系统运行效率评估控制等工作提供技术支撑。

目前，“感知环境、智慧环保”无锡环境监控物联网应用示范工程建设已近尾声，完成了“一平台、一中心、四标准、二十四应用”的开发，即智慧环保云支撑平台、生态环境物联网监控中心、《环保物联网—环境质量自动监测(控)通讯传输技术规范》、《环保物联网—环保业务系统接口规范》、《环保物联网—环境信息资源目录技术规范》、《环保物联网—环境自动监测设备质量控制体系规范》四大标准、环境空气质量预测预报等24个智慧应用系统，可全面感知和动态监控无锡全市主要环境要素及环境风险源，科学解析和预测环境发展趋势，率先实现了监测监控的现代化和环境管理的智慧化。

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构建新型生态环境监控体系

在无锡市地表水水质自动监测梁塘河站，距离监测站不远，一个箱子漂浮在梁塘河水面上。监测站维护工程师江东敏说，箱子里的潜水泵将河水抽到站内，沉淀过滤后，经不同管道进入相对应的分析仪器内。

梁塘河监测站内共有8台分析仪器，检测项目包括总磷、总氮、生物耗氧量、氨氮、酸碱度、溶解氧、叶绿素a等。每台分析仪器上都装有试瓶，过滤的河水与化学试剂在此自动搅拌反应，约1小时后，检测的数值传输到数据采集仪器内，再经无锡高科制定、扩展的HJ-212环境质量传输协议送到数据中心。

无锡高科智慧环保项目经理许秋飞说，“管理数据化”的第一步是数据真实性。水质监测全程均为设备仪器自动完成，无法人为参与采集，避免出现数据造假，为环保部门执法、决策提供可靠依据。

无锡高科为每台检测仪器设定对比参数，绑定到实际采集数据传输系统，同步传输到数据中心。如果检测的实际数据明显低于对比参数，很可能遭到人为篡改。

例如，环保局规定的水质化氨氮上限为35mg/L，如果人为篡改，把小数点向前移动一位或两位，当天排放的氨氮量为40mg/L，但传输到数据中心的数据却为4mg/L甚至0.4mg/L，明显低于对比参数，环保工作人员便可据此前往企业检查设备仪器是否异常。

许秋飞说，环境监控牵涉水利、环保、国土等多个政府职能部门，将各部门环境管理行为转化成可用、有效的数字化信息，打通各部门之间数据对接，是“管理数据化”的重要一环。

在无锡高科生产环境物联网监控中心，系统显示屏幕上一张布满小箭头的无锡市地图十分抢眼。许秋飞说，这张地图囊括了无锡市区镇三级管辖的所有河流。我们汇集了水利、工商、环保等部门相关数据建立模型，所有河流流向、污染源资料、水质监测等内容在一张图上便可清晰呈现。

鼠标指向地图上的一个箭头，跳出的对话框显示“江阴新侨污水处理有限公司”的基本信息和监测数据，包括排口名称、所在位置、排水渠、监测时间、废水排放量、COD浓度及标准等。如果这条河流排放超标、发出报警，直接点击整条河流，所有向该河流排放的企业全部显示出来，哪家企业排放超标就会冒红圈，可立即锁定。不仅如此，排污超标的项目、次数及时间等历史数据也可快速查阅。

据了解，“感知环境、智慧环保”无锡环境监控物联网应用示范工程数据采集点包括23个空气站、79个水站、18个浮标站、4个噪声自动站、170个摄像头、348个污染源、650个放射源、3163家固废单位，每天感知传输的环境数据量达300G。

“数据资源化”是“感知环境、智慧环保”示范工程的另一大亮点。无锡高科以信息资源目录为驱动，统一数据的定义、编码、调用，并基于因果关系、从属关系等特征，建立各应用系统数据之间的关联关系，实现“一数一源、一源多用、多源共享”，编制形成9大类8要素7层级的资源目录体系，被称为“环保数据字典”。

例如，“环境质量信息”目录下分为“环境功能区划”、“环境质量数据”、“环境质量报告”、“其他环境质量信息”四个子目录，每个子目录下又根据具体检测内容细分。“环境质量数据”子目录下的“水环境质量数据”一项，就根据水体又细分为“江河环境质量数据”、“湖泊、水库环境质量数据”、“地下水环境质量数据”、“饮用水环境质量数据”等内容。

许秋飞说，每项资源都有一个编码，环保部门在决策时，只要定位编码便可快速查阅所需数据，对症下药。

依托庞大的数据资源，无锡高科通过业务重构、流程再造与制度创新，以排污许可证为核心，建立了涵盖无锡全市30811家企业的“一证式”管理系统，进一步提高环保部门工作效率。

“一证式”管理系统串起污染源全生命周期每个节点的管理要素，形成“一源一档”动态管理档案，整合共享污染源信息的，实现全程可监控、进程可追踪、异常可预警。

围绕该证，环保部门可查看企业所有环保相关资料和数据，包括所属行业、机构代码、生产地址、环评单位、设备数量、用水用电、原料使用量等。

无锡高科还利用数据挖掘及大数据等先进智能化技术，实现“资源智慧化”。

目前，“感知环境、智慧环保”无锡环境监控物联网应用示范工程已经支撑“智能化业务视图”与“智慧化决策视图”两大智慧应用。其中，“智能化业务视图”实现“多维度，可拖拽”的统计操作方式，让环境决策者可立体审视数据的变化规律，识别数据的异常;“智慧化决策视图”通过数据建模技术，建立符合环保应用的数据模型，结合GIS平台形象、直观的展示模型的输出结果。

示范效应初显，未来市场规模超亿元

截至目前，“感知环境、智慧环保”无锡环境监控物联网应用示范工程已经集聚了全国近10家优质环保信息化供应商的参与，吸引国家环境保护物联网技术研究应用工程技术中心在无锡的落地，建立了汪尔康院士工作站，促进了环保物联网产业标准联盟的成立，并初步形成传感器研发生产—数据采集传输标准制定—数据平台开发—数据分析应用—决策反控的“产、学、研、用”的完整产业链，形成了示范效应。

汤浩说，作为国家环保部、发改委和工信部三部委示范工程项目，我们将通过环保部把“感知环境、智慧环保”项目的成果和模式在全国各地复制推广，帮助目标地区建立成体系的环境管理手段。

无锡高科将以提供服务的模式推广项目成果：一是提供咨询服务，即向环保物联网建设单位、承建单位提供环保物联网应用项目的咨询与设计服务;二是提供数据及应用产品服务，如面向科研机构提供数据信息服务，或者基于环保大数据挖掘提供环境质量综合报告、灰霾成因分析、污染综合防治决策措施、污染应急调控方案、环境治理规划等分析服务。

企业简介：无锡高科物联网科技发展有限公司成立于2010年，为国内知名物联网企业感知集团下属公司。无锡高科立足无锡、辐射长三角，依托独立的技术研发和工程团队，致力于物联网技术领域，提供行业解决方案和软件平台，覆盖智慧环保、智慧交通、智慧安防、智慧电力、智慧安监等业务。感知集团是国内最早专注于物联网及相关领域研究的领先创新团队，致力于物联网理论研究、关键技术攻关、标准化制订、产业化推进。成立以来，感知集团在产业化、市场化及资本运作领域迅速推进，已建立13家全资或合资公司。

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原标题：【聚焦物博会】“环境监控物联网应用工程”：示范构建全方位、全天候、智能化环保监测网