今年7月由国务院办公厅发布的《生态环境监测网络建设方案》，提出初步建成陆海统筹、天地一体、 上下协同、信息共享的生态环境监测网络。

“这就是环保物联网的概念。”山西省环保厅环境督察处副处长、副总工程师杜斌博士对《中国环境管理》分析，环保物联网的建设，可改变传统的管理方式，大大节约管理成本。

杜斌解释，通过环保物联网实时监测、过程监控、数据分析、决策支持等手段，可以增加和丰富环境信息数据，保证环境数据的真实性和时效性，从而为环境管理决策提供重要的科学支撑，代表了环境管理的先进方向。

杜斌认为，大数据下环保物联网的形成过程，可以分为“服务器一起站”、“应用软件一起看”、“所有数据一起用”三个阶段，代表了硬件设备整合、应用管理软件系统整合和数据互联互通的三个阶段。但由于管理改革的需求滞后于技术的进步，我们现在主要处于第一阶段，即把服务器整合在一起的“一起站”阶段。

环保物联网的三个技术构成

《中国环境管理》：您如何理解“物联网”这个概念？

杜斌：物联网（TheInternetofThings，IOT）是“物物相连的互联网”，“物”就是使物体智能化；“联”就是信息的传输；“网”就是建立网络后的应用服务。它利用多种信息感知设备，按约定协议进行信息采集和传输，通过云计算等智能计算技术对海量的感知数据和信息进行分析处理，实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和决策管理。

物联网由于具备全面感知与智能处理的特点，已经在我国环境监测、城市建设、交通运输、食品卫生等多个领域逐步开展了广泛应用。

《中国环境管理》：您如何理解“环保物联网”这个概念？

杜斌：所谓“环保物联网”是指在现有的环境质量自动在线监控、污染源自动在线监控的基础上，引入物联网和云计算等技术，来实现环境保护管理科学化、精细化和智能化。它既是物联网发展的最佳切入点之一，也是国家“十二五”规划确定的物联网重点推进领域。从技术构成来看，物联网分为感知层、网络层和应用层三层。

在感知层方面，即对环境质量、污染源、风险源等三类重点环保监测对象进行感知，在相关区域布置大量感知节点，全面及时采集数据，形成天地一体化全覆盖监测体系。

在传输层方面，即通过有线、无线、卫星等多种网络，以及视频、红外、遥感、“3S”等多种技术手段，把采集到的环保数据信息迅速、准确地传输到各个环保应用子系统当中。

在应用层方面，即通过高性能计算、海量数据挖掘、智能分析等技术，对数据进行有效地处理并在各个相应子系统中发挥作用。

目前可以考虑到的、需要建立和完善的应用体系，比如包括：先进的环境质量评估考核和“联防联控”的防控体系，合理的生态资源管理测评与评估体系，针对全生命周期的全防全控一体化、环保业务智能化的管理体系，精准的污染减排和总量控制评价考核体系，有效的环境应急预警和应急处理机制体制。

为何建环保互联网

《中国环境管理》：环保物联网并非新概念，实际上国家已经出台了很多政策。

杜斌：是的。2010年3月，时任国务院总理温家宝在政府工作报告中提出加快物联网的研发和应用。当年10月，国务院出台的《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》（国发〔2010〕32号）明确提出，要促进物联网的研发和示范作用；11月，国家发改委出台的《关于促进物联网发展的初步考虑》，将环境保护作为物联网的第一批示范应用领域。

随后，国家出台了一系列的关于物联网的政策文件，其中专门提到环保物联网的主要有三个文件。

第一，2011年 10月，国务院出台的《国务院关于加强环境保护重点工作的意见》提出：“加强物联网在污染源自动监控、环境质量实时监测、危险化学品运输等领域的研发应用，推动信息资源共享”。

第二，2013年 2月，国务院出台的《国务院关于推进物联网有序健康发展的指导意见》（国发〔2013〕7号）提出推动物联网“在节能环保等领域实现物联网试点示范应用”。

第三，今年 7月，国务院办公厅出台的《生态环境监测网络建设方案》提出到 2020年，全国生态环境监测网络基本实现环境质量、重点污染源、生态状况监测全覆盖，各级各类监测数据系统互联共享，监测预报预警、信息化能力和保障水平明显提升，监测与监管协同联动，初步建成陆海统筹、天地一体、上下协同、信息共享的生态环境监测网络，使生态环境监测能力与生态文明建设要求相适应。

《中国环境管理》：在您看来，国家层面的环保物联网取得了哪些进展？

杜斌：这就涉及到技术与管理的关系。从国家的角度来说，国家也正在试图搭建一个中央、省、市、县四级联通的环保物联网，试图把各个业务版块的数据系统整合在一起。 现在进展相对比较好的是国家环境质量监测和重点污染源，但它们往往并没有集中到一个部门，比如说，环境质量监测数据在监测部门，污染源数据在环监部门。它们是两个分开的、相对比较独立的系统，没有整合在一起。

从业务管理系统的角度来说，制定决策时可能需要使用环评数据，可能需要验收的数据，也可能需要中间过程监测的数据，还需要日常监管执法的数据，只有多个相关数据集中起来，才能更好地做出决策。但现在这些数据却是分散的，如果某一个环节没有衔接上，就无法实现最佳决策。

因此，建设环保物联网，需要积极探索物联网技术、云计算、信息化、自动化技术等新技术在环境管理信息化领域的应用的同时，对现有各业务应用系统进行整合，对环境质量、水质（大气）自动监测、污染源在线监控、环境统计、排污申报、排污收费、城市考核、环保行政许可等环境信息数据进行集中管理与共享，实现不同位置、不同格式的环境信息数据的共享和访问，进而集成相关的业务数据，实现数据的综合利用，从而达到规范业务应用系统建设，实现“一数一源，一数多用，数据共享”的目的，为环境管理决策和社会公众提供信息服务与数据支持。

地方环保物联网存在七大问题

《中国环境管理》：能否以地方实践为例，谈谈当前地方物联网建设存在的问题？

杜斌：根据我的多年观察，环保物联网建设还存在“小”、“少”、“短”、“散”、“浅”、“缺”、“愚”等七大问题，这是“十三五”期间进一步开展地方环保物联网示范建设需要解决的重点问题。

首先，“小”——物联网监控规模偏小，覆盖面不广。

环境质量监测的规模偏小，不能全方位把握环境质量状况。例如，山西省建成了覆盖全省的空气质量自动监测站，但布点范围有限，监控点密度有待提高，缺乏对重点工业园区和环境敏感区域（如城中村、重点公共场所）等地环境空气质量的监管；再如，尽管建成了一些地表水环境自动监测站，但难以适应当前迅速发展的水环境管理的需求，特别是对跨省界、市界、流域、区域水环境管理与定量化生态补偿的要求。

污染源监控的规模偏小。比如，并非所有的重点污染源都实施污染排放量在线监控，开展视频监控企业数目不多，监测的指标也有限，要想全面了解污染源排放情况，增加监控点位和范围势在必行。

就实时联网的物联网监管的覆盖面而言，生态环境质量、土壤、地下水、饮用水等环境监管仍有空缺，重金属、持久性有机污染物监管存在空白。

其次，“少”——监测频次少，监控指标少，保障机制少。

数据采集周期长，难以适应环境管理的需求。污染源普查及动态更新数据、环境统计数据都是每年采集一次，以年为频率的信息更新周期较难适应当前逐步深入的以总量为抓手的环境管理业务。目前除了现有污染源和环境质量自动监控实现了 24小时获取监测数据外，大部分环境监测数据的获取往往是以季度或者年度为单位的，难以满足环境管理的要求。

从监控指标来看，“十一五”总量考核的两项基本污染物指标已经基本实现实时监控。“十二五”期间，国家在总量控制领域，新增了氨氮和氮氧化物这两种主要污染物，我们逐步完善对工业烟尘、粉尘这两种特殊因子进行总量控制，所以，我们进一步完善了在线监控物联网。根据《国家环境保护“十三五”规划基本思路》，初步考虑，对全国实施重点行业工业烟粉尘总量控制，对总氮、总磷和挥发性有机物等实施重点区域与重点行业相结合的总量控制。这将对我们的在线监控物联网提出了新的要求。

从数据的保障机制来看，数据存储于不同的部门，各部门所掌握的数据资源缺少共享机制。与此同时，还缺少环境保护方面管理部门与其他主管部门的数据共享机制，以至于环境预测模拟难以开展。

第三，“短”——过程监管链条短，难以实现全过程管理。

重点污染源在线监测技术以末端在线监测为主。从环境管理的角度看，只能实现环境污染的“测”，不能实现环境污染的“控”，缺乏清洁生产、全生命周期管理的整套调控机制；从污染排放企业的角度看，造成了“守法成本高、违法成本低”的局面，脆弱的在线监测机制难以长期恒定维系；从数据采集的角度看，单一的监测数字很难保证数据的有效性，缺乏全流程数据的交叉验证。

目前监管的链条仅仅从污染治理设施开始，未对排污企业的原料、生产工艺进行监管，也难以全面掌握企业开展清洁生产和循环经济建设的情况。同时，对污染治理设施的监管仅仅是对治理末端典型工艺和典型设备（脱硫、脱硝、除尘、水处理）的监管，对于固废处理、噪声处理等多种环境治理工艺尚未涉及。这些问题都需要在下一步物联网建设中加以完善和改进。

第四，“散”——数出多门，数据缺乏一致性和准确性。

当前，环境管理体系中对于污染源数据已有污染源普查、环境统计、排污申报、总量核查、城市考核、监督性监测、自动监控等多套数据。数据获取的方法、口径互有差别，但在实际管理业务中却采用相同的名称，并代表相同的意义，造成整体环境管理数出多门、信息混乱，信息缺乏一致性，对于全局性的管理和决策工作，数据的有效利用存在困难。各自搭建单个的信息系统，又容易造成“信息孤岛”。

数据缺乏准确性有两方面的原因。第一，受人为因素干扰，常规监管数据不可靠。对于污染源普查、环境统计、总量核查等环境管理业务，具体的数据在采集过程中，受采集人员经验、背景等条件的影响，不同的采集人员对于相同的情况可能做出不同的判别，使得数据受人为因素影响较大，数据可靠性打折扣，实时的物联网数据相对更易让人信服。第二，受多种因素影响，物联网监控数据有效性需进一步提高。当前，由于设备原因、传输原因等技术故障使得重点污染源在线监控设备不能正常运转、在线监控数据不能正常采集的事故屡有发生。除此以外，由于自动监控本身与被监控单位自身利益存在较大的关联，在一定程度上导致了被监控单位对自动监控本身消极的认知，存在故意破坏监控设备、弄虚作假等各种恶性行为。物联网自动监控信息资源的可靠性、有效性需进一步提升，这也是摆在环保物联网建设过程中的一道难题。

第五，“浅”——数据应用深度不够，环境业务关联差。

缺乏共享机制，信息资源利用率低。环境监控、环境监测、环境监察、环境监管以及社会经济、自然地理等各类信息各自分散孤立的存在于各自的领域， 大多服务于各自领域的相关业务，环境监控的只用于监控，环境监测的用于监测，环境监察的用于监察等。没有形成信息利用的系统效应，已有的信息没有得到充分、深入的利用。信息在部门间、甚至子部门间利用存在壁垒，信息除采集成本、加工成本外在信息流通过程中又逐渐形成并增加了利用成本，在一定程度上与信息采集的初衷背离，降低了信息的利用率。

应用深度不够。环保物联网监控数据应综合应用于环境执法、排污收费、总量管理等方面。目前地方应用于环境执法的力度较大，基本实现了对超标排污和不正常运行环保设施等违法行为的查处。然而，在排污收费方面的应用才刚起步，仅仅针对了部分污染物指标；对总量管理也刚起步，尚未完全实现总量的动态管理和预警预测；排污权交易方面还有待提升；对总量和环境容量的动态调控可以加强；环保设施运转率有了初步统计，但对于核定脱硫调硝除尘电价、实施企业“绿色信贷”的指导性还不强，亟需完善改进。一个统一的、单一的、准确的环保物联网数据体系有助于将各项环境管理串联起来，实现一体化管理。

第六，“缺”——缺乏整体性考虑考评和统计体系。

环境保护作为一个整体，需要从完整性、系统性的角度来进行整体设计。目前的物联网建设仅侧重污染源和部分环境质量问题，处在物联网建设的初步阶段，只关照了环境保护的“点”，难以体现整体效应。以点带面，才能实现环境质量的整体好转，这需要统筹考虑生态、空气、水、土壤、健康等各方面物联网体系的建立和整合。

生态修复与环境治理缺乏准确的评价与考核方式。矿山生态恢复、农村环境治理、土壤修复、流域整治都有赖于定量化评价与考核体系的建立，而评价与考核信息的缺乏使生态修复与环境治理工作丧失了一定的基础。这都需要物联网技术的支撑，从而探索出生态修复和环境治理的新路子。

针对现有手段的缺陷，通过开展环保物联网建设，进一步推动环境业务管理“一站式服务”和“一条龙监管”，通过应用物联网技术，将总量控制、排污权交易监管、绿色信贷、规划制定、环评审批、环境监理、竣工环保验收、环保执法、排污收费等统一到同一个环保物联网体系之中去，实现资源整合、监管整合，形成完善的物联网管理终端。

第七，“愚”——环境模拟模型欠缺，远未达到智能化程度。

由于环境管理工作所涉及到的要素众多，复杂性较大、难度较大，因此考虑单一的环境因素和某一时段的状况已不能满足环境管理业务工作的需求，更不能满足环境管理决策工作的需求。

在为环境管理的决策提供支持上，环保物联网的应用尚存在较大差距，由于未形成统一的环境形势监控预测、预报、预警体系，所收集的众多监控数据和业务数据没有用武之地，其成果只用于简单的分析图及统计报表，从中很难反映出环境的演变趋势，更难说清环境与经济的相互关系。运用环境模拟模型，可深入挖掘、分析环境变化态势，从而为环境管理决策支持和业务管理提供服务。

《中国环境管理》：鉴于地方环保物联网建设还处于初级阶段，您认为未来通过环保物联网实现环境数据整合的路径，可以分几步走？

杜斌：环境数据的整合路径，我认为可以包括三个阶段：第一阶段是服务器等硬件的整合，在一个地方站着，摆在一起挨着；第二阶段是在第一阶段的基础上，把软件应用系统也整合在一起，可以一起看着，各个部门可以在系统里面分别调数据；第三阶段是真正实现数据和应用的完全打通，各个部门在这个系统里面都有位置，其数据能够自动串联起来，数据一起用着，体现环境管理的全生命周期，从事先审批到中间监管再到事后监管，涉及到的所有数据都能够涵盖，为环境管理各方面服务。当然这是最难实现的阶段。

《中国环境管理》：您认为，我们现在整体上处于哪一个阶段？

杜斌：尽管我们做了很多努力，想把各类环境数据整合到一个统一的平台上，但依然处第一阶段。大多数地方的环保物联网平台现在只是一起站着，有些地方可以一起看着，但真正用起来难度挺大。环境管理可能一共有十几个环节，只有两个环节是打通的，不能实现整个生命周期的环境数据“一条龙”串联。

需要一把手牵头大整合

《中国环境管理》：从地方操作的角度来看，你认为环保物联网建设应设定怎样的目标体系？

杜斌：我建议，目标体系主要包括总体目标和具体目标。其中，总体目标为，显著改善当地环境质量，减少污染物排放，提高环境监管和应急响应能力，完善环境保护相关政策和标准体系，提升环保的科学化、精细化和智能化管理水平。

在具体目标上，首先应考虑完善感知层体系建设，比如：首先，针对水环境质量改善。在地表水监测方面，可以推进国控和省控地表水监控断面的自动监测站点建设，完善市级跨界断面考核，试点开展县级断面考核，争取使考核断面平均 COD、氨氮浓度有所下降；在饮用水源地监测方面，通过进一步完善自动监控站点等，完善全水质分析能力建设，提高饮用水达标率；重点企业 COD、氨氮等 2项主要污染物排放在线监控全覆盖，污水处理厂和重点企业还要监控总磷、总氮指标，推进部分重点企业监控重金属和水处理工况；重点企业配套建设总量卡和环境视频监 控，使得废水主要污染物排放进一步下降。

其次，针对环境质量改善。进一步完善全省城市和区域空气质量监测点位的全覆盖，根据实际情况布置一定的超级站和区域站，将常规站全面覆盖到县（市、区），积极推进使空气指标达标率提高；重点企业的颗粒物、氮氧化物、二氧化硫等 3项废气主要污染物指标应实现自动监控全覆盖；逐步开展特征污染物监控，比如焦化企业的苯并芘指标、火电企业的汞指标等；实现对火电行业脱硫、脱硝、除尘设施运行情况 的监控；重点污染源配套建设总量卡和环境视频监控， 使得重点行业主要废气污染物排放进一步降低。

再者，针对土壤环境质量改善。针对部分重点区域的农田土壤、饮用水源地周边土壤、工业污染场地周边土壤开展监测，推进土壤修复治理工作。此外，危险废弃物、机动车、放射源等移动源和风险源方面的环保物联网监管也应当积极推进，提升监管水平，降低环境风险。

随着感知层目标建设的推进，环保监测范围的扩大，监测指标的增加和监测频率的加密，对现有计算能力、存储空间、传输带宽、业务模式和信息管理能力等提出严重挑战。因此，改变传统的信息管理模式迫在眉睫，对环保云计算中心的建设提出迫切需求。通过环保“一朵云”的建设，实现对系统应用及存储数据进行统一管理，以及对相关数据的智能挖掘和高效利用。

《中国环境管理》：上述目标的实现，需要在环保系统内部进行大的整合。

杜斌：无论是上面提到的具体感知目标，还是环保“一朵云”的建设，这都需要开展大的系统整合，而这种整合的难度很大，必须要靠环保部门一把手亲自去抓。

第一，每个单位和部门不能各自为政，建议将服务器等硬件进行统一的调配，先“站”在一起，这是最基本的要求；第二，共享各个单位和部门的相关数据，将计算能力进行整合。比如，原来的服务器只为一个系统服务，如果这个系统闲了整个服务器就闲了。现在要整合起来，大家都可以使用这个计算能力，让计算机不闲着，进行海量的存储和分析，让云计算转起来，再输入到各个应用系统中去。第三，软件系统要打通，原来各个部门都使用各自的软件系统，现在要完全实现互联互通，统一到一个集中的智能系统上去。

最后的结果是，将原本分散的数据整合在一起，可以实现统计、计算、分析、使用、验证，每个单位和部门都看到各个阶段、各个流程和各个环节上的数据，这样环保远程管理和环境现场监管、执法、处罚、应急监测等环节可以更好地配合。各个单位和部门共用一个系统，通过各种终端共享。