新一代環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)：支撐污染防治攻堅戰

2018-12-11 14:59

【中國包裝網(wǎng)】生態(tài)環(huán)境就是人類(lèi)命運共同體，人類(lèi)對美好生活的向往決定了必須保護好生態(tài)環(huán)境。生態(tài)環(huán)境治理從被動(dòng)走向主動(dòng)，是中國的一個(gè)必然選擇。2018年，全國上下密集啟動(dòng)的污染防治攻堅戰，拉開(kāi)了中國主動(dòng)式環(huán)境治理的序幕。但環(huán)境治理是一項永無(wú)止境的戰役，如果沒(méi)有一個(gè)強有力的科技支撐體系作為國家基礎設施，是不可能在全國范圍內持續取得勝利的。數字化、智能化、智慧化是生態(tài)環(huán)境治理發(fā)展的必然趨勢，新一代環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)正是完全能夠支撐這一趨勢的數字環(huán)保國家基礎設施，它是在國家環(huán)保部門(mén)堅強領(lǐng)導和大力主導下，西安交大長(cháng)天軟件股份有限公司等一批企業(yè)潛心研發(fā)20年，取得的一項確保中國環(huán)保國際話(huà)語(yǔ)權的國家核心技術(shù)，而且其發(fā)展前景廣闊，有望成為解決環(huán)境問(wèn)題的一把利劍。

污染防治攻堅戰：亮明了我國旨在實(shí)現生態(tài)環(huán)境永續改善的主動(dòng)式環(huán)境治理的國家意志

2018年，隨著(zhù)中共中央、國務(wù)院《關(guān)于全面加強生態(tài)環(huán)境保護堅決打好污染防治攻堅戰的意見(jiàn)》的出臺，一場(chǎng)轟轟烈烈的污染防治攻堅戰已經(jīng)在全國上下緊鑼密鼓地打響了。中共中央明確要求：2020年，使主要污染物排放總量大幅減少，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體改善；2035年，生態(tài)環(huán)境根本好轉。還老百姓藍天白云、繁星閃爍、清水綠岸、魚(yú)翔淺底，讓群眾吃得放心、住得安心，留住鳥(niǎo)語(yǔ)花香田園風(fēng)光。污染防治攻堅戰的打響，充分表明了我國積極主動(dòng)進(jìn)行生態(tài)環(huán)境治理的決心，旨在實(shí)現生態(tài)環(huán)境永續改善的主動(dòng)式環(huán)境治理已經(jīng)成為國家意志。

■主動(dòng)式環(huán)境治理已經(jīng)成為中國的國家意志

習近平總書(shū)記反復強調，要把生態(tài)環(huán)境保護放在更加突出位置，像保護眼睛一樣保護生態(tài)環(huán)境，像對待生命一樣對待生態(tài)環(huán)境。決不能以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價(jià)去換取一時(shí)的經(jīng)濟增長(cháng)。李克強總理多次表示，中國不愿意也不能走“先污染后治理”的老路，必須“在發(fā)展中保護，在保護中發(fā)展”，走出一條中國特色的現代化道路。

被稱(chēng)為“長(cháng)了牙齒”的新《環(huán)境保護法》于2015年1月1日實(shí)施。出臺生態(tài)文明建設目標評價(jià)考核辦法、建立環(huán)保執法垂直管理、設立國家環(huán)境保護督察辦公室、全面推行河長(cháng)制、建立覆蓋所有固定污染源的企業(yè)排放許可證制度、建立污染防治區域聯(lián)動(dòng)機制、建立全國統一的實(shí)時(shí)在線(xiàn)環(huán)境監控系統、政府購買(mǎi)第三方環(huán)境污染治理服務(wù)等一系列環(huán)保改革新舉措，標志著(zhù)主動(dòng)式環(huán)境治理的國家意志有了強有力的體現形式。

■主動(dòng)式環(huán)境治理的根本目標是建立經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護動(dòng)態(tài)平衡的生態(tài)圈

建立環(huán)境保護和經(jīng)濟發(fā)展的平衡是主動(dòng)式治理的根本目標，關(guān)鍵是如何才能做到。西安交通大學(xué)教授林宣雄博士發(fā)現的環(huán)境黃金律，可以用來(lái)指導如何確定環(huán)境保護和經(jīng)濟發(fā)展的最佳平衡問(wèn)題。根據環(huán)境黃金律，如果能夠把污染排放量與環(huán)境容量的比例（污染率）控制在黃金分割比（0.618）附近（一個(gè)區間），那么就意味著(zhù)環(huán)境保護與經(jīng)濟發(fā)展就處在最佳平衡狀態(tài)，此時(shí)人們既能過(guò)上比較富足的生活，又能享受美好的生態(tài)環(huán)境。高于這個(gè)比例區間，環(huán)境容量利用過(guò)度，生態(tài)環(huán)境可能遭到傷害乃至崩潰，即使經(jīng)濟發(fā)達、生活富足，人們也可能不幸福，甚至健康和生命都受到危險；反之，低于這個(gè)比例區間，生態(tài)環(huán)境雖然美好，但環(huán)境容量利用不足、經(jīng)濟不發(fā)達、物質(zhì)匱乏，人類(lèi)無(wú)法過(guò)上富足生活。實(shí)際操作中，環(huán)境容量的測定或推斷可能比較困難，但有辦法解決，林宣雄博士的團隊已有研究成果。

新一代環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)：支撐污染防治攻堅戰和主動(dòng)式生態(tài)環(huán)境治理的國家環(huán)?；A設施

污染防治攻堅戰周期是三年，但生態(tài)環(huán)境治理是一個(gè)永遠沒(méi)有終點(diǎn)的戰役。聲勢浩大的攻堅戰和永無(wú)止境的環(huán)境治理工作，如果沒(méi)有一個(gè)全域范圍的基礎設施體系支撐，是不可能高效率、低成本和可持續地推進(jìn)下去的。

那么這個(gè)基礎設施核心要求是什么呢？是支持環(huán)境數據積累和環(huán)境治理工作智能化、智慧化的環(huán)保數字化，即數字環(huán)保。只有數字環(huán)保，才能實(shí)現基于全息數據的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量透明管控、源頭管控、精準管控和最優(yōu)管控?；A數據采集是數字化的核心，因此不難理解，以數據采集為核心功能的環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)自然而然就成了數字環(huán)保的基礎設施。

環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)保領(lǐng)域的應用，包括實(shí)現環(huán)境在線(xiàn)監控的傳感網(wǎng)，包括環(huán)境質(zhì)量監測網(wǎng)、污染源在線(xiàn)監控網(wǎng)及將來(lái)的生態(tài)監測網(wǎng)三大部分。新一代環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)是環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的高水平階段，指一種驅動(dòng)主動(dòng)與聯(lián)動(dòng)式環(huán)境治理的、以人為本的、無(wú)縫無(wú)漏的國家級環(huán)境與生態(tài)傳感網(wǎng)。在生態(tài)環(huán)境部（原國家環(huán)?？偩?、環(huán)境保護部）的主導下，經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展，中國新一代環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)基本建成，并且有了一系列的重大應用。

■中國新一代環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程

新一代環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的演化歷程可以大致歸納為四個(gè)階段：

摸索階段（1999年～2009年）：1999年，在原國家環(huán)?？偩值闹鲗?，推出了污染源監測監控網(wǎng)（西安交通大學(xué)的林宣雄教授是技術(shù)方案的設計者和軟件的發(fā)明人），之后進(jìn)入了10年摸索期，各地環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)逐步建成，但分置化趨勢明顯。

快速成長(cháng)階段（2010年～2012年）：隨著(zhù)污染物自動(dòng)監測監控體系核心標準和核心結構（發(fā)明人為林宣雄教授所在的西安交大長(cháng)天軟件股份有限公司）的普遍采用，監測數據的唯一性逐步形成，在此基礎上，2010年完成了全國污染源自動(dòng)監數據聯(lián)網(wǎng)接入，新一代環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)應運而生，并進(jìn)入快速發(fā)展期。

初步成熟階段（2013年～2015年）：2013年開(kāi)始，實(shí)現環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)收斂的關(guān)鍵構件——基礎支撐平臺（長(cháng)天長(cháng)Jointframe平臺，簡(jiǎn)稱(chēng)“長(cháng)天長(cháng)平臺”），借助國發(fā)的污染源自動(dòng)監控系統（簡(jiǎn)稱(chēng)“國發(fā)軟件”）部署到各級環(huán)保部門(mén)，標志著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入全面收斂的高水平發(fā)展階段。

相對成熟階段（2016年至今）：隨著(zhù)大面積的應用，基礎支撐平臺日趨成熟，生態(tài)環(huán)境部開(kāi)始部署國發(fā)平臺（即長(cháng)天長(cháng)平臺），新一代環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)始向著(zhù)網(wǎng)絡(luò )收斂、數據收斂、應用收斂和力量收斂的一致性收斂網(wǎng)絡(luò )邁進(jìn)。

■新一代環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的三大特征

（1）世界上最大的物聯(lián)網(wǎng)

中國新一代環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)縱跨生態(tài)環(huán)境部、省環(huán)保廳、地市環(huán)保局和區縣環(huán)保局的、覆蓋全國（西藏除外）的巨大感知網(wǎng)絡(luò )，國外也有環(huán)境在線(xiàn)監控，但像我國這樣實(shí)現全國聯(lián)網(wǎng)的沒(méi)有，中國工程院院士鄔賀銓稱(chēng)其為全球最大的物聯(lián)網(wǎng)，媒體更是稱(chēng)其為世界第一的物聯(lián)網(wǎng)，這是中國應對環(huán)境污染、實(shí)施環(huán)境保護的偉大創(chuàng )造，是我國環(huán)保人發(fā)明的一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)全新品類(lèi)，作為國內環(huán)?；A設施，目前國內各級環(huán)保機構的日常工作都離不開(kāi)它。例如，正是依賴(lài)新一代環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)監測的污染源大數據，實(shí)現了京津冀及周邊環(huán)境污染治理的精準化大規模督察督辦，近年來(lái)北京藍的回歸它發(fā)揮重要作用。

（2）充分體現了政府主導

中國環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)起步于1999年推出的“污染源監測監控網(wǎng)”，而該網(wǎng)絡(luò )正是在當時(shí)的國家環(huán)?？偩种鲗峦瓿傻?，而之后的網(wǎng)絡(luò )應用推廣、監測監控系統核心標準和核心結構的制定、國發(fā)軟件乃至國發(fā)平臺的推出，都是在國家環(huán)保機構的全力支持下完成的，迄今政府投入已逾500億元，充分體現了將環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)建設成為國家環(huán)?；A設施的決心。

（3）充分體現了企業(yè)是科技創(chuàng )新的主力

西安交通大學(xué)教授林宣雄博士是我國環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的始作俑者，早在物聯(lián)網(wǎng)概念提出的1999年，他就領(lǐng)導其團隊主持設計和實(shí)施了作為我國環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)雛形的“污染源監測監控網(wǎng)”。林宣雄教授所在的西安交大長(cháng)天軟件有限公司則是新一代環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的引領(lǐng)者，近20年來(lái)，公司以“持續改善生態(tài)環(huán)境，直至終極解決環(huán)境問(wèn)題”為使命，一直致力于新一代環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的頂層規劃、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、平臺建設與重大應用。公司發(fā)明的長(cháng)天長(cháng)平臺，集聚了核心標準、核心結構、超結構等一系列突破性原創(chuàng )技術(shù)，是我國數字環(huán)保獨一無(wú)二的后操作系統，其地位堪比新一代環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的“中國芯”，是環(huán)保領(lǐng)域中不折不扣的國家核心技術(shù)，為我國在世界環(huán)保領(lǐng)域贏(yíng)得了國際話(huà)語(yǔ)權。

■新一代環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的重大應用

新一代環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)重大應用正在不斷推開(kāi)，據不完全統計：13081家全部國控、16431家省控/市控污染源企業(yè)已納入全國聯(lián)網(wǎng)監控；基礎支撐平臺已經(jīng)部署到了31個(gè)省，300個(gè)地市，覆蓋率分別達到96.9%和91.2%（不含港澳臺）；傳輸有效率考核自2013年持續至今，受考核的國控污染源企業(yè)數穩定在近10000家；督察督辦需求呈現井噴式增長(cháng)，已經(jīng)覆蓋12個(gè)省的33個(gè)地市，2018年至少將擴大到京津冀及周邊地區、汾渭平原和長(cháng)三角地區的80個(gè)城市；黑榜2016年開(kāi)始發(fā)布，上榜企業(yè)總數382家；環(huán)境綜合指數覆蓋到了195個(gè)地市，每小時(shí)發(fā)布一次。

長(cháng)天長(cháng)平臺：數字環(huán)保后操作系統和新一代環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的“中國芯”

長(cháng)天長(cháng)平臺是提供給各級環(huán)保機構使用的環(huán)保數字化基礎支撐平臺，其基本構成如圖所示：

■長(cháng)天長(cháng)平臺：中國數字環(huán)保的后操作系統

計算機操作系統是配置在計算機硬件上的第一層軟件，是支撐應用程序運行環(huán)境的系統軟件，沒(méi)有操作系統的支持，任何應用程序都無(wú)法運行。

長(cháng)天長(cháng)平臺位于操作系統與環(huán)保行業(yè)應用系統之間，既是負責支撐環(huán)保應用程序運行環(huán)境的系統軟件，又是負責支撐環(huán)保應用程序快速開(kāi)發(fā)的系統軟件，前者擔負的是操作系統角色，后者擔負的是研發(fā)平臺角色，但前者是第一位的，所以稱(chēng)為環(huán)保行業(yè)后操作系統。那么，為什么長(cháng)天長(cháng)平臺要定位于如此底層的環(huán)保行業(yè)后操作系統？

“條塊交織”的環(huán)保行業(yè)組織體系，決定了中國環(huán)保數字化是一個(gè)復雜巨系統工程，環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)建設的分散化、分置化現象無(wú)處不在，如果環(huán)保行業(yè)數字化建設不能提供行業(yè)后操作系統這樣一個(gè)統一的底層平臺，不管花多少錢(qián)，也無(wú)法將環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)建成一個(gè)全國性收斂的數字環(huán)?；A設施。環(huán)保后操作系統意味著(zhù)嵌入其中的環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)管理系統與收斂機制，在源頭上實(shí)現了固化，這相當于在每個(gè)節點(diǎn)（從生態(tài)環(huán)境部到地方環(huán)保廳局的所有環(huán)保機構）的信息系統中培植了來(lái)自母體的相同收斂基因。

■長(cháng)天長(cháng)平臺：新一代環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的“中國芯”

長(cháng)天長(cháng)平臺集聚了1NM1模型（環(huán)保行業(yè)數字化通用模型）、核心標準、核心結構、超結構等一系列數字環(huán)保領(lǐng)域的突破性創(chuàng )新，實(shí)現了五個(gè)統一（即約束機制統一、基礎資源統一、開(kāi)放機制統一、收斂機制統一和運行環(huán)境統一）。五個(gè)統一給每個(gè)節點(diǎn)用戶(hù)帶來(lái)了巨大的價(jià)值，也給我國環(huán)保帶來(lái)了無(wú)與倫比的國際話(huà)語(yǔ)權，是國家級核心技術(shù)，堪稱(chēng)新一代環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)中的“中國芯”。

約束機制統一，意味著(zhù)平臺通盤(pán)考慮了行政體系、權威標準（含核心標準）、國家法律法規、行業(yè)政策、地方政策等方面的外部約束力，大大簡(jiǎn)化了每個(gè)節點(diǎn)數字化建設的復雜性；基礎資源統一意味著(zhù)自帶大量基礎組件資源，大大提高了每個(gè)節點(diǎn)數字化建設的效率、效果、可靠性以及成功率，同時(shí)大大節省開(kāi)發(fā)時(shí)間和開(kāi)發(fā)成本；開(kāi)放機制統一意味著(zhù)平臺支撐網(wǎng)絡(luò )開(kāi)放、應用開(kāi)放和設備開(kāi)放的一攬子網(wǎng)絡(luò )開(kāi)放解決方案，用戶(hù)無(wú)需費心，就能實(shí)現節點(diǎn)內部高水平的信息共享、系統集成和用戶(hù)統一管理，以及跨層級、跨節點(diǎn)的數據上傳、數據下發(fā)、數據共享、數據交換、業(yè)務(wù)對接、業(yè)務(wù)合作和業(yè)務(wù)交流等；收斂機制統一意味著(zhù)由分布式樹(shù)型網(wǎng)絡(luò )拓撲結構、核心標準、核心結構、“云+端”平臺結構和超結構等組成的收斂技術(shù)方案已經(jīng)預制在平臺之中，每個(gè)節點(diǎn)用戶(hù)在數字化建設時(shí)，根本無(wú)需費心便可以達成收斂機制的完美實(shí)現；運行環(huán)境統一意味著(zhù)平臺為每個(gè)節點(diǎn)用戶(hù)提供了一個(gè)統一的運行環(huán)境，提高了運行環(huán)境的可靠性、穩定性和可維護性。

長(cháng)天長(cháng)人的環(huán)保夢(mèng)：引領(lǐng)構建終極解決環(huán)境問(wèn)題的人人參與環(huán)保生態(tài)圈

人類(lèi)環(huán)境面臨的挑戰是無(wú)與倫比的，沒(méi)有全民參與，環(huán)境難題不可能解決。只有人人愛(ài)護環(huán)境，人人監督污染，人人參與環(huán)保，才有可能最終解決。引領(lǐng)人人參與環(huán)保生態(tài)圈的構建，實(shí)現生態(tài)環(huán)境永續改善，解決人類(lèi)環(huán)境問(wèn)題是長(cháng)天長(cháng)人的夢(mèng)想。

美好環(huán)境是每個(gè)人的需求，如果每個(gè)人發(fā)現污染就舉報，對環(huán)境質(zhì)量不滿(mǎn)意就投訴，就會(huì )驅動(dòng)政府加強污染監管和環(huán)境執法，也會(huì )驅動(dòng)政府主動(dòng)改善環(huán)境質(zhì)量，同時(shí)會(huì )驅動(dòng)污染源產(chǎn)生者治理污染和預防污染，政府和企業(yè)的這些行為則會(huì )驅動(dòng)污染預防/污染治理產(chǎn)品/服務(wù)的提供。如果供應側能夠以先進(jìn)的技術(shù)、低廉的成本高效解決污染的防治問(wèn)題，就會(huì )驅動(dòng)污染源企業(yè)更積極地引進(jìn)清潔生產(chǎn)技術(shù)和污染治理設備，而這正是每個(gè)參與者愿意看到的，這又反過(guò)來(lái)驅動(dòng)了每個(gè)參與者舉報和投訴的積極性，由此形成供需的良性循環(huán)，而且循環(huán)往復，永不間斷。需求者（消費者）和供應者（生產(chǎn)者）是構成生態(tài)圈的兩個(gè)核心主體，人人參與模式中的每個(gè)人，既是需求者（消費者），也是供應者（生產(chǎn)者）的驅動(dòng)者，而且持續驅動(dòng)“需求者——供應者”鏈條的良性循環(huán)和反復循環(huán)，由此繁衍出一個(gè)生生不息的生態(tài)圈。

基于長(cháng)天長(cháng)平臺規劃的人人參與環(huán)保生態(tài)圈實(shí)現路徑，如下圖：

圖中數字解釋?zhuān)?/span>2G中的第一個(gè)3000，是國家、省級、地市級、區縣四級環(huán)保機構的總數，實(shí)際約3200余家，它們是作為新一代環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)中的一個(gè)個(gè)節點(diǎn)進(jìn)入環(huán)保生態(tài)圈的，代表政府，是主導力量；第二個(gè)3000，全國工業(yè)園區總數，它們與環(huán)保機構類(lèi)似，作為一個(gè)個(gè)獨立節點(diǎn)進(jìn)來(lái)，一定意義上也代表政府，也是主導力量。2B中的30萬(wàn)，指首先進(jìn)入污染源在線(xiàn)監控系統的大中污染源數量；300萬(wàn)，小污染源數量，逐步進(jìn)入在線(xiàn)監控系統；3000萬(wàn)，散亂污微企業(yè)數量，逐步進(jìn)入在線(xiàn)監控系統。2C中的14億，指進(jìn)入環(huán)保生態(tài)圈的中國公眾，他們都將成為新一代環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)海量網(wǎng)格的主人，同時(shí)他們也都是感知器，通過(guò)拍照、評價(jià)、投訴等方式為新一代環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)提供環(huán)境與環(huán)保等相關(guān)的信息；72億，指將全球公民納入環(huán)保生態(tài)圈，這是長(cháng)天長(cháng)人的終極夢(mèng)想。