【深度】“智慧環(huán)保” 源于環(huán)保智慧
時(shí)間：2020-08-31
來(lái)源：綠色大視野
本期 · 導(dǎo)讀
為防止“智慧環(huán)保”炒概念、偏需求，本期特別關(guān)注環(huán)保智慧支撐“十四五”流域規(guī)劃的新動(dòng)向，強(qiáng)調(diào)“智慧環(huán)保”應(yīng)該從環(huán)保智慧中吸取營(yíng)養(yǎng)。因?yàn)橹腔鄢鞘�、智慧水�?wù)、智慧制造、智慧交通、智慧環(huán)保等智慧概念頗多，從概念到實(shí)踐，人們期待成功，難點(diǎn)和痛點(diǎn)都在于如何真正吸取行業(yè)智慧營(yíng)養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)鍛長(zhǎng)板，補(bǔ)短板，展現(xiàn)真智慧。為實(shí)現(xiàn)“有河要有水，有水要有魚，有魚要有草，下河能游泳”的要求，生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院提出4個(gè)規(guī)劃目標(biāo)，10個(gè)主要問(wèn)題，18個(gè)成因、癥結(jié)，11個(gè)規(guī)劃項(xiàng)目大類，為流域環(huán)境治理智慧平臺(tái)理清了思路，點(diǎn)明了“輸入響應(yīng)、優(yōu)化調(diào)控”的路徑�？上驳氖�，環(huán)境保護(hù)業(yè)內(nèi)單位中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院、杭州市環(huán)保局、生態(tài)環(huán)境部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心正是遵循智慧環(huán)保的正確方向在行動(dòng)。
學(xué)習(xí)寧振波和林雪萍兩位深諳數(shù)字孿生技術(shù)的專家論述，讓我們更懂得，數(shù)字孿生必須通過(guò)物理實(shí)體的數(shù)據(jù)驗(yàn)證。為了避免智慧環(huán)保給公眾帶來(lái)虛假的信息，我們必須防止危險(xiǎn)的數(shù)字孿生，堅(jiān)持環(huán)保智慧支撐智慧環(huán)保。期望本期內(nèi)容能讓讀者更懂得環(huán)保智慧應(yīng)在有效推進(jìn)資源全面節(jié)約和循環(huán)利用服務(wù)領(lǐng)域發(fā)力，智慧環(huán)保則應(yīng)保證讓生態(tài)環(huán)保行動(dòng)更聰明一些、更智慧一些。這才是智慧環(huán)保源于環(huán)保智慧的真諦。
目 · 錄
一、特別關(guān)注：
環(huán)保智慧支撐“十四五”流域規(guī)劃
二、初見(jiàn)端倪：
智慧環(huán)保邁出的第一步
1、長(zhǎng)江生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)智慧決策平臺(tái)取得階段性進(jìn)展
2、基于數(shù)字杭州的智慧環(huán)保
3、飲用水水源保護(hù)區(qū)環(huán)境執(zhí)法衛(wèi)星遙感支持APP
三、業(yè)外啟示：
物理實(shí)體是皮，數(shù)字模型是毛
四、概念澄清：
數(shù)字孿生平臺(tái)萬(wàn)能嗎？
五、智慧環(huán)保：
實(shí)踐加理念導(dǎo)向新實(shí)踐
1、從排污口水量在線監(jiān)測(cè)起步
2、智慧環(huán)保新理念
六、本刊評(píng)論員：
“智慧環(huán)保”源于環(huán)保智慧
一、特別關(guān)注：
環(huán)保智慧支撐“十四五”流域規(guī)劃
2020年7月27日，生態(tài)環(huán)境部召開(kāi)重點(diǎn)流域水生態(tài)環(huán)境保護(hù)“十四五”規(guī)劃編制工作推進(jìn)會(huì)。生態(tài)環(huán)境部副部長(zhǎng)翟青指出，在充分認(rèn)識(shí)“十四五”流域規(guī)劃重要性的同時(shí)，也要看到此次規(guī)劃編制的復(fù)雜性與挑戰(zhàn)性。
他表示，這次規(guī)劃編制與以往有很大的不同，一方面，更加注重生態(tài)要素，建立統(tǒng)籌水資源、水生態(tài)、水環(huán)境的規(guī)劃指標(biāo)體系，強(qiáng)調(diào)在目標(biāo)設(shè)置上有所突破。“我們提出了‘有河要有水，有水要有魚，有魚要有草，下河能游泳’的要求，希望通過(guò)幾年的努力，讓斷流的河流逐步恢復(fù)生態(tài)流量，生態(tài)功能遭到破壞的河湖逐步恢復(fù)水生動(dòng)植物，形成良好的生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)老百姓身邊的一些水體，進(jìn)一步改善水環(huán)境質(zhì)量，不斷滿足老百姓的景觀、休閑、垂釣、游泳等親水要求。”
另一方面，此次規(guī)劃注重實(shí)地調(diào)研和“開(kāi)門編規(guī)劃”，自上而下與自下而上緊密結(jié)合，務(wù)求管用、好用、解決問(wèn)題，在工作方式方法上進(jìn)行創(chuàng)新。
“目前，‘十四五’規(guī)劃編制工作已在全國(guó)各地全面推開(kāi)。大家要明確一條基本原則，規(guī)劃務(wù)必要確保‘管用、好用、解決問(wèn)題’，規(guī)劃編出來(lái)就是要用來(lái)指導(dǎo)工作的，決不能讓規(guī)劃只停留在紙面上，要充分學(xué)習(xí)借鑒試點(diǎn)城市的經(jīng)驗(yàn)和做法，周密籌劃、扎實(shí)開(kāi)展規(guī)劃編制工作。”翟青說(shuō)。
生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院為此提出了“四個(gè)在哪里”，“十個(gè)主要問(wèn)題”，“18個(gè)成因、癥結(jié)”的目標(biāo)、問(wèn)題、結(jié)果導(dǎo)向建議，充滿了環(huán)保智慧。
1、環(huán)保智慧系統(tǒng)目標(biāo)：
堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向、搞清“四個(gè)在哪里”，即搞清楚問(wèn)題、癥結(jié)、對(duì)策、落實(shí)“四個(gè)在哪里”，拿出切實(shí)管用的辦法，確保編制出的規(guī)劃“管用、好用、解決問(wèn)題”。
2、環(huán)保智慧系統(tǒng)問(wèn)題清單
以群眾身邊突出的水生態(tài)環(huán)境問(wèn)題為重點(diǎn)，從水資源、水環(huán)境、水生態(tài)、水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等4個(gè)方面列出了10個(gè)主要問(wèn)題，為對(duì)照檢查、識(shí)別問(wèn)題提供了很好的分析工具。
1）水資源失衡：是否存在河流湖泊斷流干涸或生態(tài)流量（水位）不足等問(wèn)題；
2）水環(huán)境超標(biāo)：是否存在飲用水水源地水質(zhì)不達(dá)標(biāo)、黑臭水體、劣Ⅴ類或不達(dá)標(biāo)水體等問(wèn)題；
3）水生態(tài)破壞：是否存在河湖生物完整性指數(shù)下降、河湖自凈能力降低、湖庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化等問(wèn)題；
4）水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)：是否存在飲用水水源安全風(fēng)險(xiǎn)、底泥灘涂重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)、重要水體環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題。
3、環(huán)保智慧系統(tǒng)癥結(jié)聚焦
針對(duì)10個(gè)主要問(wèn)題，《技術(shù)大綱》提出了18個(gè)可能的成因，可為查找癥結(jié)提供方向指引。我國(guó)幅員遼闊、地勢(shì)復(fù)雜，各流域區(qū)域特點(diǎn)各異，應(yīng)從各流域各區(qū)域的實(shí)際出發(fā)，做足案頭功課，多方搜集問(wèn)題線索。既要分析水環(huán)境質(zhì)量變化趨勢(shì)、超標(biāo)指標(biāo)、超標(biāo)月份和水期以及污染空間分布，也要利用歷史衛(wèi)星遙感影像，識(shí)別河湖生態(tài)緩沖帶恢復(fù)、濕地建設(shè)等情況，總結(jié)提煉“河河不同、地地有別”的問(wèn)題清單。重點(diǎn)在于18個(gè)癥結(jié)聚焦點(diǎn)：
1）水資源調(diào)控：區(qū)域用水結(jié)構(gòu)、水資源配置、閘壩下泄流量、再生水管理；
2）水環(huán)境控源：城鎮(zhèn)生活、工業(yè)等點(diǎn)源污染、農(nóng)業(yè)農(nóng)村面源污染、治污水平及設(shè)施運(yùn)行狀況；
3）水生態(tài)探源：漁業(yè)捕撈、侵占敏感生態(tài)空間、水利設(shè)施阻隔；
4）水風(fēng)險(xiǎn)管理：河湖底泥重金屬累積風(fēng)險(xiǎn)、交通運(yùn)輸帶來(lái)的突發(fā)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、地質(zhì)原因?qū)е碌脑燥L(fēng)險(xiǎn)。
4、環(huán)保智慧系統(tǒng)科學(xué)決策
從飲用水水源保護(hù)、污染減排、水資源保障、水生態(tài)保護(hù)修復(fù)、水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控等5個(gè)方面列出了可用的任務(wù)措施，并相應(yīng)地提出了飲用水水源地規(guī)范化建設(shè)、不達(dá)標(biāo)水源地達(dá)標(biāo)治理、城鎮(zhèn)污水處理及管網(wǎng)建設(shè)、工業(yè)污染防治、農(nóng)業(yè)農(nóng)村污染防治、移動(dòng)源污染防治、排污口整治、水資源優(yōu)化調(diào)度、區(qū)域再生水循環(huán)利用、水生態(tài)保護(hù)修復(fù)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防共11個(gè)項(xiàng)目大類，可分項(xiàng)提出科學(xué)決策結(jié)論。
二、初見(jiàn)端倪：
智慧環(huán)保邁出的第一步
1、長(zhǎng)江生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)智慧決策平臺(tái)取得階段性進(jìn)展
長(zhǎng)江生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)智慧決策平臺(tái)（一期）由中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院、生態(tài)環(huán)境部信息中心、長(zhǎng)江委長(zhǎng)江科學(xué)院、北京師范大學(xué)、中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站、生態(tài)環(huán)境部南京所、三峽集團(tuán)上海勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院聯(lián)合承擔(dān)。
平臺(tái)目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)江生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)互匯互享、智能決策。
提供服務(wù)：面向政府、科研單位、企業(yè)與公眾，提供多功能、智能化、綜合性的大數(shù)據(jù)科研和管理服務(wù)。
平臺(tái)設(shè)置六大功能模塊，包括數(shù)據(jù)共享、綜合展示、成果管理、決策支持、調(diào)度會(huì)商和輔助工具庫(kù)等模塊。目前，平臺(tái)已入庫(kù)400多個(gè)數(shù)據(jù)集，主要可以提供：水質(zhì)監(jiān)測(cè)、水污染排放、生態(tài)系統(tǒng)、氣象水文、水利水務(wù)、基礎(chǔ)地理、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境知識(shí)、駐點(diǎn)成果、聯(lián)合研究等多元數(shù)據(jù)查看、下載；水環(huán)境質(zhì)量、污染源、水文、氣象及流域畫像等在線展示功能；實(shí)現(xiàn)駐點(diǎn)和聯(lián)合研究成果分類上報(bào)、審核入庫(kù)、進(jìn)度管理、成果集成等在線管理。
智慧決策平臺(tái)主要包括三個(gè)部分：
第一是長(zhǎng)江流域數(shù)據(jù)匯集與優(yōu)化共享平臺(tái)。采集匯總長(zhǎng)江流域重點(diǎn)城市各部門、各區(qū)域涉水?dāng)?shù)據(jù)和項(xiàng)目成果數(shù)據(jù)，采用時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)、邊緣計(jì)算、分布式列存技術(shù)、數(shù)據(jù)湖架構(gòu)、數(shù)據(jù)治理、知識(shí)圖譜等技術(shù)手段，構(gòu)建自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化的綜合數(shù)據(jù)集。提出數(shù)據(jù)共享交換平臺(tái)解決方案，保障數(shù)據(jù)及時(shí)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地傳輸、交換和共享，最終實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)、跨數(shù)據(jù)庫(kù)、跨業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)匯集及交換共享服務(wù)；解決長(zhǎng)江流域海量、異構(gòu)的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理難題；根據(jù)不同類型的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)分類分級(jí)共享功能。
第二是長(zhǎng)江流域水質(zhì)目標(biāo)綜合決策支持系統(tǒng)。建立長(zhǎng)江流域重點(diǎn)區(qū)域數(shù)據(jù)集，集成水專項(xiàng)等已有成果，構(gòu)建水環(huán)境模擬與預(yù)測(cè)系統(tǒng)、突發(fā)事件應(yīng)急決策系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境管控輔助決策系統(tǒng)、水質(zhì)目標(biāo)考核評(píng)價(jià)管理系統(tǒng)，構(gòu)建變化環(huán)境下的長(zhǎng)江流域多要素綜合模擬技術(shù)體系。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)開(kāi)展技術(shù)評(píng)估、驗(yàn)證和綜合集成，構(gòu)建長(zhǎng)江流域水質(zhì)目標(biāo)綜合決策業(yè)務(wù)化平臺(tái)，提高長(zhǎng)江流域水質(zhì)目標(biāo)綜合決策技術(shù)的系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化和信息化水平。
第三是長(zhǎng)江流域生態(tài)環(huán)境演示與會(huì)商系統(tǒng)。應(yīng)用優(yōu)勢(shì)技術(shù)，構(gòu)建長(zhǎng)江重點(diǎn)流域和重點(diǎn)湖庫(kù)生態(tài)環(huán)境場(chǎng)景演示系統(tǒng)，進(jìn)行長(zhǎng)江流域水環(huán)境問(wèn)題的識(shí)別和預(yù)警，實(shí)現(xiàn)源數(shù)據(jù)——問(wèn)題診斷——成因分析——決策支持的全過(guò)程演示。通過(guò)對(duì)重點(diǎn)流域和重點(diǎn)湖庫(kù)模型輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化解析處理，實(shí)現(xiàn)與控制單元?jiǎng)澐值瓤臻g信息的疊加，基于三維GIS和大數(shù)據(jù)技術(shù)，直觀呈現(xiàn)可視化的模型分析結(jié)果。構(gòu)建長(zhǎng)江大保護(hù)決策會(huì)商系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與政府、部門與機(jī)構(gòu)的互通互連。對(duì)突發(fā)應(yīng)急事件，進(jìn)行指揮調(diào)度，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程會(huì)商。
2、基于數(shù)字杭州的智慧環(huán)保
2020年3月31日，習(xí)近平總書記在浙江省杭州市考察調(diào)研時(shí)指出，城市大腦是建設(shè)“數(shù)字杭州”的重要舉措，對(duì)杭州市運(yùn)用城市大腦提升交通、文旅、衛(wèi)健等系統(tǒng)能力和創(chuàng)新成果表示肯定。
2016年，杭州在國(guó)內(nèi)率先提出城市大腦概念，通過(guò)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等手段不斷探索“智慧城市”建設(shè)，努力打造“全國(guó)數(shù)字治理第一城”，為全國(guó)大城市治理數(shù)字化和現(xiàn)代化提供杭州樣本、貢獻(xiàn)杭州經(jīng)驗(yàn)。國(guó)內(nèi)第一個(gè)提出建立污染源一源一檔動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)、國(guó)內(nèi)第一個(gè)編制比較完整的智慧環(huán)保指導(dǎo)方案、在環(huán)境信息化探索的道路上自創(chuàng)“杭州模式”，而這些只是杭州市環(huán)保局環(huán)境信息化道路探索中的一個(gè)個(gè)亮點(diǎn)。
杭州環(huán)境信息化建設(shè)從2003年起步，2008年進(jìn)入系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)階段，2013年作為杭州建設(shè)智慧城市十大工程之一——“智慧環(huán)保”開(kāi)始投入建設(shè)至今，雖與數(shù)據(jù)支撐決策還有距離，但已完成原始數(shù)據(jù)的積累，站上智慧環(huán)保的起跑線。
目前，杭州市環(huán)保局編制的《杭州市智慧環(huán)保系統(tǒng)總體規(guī)劃》回答了智慧環(huán)保為什么、做什么、怎么做的問(wèn)題，使智慧環(huán)保從抽象的概念走向可操作層面。
以固廢動(dòng)態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)為例，完善的重點(diǎn)是門戶建設(shè)、污泥轉(zhuǎn)運(yùn)全過(guò)程管理、醫(yī)療廢物轉(zhuǎn)移RFID管理、GPS監(jiān)控管理、視頻監(jiān)控。污泥轉(zhuǎn)運(yùn)的全過(guò)程管理是建設(shè)的亮點(diǎn)，融合了GPS定位、視頻監(jiān)控技術(shù)、信息卡聯(lián)網(wǎng)的方式。信息卡是全過(guò)程管理的核心，由環(huán)境信息中心為生產(chǎn)污泥的單位辦理。信息卡是運(yùn)輸污泥企業(yè)的一卡通，可以將記錄的產(chǎn)廢單位信息，包括所產(chǎn)廢物等相關(guān)信息都傳輸?shù)揭苿?dòng)終端上，可通過(guò)移動(dòng)終端直接生成電子聯(lián)單，并可實(shí)現(xiàn)打印。
3、飲用水水源保護(hù)區(qū)環(huán)境執(zhí)法衛(wèi)星遙感支持APP
水源地安全直接關(guān)系千家萬(wàn)戶的飲用水安全，在近兩年如火如荼開(kāi)展的水源地保護(hù)“攻堅(jiān)戰(zhàn)”中，由生態(tài)環(huán)境部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心研發(fā)的水源遙感執(zhí)法系統(tǒng)，成為了三千名執(zhí)法人員的“必備武器”，大大提升了執(zhí)法效率和行業(yè)現(xiàn)代治理能力。
在國(guó)務(wù)院《全國(guó)集中式飲用水水源地環(huán)境保護(hù)專項(xiàng)行動(dòng)方案》正式印發(fā)之時(shí)，生態(tài)環(huán)境部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心構(gòu)建了一套“上有衛(wèi)星遙感、下用APP執(zhí)法”的作業(yè)模式，針對(duì)水源保護(hù)區(qū)范圍大、分布廣，風(fēng)險(xiǎn)源種類多且零散的特點(diǎn)，為執(zhí)法人員及時(shí)全面發(fā)現(xiàn)問(wèn)題提供抓手。
系統(tǒng)包含移動(dòng)端APP和網(wǎng)站端兩種模式，整合了水源地衛(wèi)星遙感專題信息、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、水源保護(hù)區(qū)邊界數(shù)據(jù)、水源地自查環(huán)境問(wèn)題數(shù)據(jù)和水源地現(xiàn)場(chǎng)督查數(shù)據(jù)，融合了空間定位技術(shù)和空間信息分析技術(shù)。在衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)水源地問(wèn)題后，推送到執(zhí)法人員的手機(jī)App上，讓每一個(gè)執(zhí)法人員知道‘我’在哪，執(zhí)法邊界在哪里，環(huán)境問(wèn)題在哪里及如何到達(dá)目標(biāo)。
同時(shí)，網(wǎng)站端與水源遙感執(zhí)法APP的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)共享與同步，考慮到了現(xiàn)場(chǎng)和管理人員的不同使用需求，網(wǎng)站版用于現(xiàn)場(chǎng)信息的審核、申訴和調(diào)度，起統(tǒng)籌管理作用。
兩者結(jié)合實(shí)現(xiàn)了水源地專項(xiàng)監(jiān)管的“三個(gè)一”，即
——業(yè)務(wù)流程一體化
——問(wèn)題發(fā)現(xiàn)一張圖
——推進(jìn)整治一套表
系統(tǒng)已經(jīng)支持了2018年5月和9月的水源地專項(xiàng)的第一、二輪專項(xiàng)督查，2019年5月-6月的強(qiáng)化監(jiān)督（第一階段）水源地專項(xiàng)行動(dòng)；累計(jì)幫助了3000余執(zhí)法人員完成對(duì)全國(guó)3000多個(gè)水源地的9176多個(gè)問(wèn)題執(zhí)法，采集問(wèn)題照片72000余張。利用統(tǒng)一規(guī)范和技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)了部-省-市-縣四級(jí)數(shù)據(jù)的同步管理。
三、業(yè)外啟示：
物理實(shí)體是皮，數(shù)字模型是毛
寧振波教授在數(shù)字工業(yè)知識(shí)中心公眾號(hào)發(fā)表《數(shù)字化轉(zhuǎn)型的上甘嶺》，就傳統(tǒng)制造、數(shù)字化制造、智能制造的發(fā)展歷程提出：物理實(shí)體是皮，數(shù)字模型是毛，兩者的相互融合構(gòu)成了智能制造的基礎(chǔ)。這一論斷很值得從事智慧環(huán)保的IT人思考：沒(méi)有環(huán)保智慧，可能有智慧環(huán)保嗎？
摘引寧振波教授的部分觀點(diǎn)：
云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能或智能制造等技術(shù)相互關(guān)聯(lián)，不是單獨(dú)存在的。如上圖所示，最底層是工業(yè)大數(shù)據(jù)的采集，從產(chǎn)品的策劃、總體設(shè)計(jì)，到產(chǎn)品的仿真，到制造、檢測(cè)、試驗(yàn)、運(yùn)行維護(hù)到服務(wù)、支持、回收和退役的這個(gè)全過(guò)程，就是產(chǎn)品全生命周期（PLM）的研制體系。
初期是產(chǎn)品策劃、市場(chǎng)調(diào)研和設(shè)計(jì)，過(guò)程中要依靠大量的傳感器采集海量數(shù)據(jù)，這就是工業(yè)大數(shù)據(jù)。我們所應(yīng)用的三維CAD設(shè)計(jì)、三維產(chǎn)品設(shè)計(jì)要進(jìn)行仿真分析，需要大量的數(shù)據(jù)采集，這些數(shù)據(jù)都要一致，就要形成數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)。所以數(shù)據(jù)采集，第一追求準(zhǔn)確性、第二追求完整性、第三追求實(shí)時(shí)性。這些數(shù)據(jù)重新構(gòu)成整個(gè)產(chǎn)品研制過(guò)程的模型，這個(gè)模型是實(shí)時(shí)的、真實(shí)的工業(yè)過(guò)程的模型。設(shè)計(jì)的模型是理論模型，設(shè)計(jì)仿真這種模型要做實(shí)物和理論模型的高度關(guān)聯(lián)性分析，理論和實(shí)踐的結(jié)合是工業(yè)軟件生存的基礎(chǔ)，用實(shí)踐來(lái)考核工業(yè)軟件的可靠性與實(shí)用性。
這些采集的數(shù)據(jù)通過(guò)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)傳遞到云平臺(tái)，云平臺(tái)的服務(wù)器與軟件做大量的實(shí)時(shí)分析，即《三體智能革命》中總結(jié)的16個(gè)字：狀態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、自主決策、精準(zhǔn)執(zhí)行。實(shí)時(shí)分析分為兩部分：簡(jiǎn)單分析在邊緣層進(jìn)行，復(fù)雜的分析在服務(wù)器層進(jìn)行。分析后上傳到頂層做人腦和機(jī)器結(jié)合的決策，此時(shí)人工智能和智能制造體系就起關(guān)鍵作用。決策結(jié)果通過(guò)精準(zhǔn)執(zhí)行反饋到一線，指導(dǎo)整個(gè)產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程。
這個(gè)過(guò)程最重要的是集成電路（IC）和軟件。近幾年，諸多專家講到“云、大、移、物、智”，有了集成電路（IC）和工業(yè)軟件，能迅速搭建“云、大、移、物、智”體系。集成電路（IC）與工業(yè)軟件是中國(guó)制造業(yè)的基礎(chǔ)。在集成電路（IC）與工業(yè)軟件上進(jìn)行自主研發(fā)創(chuàng)新，才是中國(guó)智能制造發(fā)展的未來(lái)。
如何考核一個(gè)企業(yè)的數(shù)字化水平？機(jī)械加工企業(yè)的制造依據(jù)是三維模型，而不是二維圖紙。以此為考核標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)99.9%的制造業(yè)企業(yè)仍然不是數(shù)字化，這就是為什么我稱之為數(shù)字化轉(zhuǎn)型上甘嶺。
基于藍(lán)圖的工業(yè)制造是第一次工業(yè)革命的結(jié)果，在設(shè)計(jì)流程不變的基礎(chǔ)上，利用工業(yè)軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，即節(jié)省時(shí)間，又能保存完整的原始數(shù)據(jù)，將不可仿真的二維設(shè)計(jì)變成可仿真的三維數(shù)字模型，這在工業(yè)設(shè)計(jì)上又是一個(gè)質(zhì)的飛躍。過(guò)去，把計(jì)算機(jī)軟件用在已有的工業(yè)流程中，利用單個(gè)軟件的應(yīng)用已達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的，但這并沒(méi)能形成一個(gè)體系，只能算簡(jiǎn)單意義的信息化改革。從材料到產(chǎn)品全架構(gòu)的數(shù)字化模型，層層架構(gòu)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化仿真，多專業(yè)實(shí)現(xiàn)建模仿真，最終裝配成一個(gè)仿真的產(chǎn)品。在虛擬空間中完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后進(jìn)行模型的修改，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)快速迭代產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息，實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)與試制試驗(yàn)并行進(jìn)行，這才是真正的工業(yè)革命！
用計(jì)算分析和數(shù)字化仿真，來(lái)指導(dǎo)、簡(jiǎn)化、減少甚至取消物理試驗(yàn)，這才是工業(yè)軟件的真正意義。物理試驗(yàn)生成數(shù)據(jù)，與理論數(shù)據(jù)重新進(jìn)行對(duì)比分析，如此反復(fù)迭代，減少甚至取消物理試驗(yàn)的次數(shù)，大大降低產(chǎn)品研發(fā)成本。以飛機(jī)為例，每次風(fēng)洞試驗(yàn)都需要耗費(fèi)大量費(fèi)用，利用數(shù)字化仿真，做了大量的CAE試驗(yàn)后，波音787減少了60%的風(fēng)洞試驗(yàn)，這無(wú)疑節(jié)省了巨大的研發(fā)成本，并且提高了質(zhì)量與速度。
以上這個(gè)階段我稱之為數(shù)字化轉(zhuǎn)型的上甘嶺，也是產(chǎn)品全生命周期承上啟下的關(guān)鍵部分。這部分最難的是工藝設(shè)計(jì)，如何把三維產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和仿真模型工業(yè)可用，而不是手工可用。有國(guó)外的一份數(shù)據(jù)表明，基于三維工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)所消耗的資金與時(shí)間成本是20%-30%，加工生產(chǎn)所消耗的資金與時(shí)間成本也是20%-30%，工藝設(shè)計(jì)則需要消耗的資金與時(shí)間成本是40%-60%，所以說(shuō)，工藝設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)型給企業(yè)帶來(lái)的效益是巨大的。但中國(guó)大部分企業(yè)拘泥于傳統(tǒng)的思想，沒(méi)有跨越這一重要轉(zhuǎn)型的鴻溝。
四、概念澄清：
數(shù)字孿生平臺(tái)萬(wàn)能嗎？
IT公司常用數(shù)字孿生平臺(tái)介紹自己的萬(wàn)能特征，脫離生態(tài)（水生、陸生）、水（水資源、水環(huán)境、水生態(tài)）、氣（大氣物理、大氣化學(xué)、氣象災(zāi)害）、土（環(huán)境本底、城市地塊、農(nóng)業(yè)地塊）、固廢（垃圾分類、無(wú)害化、資源化、能源化技術(shù)、危險(xiǎn)廢物）等不同環(huán)境領(lǐng)域的物理意義差異和地帶性特征，能正確完成數(shù)據(jù)收集、信息轉(zhuǎn)化、決策分析、見(jiàn)諸效益這一智慧過(guò)程嗎？
通常，介紹數(shù)字孿生平臺(tái)是概念性的，說(shuō)明平臺(tái)具備仿真設(shè)備、仿真組態(tài)、工業(yè)模型平臺(tái)、分析沙箱、物聯(lián)設(shè)備管理等功能，實(shí)現(xiàn)面向設(shè)備、產(chǎn)線、企業(yè)級(jí)的全過(guò)程數(shù)字化表現(xiàn)、全生命周期的數(shù)據(jù)互聯(lián)。將算法模型嵌入到數(shù)字孿生平臺(tái)中，實(shí)時(shí)接入并運(yùn)算部署在生產(chǎn)線上的傳感器采集的生產(chǎn)工藝和狀態(tài)數(shù)據(jù)，挖掘工業(yè)大數(shù)據(jù)價(jià)值，助力企業(yè)在設(shè)備精益管理、提質(zhì)增效、節(jié)能降耗等方面實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程數(shù)字化、智能化。給用戶一種錯(cuò)覺(jué)，這是個(gè)萬(wàn)能工具，拿來(lái)就能用。其實(shí)不然。
林雪萍教授在《數(shù)字孿生：第四象限的崛起》文章中對(duì)數(shù)字孿生有很明確的警示：與其迷戀數(shù)字孿生的魔力（其實(shí)沒(méi)有），不如借機(jī)大力熏陶和推動(dòng)系統(tǒng)工程思維的落地，否則數(shù)字孿生真的變成了一種推銷工具軟件的最好廣告語(yǔ)。
數(shù)字孿生被看成是“把物理系統(tǒng)的數(shù)字化信息，重新構(gòu)建成一個(gè)獨(dú)立體”。而美國(guó)宇航局NASA在2010年發(fā)布的《模擬仿真技術(shù)路線圖》則應(yīng)該最早地在文獻(xiàn)中明確提出了數(shù)字孿生的概念。
數(shù)字孿生跟傳統(tǒng)的模型、軟件，最大的不同在于，它是自生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)模型。
一個(gè)產(chǎn)品交付用戶之后，由于網(wǎng)絡(luò)的無(wú)處不再，數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋憷裕粉櫼粋�(gè)實(shí)體以及根據(jù)它的模型進(jìn)行仿真，都變得觸手可得。在用戶側(cè)出現(xiàn)了的數(shù)字空間的全新疆土。原本空蕩的第四象限，有了新主人。數(shù)字孿生，它既呼應(yīng)了物理產(chǎn)品的存在，同時(shí)也跟用戶的使用息息相關(guān)。安靜的第四象限，由于數(shù)字孿生的出現(xiàn)而變得熱鬧起來(lái)。
圖1 第四象限的新主人
在沒(méi)有數(shù)字孿生之前，三個(gè)象限有兩個(gè)信息流通道，設(shè)計(jì)與制造之間是雙向通道，這是信息空間和物理空間的交互。
【深度】“智慧環(huán)保” 源于環(huán)保智慧
時(shí)間：2020-08-31 13:16
來(lái)源：綠色大視野
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圖2 三條信息新通道
由于數(shù)字孿生在第四象限站穩(wěn)腳跟，它增加了三條數(shù)據(jù)通道。一條是數(shù)字孿生與物理產(chǎn)品之間的交互：這是數(shù)字孿生的支點(diǎn)性定義。如果沒(méi)有這一點(diǎn)，數(shù)字孿生與它的前身——各種模型，就毫無(wú)差別。數(shù)字孿生之所以從模型堆里面脫穎而出，就是它具備了與物理實(shí)體的交互性、相似性，許多場(chǎng)合還具有實(shí)時(shí)性。一向沉寂無(wú)聲的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中，第一次傳出了規(guī)律性的心跳聲。這是第四象限作為全新疆土，對(duì)第三象限宣告了一個(gè)兄弟般的存在。
第二條信息通道，就是它將自身的線索，返回到了制造商的手中。這條通道的合法性，還有很多限制和討論。但制造商，終于可以擁有足夠的信號(hào)，傾聽(tīng)產(chǎn)品咚咚的回音。這是一個(gè)里程碑性的握手，對(duì)于制造商改善產(chǎn)品的性能，意義重大。
第三條信息通道，是數(shù)字孿生指向了設(shè)計(jì)部門。一般而言，制造環(huán)節(jié)，會(huì)把數(shù)字孿生反饋的信息，提供給設(shè)計(jì)部門。然而更直接的方法就是，設(shè)計(jì)部門可以直接得到物理產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)信息。
數(shù)字孿生在第四象限的崛起，使得整個(gè)數(shù)據(jù)流第一次在全生命周期內(nèi)形成徹底的閉環(huán)。而這種信息交互與通訊的框架，保證信息傳遞的準(zhǔn)確與保真，則顯得尤其重要。
這意味著數(shù)字孿生并不是真實(shí)世界的全部反應(yīng)。它永遠(yuǎn)只是對(duì)物理世界的一個(gè)局部模仿、一個(gè)隨動(dòng)的模型、一個(gè)有缺陷的影子。它唯一努力的方向，就是向真實(shí)無(wú)限靠攏。這意味著，一個(gè)數(shù)字孿生的高保真度（High Fidelity）是一個(gè)關(guān)鍵命題。盡管這個(gè)獨(dú)立體希望盡量接近真身的樣子，但這是一個(gè)不可完成的使命。數(shù)字孿生同樣也是可以分好壞等級(jí)的。健康的數(shù)字孿生，會(huì)有更好的保真度；而一個(gè)糟糕的數(shù)字孿生，會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地偏離它的物理實(shí)體。它完全有可能給人們虛假的信息，這就是危險(xiǎn)的數(shù)字孿生。可以說(shuō)，在數(shù)字孿生們的世界里，如果一個(gè)一個(gè)數(shù)過(guò)去，那一定是到處充滿了病怏怏的病夫——它們并不能完成人們對(duì)數(shù)字孿生所寄予的那些過(guò)于熱情的期待。
決定數(shù)字孿生健康度的要素，就要看數(shù)字孿生是以何種方式被構(gòu)建出來(lái)�？上В瑪�(shù)字孿生現(xiàn)在被各個(gè)行業(yè)使用，全無(wú)數(shù)字孿生的標(biāo)準(zhǔn)，而每個(gè)公司又各有自己的定義。
總而言之，當(dāng)下過(guò)于熱心的描述，未免讓人對(duì)它充滿膜拜、放松警惕而疏忽事實(shí)的真相：數(shù)字孿生并沒(méi)有全部重構(gòu)物理產(chǎn)品的全部。恰恰相反，在絕大多數(shù)情況下，它是物理實(shí)體大量裁剪后的高濃縮簡(jiǎn)版。一臺(tái)上千個(gè)零部件的機(jī)器，會(huì)被不同的用戶裁剪成不同的顆粒度，也許只有幾個(gè)零部件，進(jìn)入數(shù)字孿生的世界。數(shù)字孿生，天生就是一個(gè)不完整的存在。
單獨(dú)的數(shù)字孿生是乏力的，它只是視覺(jué)上膚淺，滿足了一種追求華麗表面的心思。只對(duì)數(shù)字孿生呈現(xiàn)了偏愛(ài)而舍棄了它背后的系統(tǒng)工程思維，就跟買櫝還珠并無(wú)兩樣，這是工業(yè)界的一種選擇性短見(jiàn)。如果進(jìn)而將數(shù)字孿生放大成一種轟轟烈烈的示范項(xiàng)目，那更是會(huì)成為一個(gè)悲哀。
然而數(shù)字孿生終究只是一種可以仿真的模型，一種與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相得益彰的模型。它本身并不自動(dòng)地釋放價(jià)值，更不能看成是一種獨(dú)立的生產(chǎn)力。單獨(dú)拔高數(shù)字孿生的價(jià)值，并無(wú)太大的意義。它帶來(lái)的最大啟發(fā)，就是用更多的信息流動(dòng)和數(shù)據(jù)分析構(gòu)建一套“行為暴露真相”的敘事方式。在美國(guó)、在日本、在德國(guó)，數(shù)字孿生都只是一個(gè)普通的學(xué)術(shù)概念，工程界平靜地拿來(lái)引用，不沾半點(diǎn)神奇星火。這更多的是一種思維方式的進(jìn)化。
五、智慧環(huán)保：
實(shí)踐加理念導(dǎo)向新實(shí)踐
1、從排污口水量在線監(jiān)測(cè)起步
1996年，中國(guó)國(guó)家環(huán)保局發(fā)布《排污口規(guī)范化整治技術(shù)要求(試行)》中規(guī)定，列入重點(diǎn)整治的污染水排放口應(yīng)安裝流量計(jì)，這可稱為最初的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
2001 年，國(guó)家環(huán)�？偩诸C布了《化學(xué)需氧量(COD)自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)儀發(fā)展產(chǎn)品技術(shù)要求(HBC6-2001)》，摸索出以 COD 為指標(biāo)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
2006 年之后，尤其是“污染源減排三大體系能力建設(shè)”項(xiàng)目實(shí)施后，要求占 COD 污染負(fù)荷 60%以上的國(guó)控重點(diǎn)污染源必須安裝在線監(jiān)測(cè)儀器，且必須聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。
2010年，國(guó)家發(fā)改委《關(guān)于當(dāng)前推進(jìn)高技術(shù)服務(wù)業(yè)發(fā)展有關(guān)工作的通知》發(fā)出后，國(guó)家環(huán)保部推動(dòng)環(huán)境監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)示范工程建設(shè)試點(diǎn)，規(guī)劃過(guò)去的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的功能和質(zhì)量及應(yīng)用全面提升。與制度法律約束一同進(jìn)行的是監(jiān)督的實(shí)踐。
2011 年，國(guó)務(wù)院《關(guān)于加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)工作的意見(jiàn)》指出增強(qiáng)環(huán)境信息基礎(chǔ)能力、統(tǒng)計(jì)能力和業(yè)務(wù)應(yīng)用能力。建設(shè)環(huán)境信息資源中心，加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)在污染源自動(dòng)監(jiān)控、環(huán)境質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的研發(fā)應(yīng)用，推動(dòng)信息資源共享。
2013 年，住建部下發(fā)“智慧城市”試點(diǎn)通知，數(shù)字環(huán)境向智慧環(huán)境演進(jìn)，云計(jì)算和大數(shù)據(jù)將成為智慧環(huán)境的核心技術(shù)。
2014年至今，《十三五環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量管理工作方案》、《“互聯(lián)網(wǎng)+”綠色生態(tài)三年行動(dòng)實(shí)施方案》、《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量監(jiān)督檢查三年行動(dòng)計(jì)劃(2018-2020)》等政策相繼出臺(tái)，在線監(jiān)測(cè)已成為有關(guān)部門及時(shí)獲得連續(xù)性監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的有效手段，環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和權(quán)威性催生了智慧環(huán)保市場(chǎng)的良性發(fā)展。
2016年，環(huán)境保護(hù)部印發(fā)了《生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)建設(shè)總體方案》，環(huán)境監(jiān)測(cè)行業(yè)迎來(lái)黃金發(fā)展期，而生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)規(guī)劃，將智慧環(huán)保送上了“風(fēng)口”。
2016年4月，習(xí)近平在網(wǎng)絡(luò)安全和信息化工作座談會(huì)上發(fā)表講話：要以信息化推進(jìn)國(guó)家治理體系和治理能力現(xiàn)代化,統(tǒng)籌發(fā)展電子政務(wù),構(gòu)建一體化在線服務(wù)平臺(tái),分級(jí)分類推進(jìn)新型智慧城市建設(shè),打通信息壁壘,構(gòu)建全國(guó)信息資源共享體系,更好用信息化手段感知社會(huì)態(tài)勢(shì)、暢通溝通渠道、輔助科學(xué)決策。同年10月，習(xí)近平在中共中央政治局第三十六次集體學(xué)習(xí)時(shí)的講話：我們要深刻認(rèn)識(shí)互聯(lián)網(wǎng)在國(guó)家管理和社會(huì)治理中的作用，以推行電子政務(wù)、建設(shè)新型智慧城市等為抓手，以數(shù)據(jù)集中和共享為途徑，建設(shè)全國(guó)一體化的國(guó)家大數(shù)據(jù)中心，推進(jìn)技術(shù)融合、業(yè)務(wù)融合、數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)跨層級(jí)、跨地域、跨系統(tǒng)、跨部門、跨業(yè)務(wù)的協(xié)同管理和服務(wù)。
2017年初，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《“互聯(lián)網(wǎng)+”綠色生態(tài)三年行動(dòng)實(shí)施方案》的通知，提出大力發(fā)展“智慧環(huán)保”的要求，明確了具體的執(zhí)行單位及時(shí)間表，標(biāo)志著智慧環(huán)保提上了國(guó)家日程。
根據(jù)國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《“互聯(lián)網(wǎng)+”綠色生態(tài)三年行動(dòng)實(shí)施方案》，提出大力發(fā)展“智慧環(huán)保”的要求。數(shù)據(jù)顯示，2018年行業(yè)規(guī)模為521億元，同比增長(zhǎng)10.91%，2010-2018年行業(yè)復(fù)合增速達(dá)到19.31%
2018年，習(xí)近平總書記在全國(guó)生態(tài)環(huán)保大會(huì)上指出，培育壯大節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)、清潔生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)、清潔能源產(chǎn)業(yè)，推進(jìn)資源全面節(jié)約和循環(huán)利用。這為我國(guó)智慧環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明了方向。
2020年4月習(xí)近平總書記近日赴浙江考察時(shí)，在杭州城市大腦運(yùn)營(yíng)指揮中心提出，讓城市更聰明一些、更智慧一些，是推動(dòng)城市治理體系和治理能力現(xiàn)代化的必由之路，前景廣闊。
至此，智慧環(huán)保的建設(shè)目標(biāo)，是充分利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、人工智能等新技術(shù)，讓數(shù)據(jù)的獲取、傳輸、分析、決策服務(wù)形成一體化的創(chuàng)新與管理模式，旨在推動(dòng)環(huán)境管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境應(yīng)急、環(huán)境執(zhí)法和科學(xué)決策更精準(zhǔn)有效。
2、智慧環(huán)保新理念
產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)發(fā)布的《2015-2022年中國(guó)智慧城市行業(yè)調(diào)研現(xiàn)狀及未來(lái)前景評(píng)估報(bào)告》顯示，智慧環(huán)保是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與環(huán)境信息化相結(jié)合的概念。“智慧環(huán)保”是“數(shù)字環(huán)保”概念的延伸和拓展，它是借助物聯(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)域物聯(lián)網(wǎng)整合起來(lái)，可以實(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。且中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展會(huì)帶動(dòng)智能環(huán)保的發(fā)展，將環(huán)境的保護(hù)實(shí)現(xiàn)最有效化。
“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：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“更透徹的感知”；傳輸層：利用環(huán)保專網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合3G、衛(wèi)星通訊等技術(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：以云計(jì)算、虛擬化和高性能計(jì)算等技術(shù)手段，整合和分析海量的跨地域、跨行業(yè)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：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，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”。
智慧環(huán)保的概念起源于智慧地球，2009 年初，IBM 首次提出“智慧地球”的概念，后被時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬上升為國(guó)家戰(zhàn)略。“智慧地球”的核心是以一種更智慧的方法，即利用新一代信息技術(shù)，將信息基礎(chǔ)架構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)合，改變政府、企業(yè)和公眾交互的方式，提高交互的明確性、靈活性和響應(yīng)速度。
“智慧地球”概念提出后，很快被滲透到各個(gè)領(lǐng)域，尤其是環(huán)保領(lǐng)域，產(chǎn)生了很多智慧環(huán)保的應(yīng)用案例，最典型的是紐約曼哈頓哈德森河的治理。19世紀(jì)中期哈德森河兩岸是度假勝地，后來(lái)由于工業(yè)和生活排污遭到嚴(yán)重污染。為恢復(fù)哈德森河的生態(tài)，紐約州政府發(fā)起了“新一代水資源管理計(jì)劃”，在這條河的整個(gè)流域都安裝了傳感器，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把河水的鹽度、濁度、葉綠素和顆粒物粒徑等信息實(shí)時(shí)傳遞到后臺(tái)的計(jì)算中心區(qū)，計(jì)算中心區(qū)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，在分析管理平 臺(tái)將數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化的展現(xiàn)，專業(yè)人員根據(jù)信息建模模擬哈德森河的環(huán)境模型和治理方案，評(píng)估各種方案對(duì)哈德森環(huán)境的影響以及治理效果。在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、傳感物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的支撐下， 哈德森河被成功修復(fù)，再度成為生態(tài)旅游的勝地。
過(guò)去 20 多年，我國(guó)環(huán)境信息化有了很大進(jìn)展，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)收集了大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。隨著新一代信息技術(shù)的發(fā)展，在線監(jiān)測(cè)會(huì)加強(qiáng)全面布局，將建立不同類 型的云計(jì)算、云服務(wù)平臺(tái)，對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)化的整合分析，對(duì)各種環(huán)境需求做出智能的 響應(yīng)，使環(huán)境監(jiān)管更加精準(zhǔn)化，環(huán)境決策更加智慧化，環(huán)境服務(wù)更加立體化。
我國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。隨著國(guó)家環(huán)境保護(hù)力度的不斷加大和環(huán)保產(chǎn)業(yè)政策的日趨完善，我國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)已經(jīng)從初期的以"三廢治理"為主，發(fā)展為包括環(huán)保產(chǎn)品、環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、環(huán)境服務(wù)、環(huán)境友好產(chǎn)品、資源循環(huán)利用等領(lǐng)域的門類比較齊全的產(chǎn)業(yè)體系。
在“十三五”的環(huán)保政策熱潮以及ICT技術(shù)成熟背景下，我國(guó)智慧環(huán)保行業(yè)發(fā)展迅速，據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院測(cè)算，2017年行業(yè)規(guī)模為470億元，同比增長(zhǎng)8.3%;2018年行業(yè)規(guī)模達(dá)到532億元，同比增長(zhǎng)13.16%。2010年-2018年行業(yè)復(fù)合增速達(dá)到19.60%。初步估計(jì)2019年市場(chǎng)規(guī)模近585億元。對(duì)比整個(gè)萬(wàn)億級(jí)的環(huán)保市場(chǎng)而言，智慧環(huán)保的市場(chǎng)規(guī)模相對(duì)較小。面對(duì)環(huán)保行業(yè)發(fā)展的瓶頸，需要攻堅(jiān)克難的魄力與智慧。發(fā)展智慧環(huán)保，一是要發(fā)展物聯(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)。
六、本刊評(píng)論員：
“智慧環(huán)保”源于環(huán)保智慧
當(dāng)今，智慧城市、智慧水務(wù)、智慧制造、智慧交通、智慧環(huán)保等智慧概念頗多，從概念到實(shí)踐，人們期待成功，難點(diǎn)和痛點(diǎn)都在于如何真正吸取行業(yè)智慧營(yíng)養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)鍛長(zhǎng)板，補(bǔ)短板，展現(xiàn)真智慧。
為制定重點(diǎn)流域“十四五”規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)“有河要有水，有水要有魚，有魚要有草，下河能游泳”的要求，生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院提出了環(huán)保智慧系統(tǒng)目標(biāo)、環(huán)保智慧系統(tǒng)問(wèn)題清單、環(huán)保智慧系統(tǒng)癥結(jié)聚焦、環(huán)保智慧系統(tǒng)科學(xué)決策涉及的4個(gè)規(guī)劃目標(biāo)，10個(gè)主要問(wèn)題，18個(gè)成因、癥結(jié)，11個(gè)規(guī)劃項(xiàng)目大類，為流域環(huán)境治理智慧平臺(tái)理清了思路，點(diǎn)明了“輸入響應(yīng)、優(yōu)化調(diào)控”的路徑。為真想獻(xiàn)力智慧環(huán)保的IT公司提供了環(huán)保需求和環(huán)保智慧�？上驳氖牵h(huán)境保護(hù)業(yè)內(nèi)單位中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院、杭州市環(huán)保局、生態(tài)環(huán)境部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心正是遵循智慧環(huán)保的正確方向在行動(dòng)。
以長(zhǎng)江生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)智慧決策平臺(tái)（一期）為例，首先，開(kāi)發(fā)單位由中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院、生態(tài)環(huán)境部信息中心、長(zhǎng)江委長(zhǎng)江科學(xué)院、北京師范大學(xué)、中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站、生態(tài)環(huán)境部南京所、三峽集團(tuán)上海勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院聯(lián)合組成，實(shí)現(xiàn)了跨界融合、數(shù)據(jù)共享。其次，智慧決策平臺(tái)把長(zhǎng)江流域數(shù)據(jù)匯集與優(yōu)化共享平臺(tái)、長(zhǎng)江流域水質(zhì)目標(biāo)綜合決策支持系統(tǒng)、長(zhǎng)江流域生態(tài)環(huán)境演示與會(huì)商系統(tǒng)融為一體，既能反映長(zhǎng)江污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的進(jìn)展，又能支撐長(zhǎng)江大保護(hù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)決策。
值得提醒的是，在智慧環(huán)保的進(jìn)程中，讓IT專業(yè)與環(huán)保專業(yè)深度聯(lián)合，使數(shù)字孿生平臺(tái)等專用工具能健康發(fā)展，需求十分迫切。本刊特引述寧振波和林雪萍兩位深諳數(shù)字孿生技術(shù)的專家，他們非環(huán)境領(lǐng)域，但他們的共同觀點(diǎn)都點(diǎn)明了數(shù)字孿生的本質(zhì)。寧振波教授指出：“物理實(shí)體是皮，數(shù)字模型是毛，兩者的相互融合構(gòu)成了智能制造的基礎(chǔ)”，“機(jī)械加工企業(yè)的制造依據(jù)是三維模型，而不是二維圖紙。以此為考核標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)99.9%的制造業(yè)企業(yè)仍然不是數(shù)字化”。林雪萍教授指出：“健康的數(shù)字孿生，會(huì)有更好的保真度；而一個(gè)糟糕的數(shù)字孿生，會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地偏離它的物理實(shí)體。它完全有可能給人們虛假的信息，這就是危險(xiǎn)的數(shù)字孿生”，“與其迷戀數(shù)字孿生的魔力（其實(shí)沒(méi)有），不如借機(jī)大力熏陶和推動(dòng)系統(tǒng)工程思維的落地，否則數(shù)字孿生真的變成了一種推銷工具軟件的最好廣告語(yǔ)”。他們的告誡，讓我們懂得智能制造還剛剛向數(shù)字化起步，數(shù)字孿生必須通過(guò)物理實(shí)體的數(shù)據(jù)驗(yàn)證。為了避免智慧環(huán)保給公眾帶來(lái)虛假的信息，我們必須防止危險(xiǎn)的數(shù)字孿生，堅(jiān)持環(huán)保智慧支撐智慧環(huán)保。
智慧環(huán)保必須為培育壯大節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)、清潔生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)、清潔能源產(chǎn)業(yè)，推進(jìn)資源全面節(jié)約和循環(huán)利用服務(wù)。因?yàn)榘l(fā)展這三大產(chǎn)業(yè)是2018年習(xí)近平總書記在全國(guó)生態(tài)環(huán)保大會(huì)上的指示。2020年4月習(xí)近平總書記在杭州城市大腦運(yùn)營(yíng)指揮中心提出，讓城市更聰明一些、更智慧一些，是推動(dòng)城市治理體系和治理能力現(xiàn)代化的必由之路，前景廣闊。
讓我們更懂得環(huán)保智慧應(yīng)在有效推進(jìn)資源全面節(jié)約和循環(huán)利用服務(wù)領(lǐng)域發(fā)力，智慧環(huán)保則應(yīng)保證讓生態(tài)環(huán)保行動(dòng)更聰明一些、更智慧一些。這才是智慧環(huán)保源于環(huán)保智慧的真諦。
