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新一代環保物聯網:支撐污染防治攻堅戰

供稿人:九鼎集團    供稿時間:2018/9/11    信息瀏覽次數:492

【中國包裝網】生態環境就是人類命運共同體,人類對美好生活的向往決定了必須保護好生態環境。生態環境治理從被動走向主動,是中國的一個必然選擇。2018年,全國上下密集啟動的污染防治攻堅戰,拉開了中國主動式環境治理的序幕。但環境治理是一項永無止境的戰役,如果沒有一個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、智慧化是生態環境治理發展的必然趨勢,新一代環保物聯網正是完全能夠支撐這一趨勢的數字環保國家基礎設施,它是在國家環保部門堅強領導和大力主導下,西安交大長天軟件股份有限公司等一批企業潛心研發20年,取得的一項確保中國環保國際話語權的國家核心技術,而且其發展前景廣闊,有望成為解決環境問題的一把利劍。

污染防治攻堅戰:亮明了我國旨在實現生態環境永續改善的主動式環境治理的國家意志

2018年,隨著中共中央、國務院《關于全面加強生態環境保護堅決打好污染防治攻堅戰的意見》的出臺,一場轟轟烈烈的污染防治攻堅戰已經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,生態環境質量總體改善;2035年,生態環境根本好轉。還老百姓藍天白云、繁星閃爍、清水綠岸、魚翔淺底,讓群眾吃得放心、住得安心,留住鳥語花香田園風光。污染防治攻堅戰的打響,充分表明了我國積極主動進行生態環境治理的決心,旨在實現生態環境永續改善的主動式環境治理已經成為國家意志。

■主動式環境治理已經成為中國的國家意志

習近平總書記反復強調,要把生態環境保護放在更加突出位置,像保護眼睛一樣保護生態環境,像對待生命一樣對待生態環境。決不能以犧牲生態環境為代價去換取一時的經濟增長。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“在發展中保護,在保護中發展”,走出一條中國特色的現代化道路。

被稱為“長了牙齒”的新《環境保護法》于2015年1月1日實施。出臺生態文明建設目標評價考核辦法、建立環保執法垂直管理、設立國家環境保護督察辦公室、全面推行河長制、建立覆蓋所有固定污染源的企業排放許可證制度、建立污染防治區域聯動機制、建立全國統一的實時在線環境監控系統、政府購買第三方環境污染治理服務等一系列環保改革新舉措,標志著主動式環境治理的國家意志有了強有力的體現形式。

■主動式環境治理的根本目標是建立經濟發展與環境保護動態平衡的生態圈

建立環境保護和經濟發展的平衡是主動式治理的根本目標,關鍵是如何才能做到。西安交通大學教授林宣雄博士發現的環境黃金律,可以用來指導如何確定環境保護和經濟發展的最佳平衡問題。根據環境黃金律,如果能夠把污染排放量與環境容量的比例(污染率)控制在黃金分割比(0.618)附近(一個區間),那么就意味著環境保護與經濟發展就處在最佳平衡狀態,此時人們既能過上比較富足的生活,又能享受美好的生態環境。高于這個比例區間,環境容量利用過度,生態環境可能遭到傷害乃至崩潰,即使經濟發達、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,低于這個比例區間,生態環境雖然美好,但環境容量利用不足、經濟不發達、物質匱乏,人類無法過上富足生活。實際操作中,環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。

新一代環保物聯網:支撐污染防治攻堅戰和主動式生態環境治理的國家環保基礎設施

污染防治攻堅戰周期是三年,但生態環境治理是一個永遠沒有終點的戰役。聲勢浩大的攻堅戰和永無止境的環境治理工作,如果沒有一個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下去的。

那么這個基礎設施核心要求是什么呢?是支持環境數據積累和環境治理工作智能化、智慧化的環保數字化,即數字環保。只有數字環保,才能實現基于全息數據的生態環境質量透明管控、源頭管控、精準管控和最優管控。基礎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保物聯網自然而然就成了數字環保的基礎設施。

環保物聯網是物聯網在環保領域的應用,包括實現環境在線監控的傳感網,包括環境質量監測網、污染源在線監控網及將來的生態監測網三大部分。新一代環保物聯網是環保物聯網的高水平階段,指一種驅動主動與聯動式環境治理的、以人為本的、無縫無漏的國家級環境與生態傳感網。在生態環境部(原國家環保總局、環境保護部)的主導下,經過近20年的發展,中國新一代環保物聯網已經基本建成,并且有了一系列的重大應用。

■中國新一代環保物聯網的發展歷程

新一代環保物聯網的演化歷程可以大致歸納為四個階段:

摸索階段(1999年~2009年):1999年,在原國家環保總局的主導下,推出了污染源監測監控網(西安交通大學的林宣雄教授是技術方案的設計者和軟件的發明人),之后進入了10年摸索期,各地環保物聯網逐步建成,但分置化趨勢明顯。

快速成長階段(2010年~2012年):隨著污染物自動監測監控體系核心標準和核心結構(發明人為林宣雄教授所在的西安交大長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監數據聯網接入,新一代環保物聯網應運而生,并進入快速發展期。

初步成熟階段(2013年~2015年):2013年開始,實現環保物聯網收斂的關鍵構件——基礎支撐平臺(長天長Jointframe平臺,簡稱“長天長平臺”),借助國發的污染源自動監控系統(簡稱“國發軟件”)部署到各級環保部門,標志著物聯網進入全面收斂的高水平發展階段。

相對成熟階段(2016年至今):隨著大面積的應用,基礎支撐平臺日趨成熟,生態環境部開始部署國發平臺(即長天長平臺),新一代環保物聯網開始向著網絡收斂、數據收斂、應用收斂和力量收斂的一致性收斂網絡邁進。

■新一代環保物聯網的三大特征

(1)世界上最大的物聯網

中國新一代環保物聯網是一個縱跨生態環境部、省環保廳、地市環保局和區縣環保局的、覆蓋全國(西藏除外)的巨大感知網絡,國外也有環境在線監控,但像我國這樣實現全國聯網的沒有,中國工程院院士鄔賀銓稱其為全球最大的物聯網,媒體更是稱其為世界第一的物聯網,這是中國應對環境污染、實施環境保護的偉大創造,是我國環保人發明的一個物聯網全新品類,作為國內環保基礎設施,目前國內各級環保機構的日常工作都離不開它。例如,正是依賴新一代環保物聯網監測的污染源大數據,實現了京津冀及周邊環境污染治理的精準化大規模督察督辦,近年來北京藍的回歸它發揮重要作用。

(2)充分體現了政府主導

中國環保物聯網起步于1999年推出的“污染源監測監控網”,而該網絡正是在當時的國家環保總局主導下完成的,而之后的網絡應用推廣、監測監控系統核心標準和核心結構的制定、國發軟件乃至國發平臺的推出,都是在國家環保機構的全力支持下完成的,迄今政府投入已逾500億元,充分體現了將環保物聯網建設成為國家環保基礎設施的決心。

(3)充分體現了企業是科技創新的主力

西安交通大學教授林宣雄博士是我國環保物聯網的始作俑者,早在物聯網概念提出的1999年,他就領導其團隊主持設計和實施了作為我國環保物聯網雛形的“污染源監測監控網”。林宣雄教授所在的西安交大長天軟件有限公司則是新一代環保物聯網的引領者,近20年來,公司以“持續改善生態環境,直至終極解決環境問題”為使命,一直致力于新一代環保物聯網的頂層規劃、關鍵技術攻關、平臺建設與重大應用。公司發明的長天長平臺,集聚了核心標準、核心結構、超結構等一系列突破性原創技術,是我國數字環保獨一無二的后操作系統,其地位堪比新一代環保物聯網的“中國芯”,是環保領域中不折不扣的國家核心技術,為我國在世界環保領域贏得了國際話語權。

■新一代環保物聯網的重大應用

新一代環保物聯網重大應用正在不斷推開,據不完全統計:13081家全部國控、16431家省控/市控污染源企業已納入全國聯網監控;基礎支撐平臺已經部署到了31個省,300個地市,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數穩定在近10000家;督察督辦需求呈現井噴式增長,已經覆蓋12個省的33個地市,2018年至少將擴大到京津冀及周邊地區、汾渭平原和長三角地區的80個城市;黑榜2016年開始發布,上榜企業總數382家;環境綜合指數覆蓋到了195個地市,每小時發布一次。

長天長平臺:數字環保后操作系統和新一代環保物聯網的“中國芯”

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

■長天長平臺:中國數字環保的后操作系統

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境的系統軟件,沒有操作系統的支持,任何應用程序都無法運行。

長天長平臺位于操作系統與環保行業應用系統之間,既是負責支撐環保應用程序運行環境的系統軟件,又是負責支撐環保應用程序快速開發的系統軟件,前者擔負的是操作系統角色,后者擔負的是研發平臺角色,但前者是第一位的,所以稱為環保行業后操作系統。那么,為什么長天長平臺要定位于如此底層的環保行業后操作系統?

“條塊交織”的環保行業組織體系,決定了中國環保數字化是一個復雜巨系統工程,環保物聯網建設的分散化、分置化現象無處不在,如果環保行業數字化建設不能提供行業后操作系統這樣一個統一的底層平臺,不管花多少錢,也無法將環保物聯網建成一個全國性收斂的數字環保基礎設施。環保后操作系統意味著嵌入其中的環保物聯網管理系統與收斂機制,在源頭上實現了固化,這相當于在每個節點(從生態環境部到地方環保廳局的所有環保機構)的信息系統中培植了來自母體的相同收斂基因。

■長天長平臺:新一代環保物聯網的“中國芯”

長天長平臺集聚了1NM1模型(環保行業數字化通用模型)、核心標準、核心結構、超結構等一系列數字環保領域的突破性創新,實現了五個統一(即約束機制統一、基礎資源統一、開放機制統一、收斂機制統一和運行環境統一)。五個統一給每個節點用戶帶來了巨大的價值,也給我國環保帶來了無與倫比的國際話語權,是國家級核心技術,堪稱新一代環保物聯網中的“中國芯”。

約束機制統一,意味著平臺通盤考慮了行政體系、權威標準(含核心標準)、國家法律法規、行業政策、地方政策等方面的外部約束力,大大簡化了每個節點數字化建設的復雜性;基礎資源統一意味著自帶大量基礎組件資源,大大提高了每個節點數字化建設的效率、效果、可靠性以及成功率,同時大大節省開發時間和開發成本;開放機制統一意味著平臺支撐網絡開放、應用開放和設備開放的一攬子網絡開放解決方案,用戶無需費心,就能實現節點內部高水平的信息共享、系統集成和用戶統一管理,以及跨層級、跨節點的數據上傳、數據下發、數據共享、數據交換、業務對接、業務合作和業務交流等;收斂機制統一意味著由分布式樹型網絡拓撲結構、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方案已經預制在平臺之中,每個節點用戶在數字化建設時,根本無需費心便可以達成收斂機制的完美實現;運行環境統一意味著平臺為每個節點用戶提供了一個統一的運行環境,提高了運行環境的可靠性、穩定性和可維護性。

長天長人的環保夢:引領構建終極解決環境問題的人人參與環保生態圈

人類環境面臨的挑戰是無與倫比的,沒有全民參與,環境難題不可能解決。只有人人愛護環境,人人監督污染,人人參與環保,才有可能最終解決。引領人人參與環保生態圈的構建,實現生態環境永續改善,解決人類環境問題是長天長人的夢想。

美好環境是每個人的需求,如果每個人發現污染就舉報,對環境質量不滿意就投訴,就會驅動政府加強污染監管和環境執法,也會驅動政府主動改善環境質量,同時會驅動污染源產生者治理污染和預防污染,政府和企業的這些行為則會驅動污染預防/污染治理產品/服務的提供。如果供應側能夠以先進的技術、低廉的成本高效解決污染的防治問題,就會驅動污染源企業更積極地引進清潔生產技術和污染治理設備,而這正是每個參與者愿意看到的,這又反過來驅動了每個參與者舉報和投訴的積極性,由此形成供需的良性循環,而且循環往復,永不間斷。需求者(消費者)和供應者(生產者)是構成生態圈的兩個核心主體,人人參與模式中的每個人,既是需求者(消費者),也是供應者(生產者)的驅動者,而且持續驅動“需求者——供應者”鏈條的良性循環和反復循環,由此繁衍出一個生生不息的生態圈。

基于長天長平臺規劃的人人參與環保生態圈實現路徑,如下圖:

圖中數字解釋:2G中的第一個3000,是國家、省級、地市級、區縣四級環保機構的總數,實際約3200余家,它們是作為新一代環保物聯網中的一個個節點進入環保生態圈的,代表政府,是主導力量;第二個3000,全國工業園區總數,它們與環保機構類似,作為一個個獨立節點進來,一定意義上也代表政府,也是主導力量。2B中的30萬,指首先進入污染源在線監控系統的大中污染源數量;300萬,小污染源數量,逐步進入在線監控系統;3000萬,散亂污微企業數量,逐步進入在線監控系統。2C中的14億,指進入環保生態圈的中國公眾,他們都將成為新一代環保物聯網海量網格的主人,同時他們也都是感知器,通過拍照、評價、投訴等方式為新一代環保物聯網提供環境與環保等相關的信息;72億,指將全球公民納入環保生態圈,這是長天長人的終極夢想。

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