數(shù)字孿生技術賦能智慧環(huán)保三維可視化系統(tǒng)平臺應用及發(fā)展

    引言

    近年來，隨著環(huán)境問題變得越來越突出，公眾對環(huán)境問題的關注也越來越多。采取合理有效的措施控制城市環(huán)境問題，已成為城市環(huán)境管理者面臨的新挑戰(zhàn)。但是，環(huán)境問題的形成是多種復雜因素共同作用的結果。傳統(tǒng)的人工檢查方法不僅難以真正從源頭上消除可能威脅到城市環(huán)境的各種問題，而且無法取得城市環(huán)境治理的積極效果。特別是在當前城市快速發(fā)展、治理機構多樣化、信息篩選復雜的時代，管理城市環(huán)境問題遇到了更多問題。

    智慧城市的發(fā)展以及數(shù)字孿生技術、人工智能(AI)、物聯(lián)網(wǎng)等“互聯(lián)網(wǎng)+”技術的廣泛普及為城市環(huán)境治理帶來了新的機遇。目前，在大中城市中，已經(jīng)基本形成了基于物聯(lián)網(wǎng)技術的城市環(huán)境監(jiān)測預警網(wǎng)絡，將大氣、水、固體廢物、噪聲甚至光污染納入控制范圍。但是，在智慧環(huán)保的推廣和應用中仍然存在一些突出的問題，值得城市管理者的重視和思考。

    1、智慧環(huán)保的概念和內涵

    智慧環(huán)保主要是指將大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、數(shù)字孿生技術和其他“互聯(lián)網(wǎng)+”思想和概念，與基于物聯(lián)網(wǎng)的智能軟硬件系統(tǒng)集成到基于傳統(tǒng)城市環(huán)境治理模型的城市環(huán)境治理中。為了提高城市環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的效率，需要改變城市環(huán)境污染的治理模式，并利用數(shù)字孿生信息平臺和智能系統(tǒng)優(yōu)化城市環(huán)境。

    1.1數(shù)字環(huán)保是智慧環(huán)保的基礎

    與傳統(tǒng)的城市環(huán)境治理模式相比，實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測設備的數(shù)字化和聯(lián)網(wǎng)是智能環(huán)保的基礎。為各種環(huán)境監(jiān)測傳感器安裝實時數(shù)據(jù)傳輸和預警設備，可以有效地實現(xiàn)目標區(qū)域的全天候無人值守環(huán)境監(jiān)測。一方面減輕了環(huán)保人員的檢查監(jiān)督壓力，另一方面也大大減輕了環(huán)保人員的檢查監(jiān)督壓力，降低了公司的非法盜竊的可能，防止各種可能導致環(huán)境過載的情況。

    1.2治理模式的智慧型是智能環(huán)保的重要特征

    在數(shù)字環(huán)境保護的基礎上，通過收集和整理城市中分布的眾多環(huán)境傳感器數(shù)據(jù)，將“互聯(lián)網(wǎng)+”技術和數(shù)字孿生技術應用于環(huán)境保護數(shù)據(jù)分析，利用云計算和大數(shù)據(jù)信息處理的優(yōu)勢，實現(xiàn)人工智能輔助的環(huán)境管理，調整城市環(huán)境治理模型以及對各種環(huán)境問題的計算機輔助響應，可以實現(xiàn)數(shù)字環(huán)境保護向智慧環(huán)境保護的轉變。此時，具體的環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測工作不需要太多的人工干預，環(huán)境保護人員的主要任務已經(jīng)完成了從檢查監(jiān)督向監(jiān)視監(jiān)督的過渡。

    1.3相互聯(lián)系和協(xié)調的環(huán)境治理概念是智慧環(huán)保的重點

    除了對外部硬件進行智能改造和升級外，改變城市環(huán)境保護與治理的思維方式也是智慧環(huán)保的核心。將最初不相關的各種環(huán)境問題，通過相關監(jiān)管機構有機地整合在一起，以實現(xiàn)信息的協(xié)調與聯(lián)系。借助先進的硬件和智能軟件，實現(xiàn)了城市環(huán)境治理的整合。只有通過協(xié)同思維來處理和解決各種城市環(huán)境問題，我們才能從根本上實現(xiàn)城市環(huán)境治理模式的轉變。

    2、中國智能環(huán)保的發(fā)展現(xiàn)狀

    作為智慧城市的重要組成部分，智慧環(huán)境保護是現(xiàn)實中智慧治理應用的具體體現(xiàn)。盡管早在2009年首次提出智能城市的概念時就試圖應用和推廣智能環(huán)保，但我國目前的應用還處于起步階段，以下總結了幾個方面的特征。

    2.1戰(zhàn)略規(guī)劃和總體框架已初具規(guī)模

    運用智慧的環(huán)保理念和數(shù)字孿生解決方案來解決城市環(huán)境問題，已在各級學術界和環(huán)保部門之間達成共識，環(huán)境信息化已成為主流。國家多項重要文件明確指出，智慧環(huán)境保護是我國解決環(huán)境問題的重要手段和方法。環(huán)境保護部和地方環(huán)境保護部門正在積極響應國家有關呼吁，更新設備和技術手段，加強環(huán)境信息建設。當前，國家和地區(qū)兩級智能環(huán)保的發(fā)展框架已初步形成。深圳、無錫、寧波、沈陽等許多城市已經(jīng)進入了智能環(huán)保的應用階段。中國智能環(huán)保的發(fā)展已初具規(guī)模，并逐漸進入廣泛應用的階段。

    2.2相關基礎設施的基本建設

    作為智慧環(huán)保的基礎設施，分布式環(huán)境傳感器系統(tǒng)已在我國大多數(shù)大中型城市和環(huán)境問題突出的城市中建立，取代了以前基于人工監(jiān)視的環(huán)境監(jiān)視站點。大部分城市基本建立了針對空氣污染、水質污染、固體廢物污染和噪聲污染的多信息環(huán)境自動監(jiān)測網(wǎng)絡，基本實現(xiàn)了24小時不間斷的綜合監(jiān)測和實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪繕恕?/P>

    2.3仍處于從“數(shù)字環(huán)�！钡健爸腔郗h(huán)�！钡倪^渡時期

    盡管我國城市環(huán)境保護和環(huán)境治理已經(jīng)基本實現(xiàn)硬件升級，已經(jīng)滿足了數(shù)字環(huán)境保護的相關技術標準和要求，但是智能環(huán)保的應用和實施仍然面臨許多問題。目前，環(huán)境保護部門從傳感器系統(tǒng)，報告平臺和交易管理平臺獲得的各種數(shù)據(jù)只能直觀地應用或經(jīng)過簡單分析，僅停留在業(yè)務數(shù)字化階段。如環(huán)保預警、深度分析和決策協(xié)助等高端數(shù)據(jù)應用功能尚未有效地應用于環(huán)境治理過程中。在城市環(huán)境治理的“智能”應用中仍有很大的改進空間。

    3、智慧環(huán)保治理解決方案

    智能環(huán)境保護是一個完整而全面的環(huán)境治理概念和操作系統(tǒng)，其解決方案包括許多不同的功能模塊。這些模塊共同致力于城市環(huán)境治理的實踐，并將城市環(huán)境治理帶入一個新的歷史時期。智慧環(huán)保數(shù)字孿生治理解決方案通常具有不同的形式，并根據(jù)不同的城市特征和功能要求集中在不同的城市，但基本上，它們都包括分布式環(huán)境傳感器系統(tǒng)、監(jiān)測和預警平臺以及環(huán)境報告系統(tǒng)、環(huán)境控制和處置模塊。

    3.1分布式環(huán)境傳感器系統(tǒng)

    分布式環(huán)境傳感器系統(tǒng)是智慧環(huán)保的眼睛、鼻子、耳朵和神經(jīng)末梢。通過在城市廣泛分布的各種環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測傳感器，系統(tǒng)可以使用網(wǎng)絡和通信線路將聲音、圖像和各種專業(yè)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)實時上傳到環(huán)境監(jiān)測部門的服務器，以進行后續(xù)的環(huán)境預警、監(jiān)督，為環(huán)境治理提供第一手資料。與傳統(tǒng)的人工環(huán)境監(jiān)測相比，分布式環(huán)境傳感器系統(tǒng)可以具有更廣泛的地理分布范圍和更多樣化的監(jiān)測類別。它的監(jiān)視功能不受時間和區(qū)域的限制，并且可以實現(xiàn)實時反饋、全面反饋和精確反饋。

    3.2監(jiān)測預警平臺和環(huán)境報告系統(tǒng)

    該系統(tǒng)可以通過公共報告和對環(huán)境傳感器傳輸?shù)母鞣N數(shù)據(jù)的初步分析，獨立地區(qū)分影響城市環(huán)境質量的各種環(huán)境問題，并向環(huán)境控制和處置中心提供有針對性的反饋，在信息篩選和信息傳遞中發(fā)揮了作用重要角色。由于智慧環(huán)保系統(tǒng)具有很高的智能度，因此該系統(tǒng)可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫中各種環(huán)境數(shù)據(jù)的預警值和安全上限，獨立地識別環(huán)境問題的嚴重性和預警級別，并提示相關工作人員采取應對措施。

    3.3環(huán)境控制與處置中心

    環(huán)境控制與處置中心是城市環(huán)境處置與治理的中心和大腦。在中心對各種信息進行總結和深入分析。借助大數(shù)據(jù)、云計算、（ztmapinfo）打造的數(shù)字孿生等技術，系統(tǒng)可以根據(jù)各種環(huán)境問題的性能和特征更準確地選擇各種預編譯計劃，供決策者選擇并提供分析數(shù)據(jù)和其他決策依據(jù)。在環(huán)境控制和處置中心的幫助下，城市環(huán)境治理變得更加科學和規(guī)范。智能控制與處置不僅符合城市環(huán)境治理本身的特點，而且可以有效避免人工決策的偏見和錯誤。

    3.4在線事務處理平臺

    該平臺是環(huán)境保護部門的在線辦公室，主要完成網(wǎng)上環(huán)境保護行政事務的處理，特別是各種環(huán)境保護審批、年度資格檢查和費用支付。平臺的建立和使用，可以有效轉移工作大廳的人員流動和業(yè)務壓力，還可以優(yōu)化環(huán)保行政審批的過程和時間，提高環(huán)保部門的工作效率。此外，通過對環(huán)境控制與處置中心的深入分析，在線平臺上獲得的交易處理信息數(shù)據(jù)還可以反映出城市環(huán)境治理的一些現(xiàn)象和問題，為環(huán)境決策者和環(huán)境管理者提供參考。

    在城市環(huán)境治理過程中，地方環(huán)保部門和相關管理人員可以根據(jù)當?shù)匦枨�，根�?jù)以上四個模塊，獨立調整和完善智慧環(huán)保解決方案，打造智慧城市。具有地方特色的環(huán)境保護管理體系。

    4、結束語

    現(xiàn)階段必須將智慧環(huán)境保護的相互聯(lián)系和協(xié)調的核心思想納入城市環(huán)境治理的實踐中，并從數(shù)字環(huán)境保護和信息化角度促進環(huán)境治理。只有真正建立面向人民和公共服務需求的城市環(huán)境治理網(wǎng)絡，才能將智慧環(huán)境保護的理念和措施付諸實踐并服務于人民。