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從過去使用傳統(tǒng)信息化技術(shù)實現(xiàn)的環(huán)保信息化，到現(xiàn)在應(yīng)用數(shù)據(jù)智能技術(shù)更好地分析海量跨地域、跨行業(yè)的環(huán)境信息，實現(xiàn)海量環(huán)境數(shù)據(jù)存儲、實時處理、深度挖掘和模擬分析，我們可以預(yù)見未來環(huán)境保護的“智能”不止于此。

但現(xiàn)階段用于采集環(huán)境數(shù)據(jù)的傳感器性能穩(wěn)定性差，無線可感知能力與無線傳輸水平較低，端上芯片關(guān)鍵技術(shù)掌握缺乏，造成各類環(huán)保產(chǎn)品檔次較低，從而導(dǎo)致環(huán)保數(shù)字化基礎(chǔ)建設(shè)成本較高，進而影響智慧環(huán)保產(chǎn)業(yè)的升級發(fā)展。

但可感知的全方位環(huán)保服務(wù)平臺、監(jiān)測站點、設(shè)備、第三方運維服務(wù)仍將會是未來智慧環(huán)保產(chǎn)業(yè)大力發(fā)展的方向。邊緣計算、異構(gòu)數(shù)據(jù)挖掘也將是以后環(huán)境保護中數(shù)據(jù)智能技術(shù)研發(fā)的重點。

一、 環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)背景

近年來，環(huán)境保護領(lǐng)域在數(shù)字地球、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、環(huán)境管理與決策支持系統(tǒng)等技術(shù)體系的基礎(chǔ)上，形成了大型數(shù)字系統(tǒng)工程——“數(shù)字環(huán)?！薄！皵?shù)字環(huán)保”以環(huán)保為主要目的，可按全球、國家、省級、地市級等各層次環(huán)保監(jiān)控管理需求，將信息、網(wǎng)絡(luò)、自動控制、通訊等各類技術(shù)應(yīng)用整合到同一系統(tǒng)平臺中，進行數(shù)據(jù)匯集、信息處理、決策支持、信息共享等服務(wù)，實現(xiàn)環(huán)保的數(shù)字化。

隨著“智慧地球”概念提出，人類希望更充分地應(yīng)用各類數(shù)據(jù)智能技術(shù)以對各類環(huán)保信息進行感知、整合、分析，以作出對環(huán)境治理與自然保護需求更及時、智能、科學(xué)的響應(yīng)，以更加精細和動態(tài)的方式實現(xiàn)環(huán)境管理和決策的“智慧”?！爸腔郗h(huán)?！笔恰皵?shù)字環(huán)?！钡难由炫c拓展。

二、環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)與市場

2.1 智慧環(huán)保產(chǎn)業(yè)規(guī)模及發(fā)展?jié)摿?/p>

現(xiàn)有數(shù)據(jù)顯示，2018年，我國智能環(huán)保產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模521億元，同比增長10.85%;2010-2018的8年間年復(fù)合增速達19.31%。2018年，我國環(huán)保前三季度的產(chǎn)業(yè)營收分別為2794億元、3896億元和3910億元。

與億萬級環(huán)保產(chǎn)業(yè)對比，并在政策支持下，智慧環(huán)保產(chǎn)業(yè)還有很大的發(fā)展空間。

2.2 環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)鏈

2.3環(huán)保產(chǎn)業(yè)細分市場

三、環(huán)境保護中數(shù)據(jù)智能技術(shù)應(yīng)用概況

3.1 智慧環(huán)保智能技術(shù)應(yīng)用框架

3.2智慧環(huán)保核心智能技術(shù)

傳感器技術(shù)：環(huán)境傳感器主要包括土壤溫度傳感器、空氣溫度和濕度傳感器、蒸發(fā)傳感器、降雨傳感器、照明傳感器、風(fēng)速和方向傳感器等。采集數(shù)據(jù)類型包括空氣溫濕度、土壤溫濕度、CO2 濃度、光照強度、水中溫度、水中的氨氮、溶解氧濃度和 pH 值等。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：各個環(huán)境數(shù)據(jù)采集器之間以及采集器和路由之間采用無線ZigBee 技術(shù)，可以自由組網(wǎng)，路由和數(shù)據(jù)中心服務(wù)器之間采用GPRS、3G等更先進的通信技術(shù)進行通信。

遙感遙測：借助對電磁波敏感的儀器，在不與探測目標(biāo)接觸的情況下，記錄目標(biāo)物對電磁波的輻射、反射、散射等信息，揭示目標(biāo)物的特征、性質(zhì)及其變化的綜合探測技術(shù)，是未來獲取地球表面和深部時空信息的重要手段，也是智慧環(huán)保獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的重要來源。

云計算技術(shù)：是指網(wǎng)格計算、分布式計算、并行計算、效用計算、網(wǎng)絡(luò)存儲、虛擬化、負載均衡等傳統(tǒng)計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。以環(huán)保各類參數(shù)的環(huán)保云計算，可提供高性能持續(xù)性計算和存儲服務(wù)，并支撐各類環(huán)保信息化應(yīng)用。

智能地理信息系統(tǒng)(GIS)：采用多維GIS融合技術(shù)，將“時間維、空間維和仿真(VR)技術(shù)”相結(jié)合的三維GIS平臺，真正實現(xiàn)“物聯(lián)網(wǎng)前端感知、應(yīng)用時態(tài)分析、管理虛擬仿真、多維GIS空間分析”一體化的GIS，將環(huán)境信息與地理信息的全面結(jié)合，打造面向環(huán)保行業(yè)的地理信息平臺，形象展示環(huán)境保護相關(guān)空間數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)挖掘：發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中有用模式的過程，通過大量觀測數(shù)據(jù)的處理來確定數(shù)據(jù)的趨勢和模式，具有未知、有效和實用三個特征，繼而以資源目錄為基礎(chǔ)，形成主題清晰的環(huán)境集市。

四、環(huán)境保護中數(shù)據(jù)智能技術(shù)應(yīng)用場景及代表公司、解決方案與應(yīng)用案例

AI+水資源：丹麥DHIGRAS——土地蒸騰率測量：使用特定算法、光學(xué)和熱衛(wèi)星數(shù)據(jù)，測定土壤和植物表面水汽蒸發(fā)量，從而確定有效灌溉量，達到最佳效果。

AI+水資源：高頻美特利環(huán)境科技——芯片水質(zhì)量監(jiān)測：物聯(lián)網(wǎng)感知水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)遠程、實時獲取水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)、在線儀表運行狀態(tài)、監(jiān)測預(yù)警與報警及自動監(jiān)測站概況等信息滿足芯片水的質(zhì)量要求。

AI+垃圾處：BHS——垃圾智能分揀：采用計算機視覺系統(tǒng)識別材料，并使用人工智能進行分類，分辨出同材質(zhì)垃圾之間的差別進行針對性識別，最終用機械臂拾取特定材料，從而實現(xiàn)垃圾分類的目的。

AI+動物保護：阿里巴巴——海洋漁區(qū)漁情監(jiān)測：綜合海洋環(huán)境數(shù)據(jù)、漁船行駛軌跡數(shù)據(jù)、漁業(yè)捕撈生產(chǎn)數(shù)據(jù)、降水量、風(fēng)力風(fēng)向等數(shù)據(jù)進行多元數(shù)據(jù)融合分析、漁情預(yù)測、海洋氣象災(zāi)害預(yù)警最后給出捕撈風(fēng)險系數(shù)，漁區(qū)捕獲概率，給出漁民決策建議等。

五、環(huán)境保護中數(shù)據(jù)智能技術(shù)應(yīng)用局限性

5.1傳感器性能穩(wěn)定性差，且無線可感知能力與無線傳輸水平較低，并且大多應(yīng)用在于研究院所參與推動的項目中，大規(guī)模使用需要降低成本，且暴露在自然環(huán)境下壽命短，維護成本高。

5.2 類似于RFID芯片的關(guān)鍵技術(shù)掌握缺乏，造成產(chǎn)品檔次較低，限制物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，從而造成物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)成本的在增加，進而影響智慧環(huán)保產(chǎn)業(yè)的升級發(fā)展。

六、環(huán)保產(chǎn)業(yè)智能化發(fā)展趨勢

6.1 作為物聯(lián)網(wǎng)熱門技術(shù)之一，邊緣計算部署將會規(guī)模化發(fā)展;對于數(shù)據(jù)挖掘?qū)诤细鞣N異構(gòu)數(shù)據(jù)進行挖掘且加強對各類非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行開采，交互式發(fā)現(xiàn)及知識維護更新。

6.2 細分環(huán)保產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)將迎來新的發(fā)展機遇：可感知的信息系統(tǒng)及全方位的服務(wù)平臺;監(jiān)測站點建設(shè)與設(shè)備制造;第三方運維服務(wù);污染源在線監(jiān)測系統(tǒng);環(huán)保移動執(zhí)法系統(tǒng)和移動辦公。