中国环保物联网应用白皮书
中国电子信息产业发展研究院 赛迪顾问股份有限公司（HK08235） 摘要
多年来，我国积极实施可持续发展战略，将环境保护放在重要的战略位置，不断加大解决环境问题的力度，并取得了明显成效。但由于产业结构和布局仍不尽合理，污染防治水平仍然较低，环境监管制度尚不完善等原因，环境保护形势依然十分严峻。为深入贯彻落实科学发展观，加快推动经济发展方式转变，提高生态文明建设水平，2011年10月17日，国务院发布了《国务院关于加强环境保护重点工作的意见》，提出要全面提高环境保护监督管理水平，着力解决影响科学发展和损害群众健康的突出环境问题，并改革创新环境保护体制机制，其中明确提出通过“加强物联网在污染源自动监控、环境质量实时监测、危险化学品运输等领域的研发应用，推动信息资源共享”，从而不断增强环境保护能力。
物联网是继互联网之后的又一次信息技术革命，而环境保护是物联网技术应用的典型领域，物联网应用成为推动环境管理升级、培育和发展战略性新型环保产业的重要手段，对促进我国环保事业的发展具有重要且深远的意义。“十二五”将是环保信息化建设从量变到质变的关键时期，为了集中研究目前污染源自动监控等物联网建设与应用过程中的困惑，提出对策建议，引导环保信息化在“十二五”期间沿着科学的路径良性发展，赛迪顾问基于长期对环保信息化的研究积累，经过对地方环保部门，典型解决方案供应商的深入调研，邀请来自环保部门、物联网、生态保护等不同领域的多位专家参与其中，并得到《国控重点污染源自动监控能力建设项目》负责人、环境保护部环境监察局管理处杨子江处长以及刘伟博士、高雷利先生的大力支持，最终形成以下研究观点。
1、物联网应用对中国环保事业具有深远影响：环保物联网应用能够提升环境保护乃至经济与社会发展决策能力，提高环境的民生服务能力、促进社会和谐，促进环境保护管理模式革新与环保效能的倍增。
2、环保物联网建设与应用在近几年大规模投入的同时呈现四大特点：一是传感器种类多、数据多源异构、技术综合等导致建设和应用的高复杂性与高难度；二是信息服务范围要求打破地域限制，对信息资源整合共享提出高要求；三是业务的特殊性和高度专业性对传感设备与技术提出挑战；四是环保物联网建设与应 用需要政企共同投入、社会各方共同参与。
3、污染源自动监控系统对于物联网在环保领域应用具有重大的突破与创新意义：建立了一整套部、省、市三级上下联通、纵向延伸、横向共享的环保物联网体系，促进了环境管理手段创新，提升了环保部及省、市级环保部门信息化项目管理能力，带动了环保产业大发展和科技创新。但这一全国性项目只是环保物联网应用跨出的第一步，还存在监控范围比较窄，传感器技术不成熟、成本高等诸多问题，后续需要继续加强应用推广，从点源监控扩展到污染面监控。同时，需要继续创新管理机制，提升企业参与积极性，将监控、管理与服务融为一体。
4、经过过去几年的大力建设，各地环保物联网应用已有不少优秀经验值得借鉴：江苏省按照统一标准、统一平台的思路，整合环保应用；山东省注重污染源自动监控数据应用，积极探索管理新思路、新方法，严格数据审核、推动数据应用；内蒙古自治区技管结合、统筹发展，启动环境应急；山西省全面监控、优化流程、强化环保执法；浙江省嘉善县通过实时监控、全面分析，积极支持环保决策。
5、当前环保物联网建设面临诸多困惑与问题：对环保物联网建设的条件、作用及建设与运维模式等认识不足，环保物联网建设缺乏有效的统筹规划，物联网应用范围与环保工作需要有较大差距，管理机制与环保物联网应用需求不匹配，支撑环保物联网应用的产业链建设不成熟，人才质与量都与环保物联网建设与应用需求存在较大差距等。
6、未来中国环保物联网应用将呈现五大远景：环保物联网应用将以服务为根本理念全面展开；建立起信息共享机制，支撑跨区域协同应用与统筹管理、决策；通过环保与相关领域物联网关联应用，支撑城市环境和经济协调发展；全国各地加强废气、废水等资源的利用，促进循环经济建设；环境监控由点及面、全方位满足环境监测、控制、治理的需要。
赛迪顾问面向当前环保物联网应用困惑，提出如下建议：一是要重视环保物联网应用，将其作为环保发展的基本支撑和关键环节；二是要注重统筹规划与顶层设计，明确环保物联网建设方向与路径；三是要加强数据挖掘、充分发挥数据价值；四是要完善标准规范、改善数据质量和应用效果；五是要构建第三方服务体系，支撑环保物联网应用科学健康发展；六是要建立资金保障机制，确保环保 物联网应用可持续；七是要明确建设与应用主体，充分发挥各方积极性；八是要立足环保物联网应用，培育壮大相关产业，加强人才储备。
中国环保物联网应用白皮书
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第一章 环保物联网的定义与内涵
一、物联网定义
物联网，顾名思义就是物物相连的互联网，是指通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合，形成一个巨大网络，实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。
从技术架构上来看，物联网分为感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器及传感器网关构成，主要功能是识别物体和采集信息；网络层由各种私有网络、互联网、电信网、广播电视网等组成，主要功能是传递和处理感知层获取的信息；应用层是物联网和用户的接口，与行业需求相结合以实现物联网的智能应用。
二、环保物联网定义
环保物联网是物联网技术在环保领域的智能应用，通过综合应用传感器、全球定位系统、视频监控、卫星遥感、红外探测、射频识别等装置与技术，实时采集污染源、环境质量、生态等信息，构建全方位、多层次、全覆盖的生态环境监测网络，推动环境信息资源高效、精准的传递，通过构建海量数据资源中心和统一的服务支撑平台，支持污染源监控、环境质量监测、监督执法及管理决策等环保业务的全程智能，从而达到促进污染减排与环境风险防范、培育环保战略性新型产业、促进生态文明建设和环保事业科学发展的目的。
环保物联网应用的总体架构包括用户层、应用层、支撑层、传输层和感知层。其中，用户层是环保物联网应用面向的最终用户，包括环保管理、监测、研究等相关部门，污染物排放、污染治理等企业和社会机构，以及社会公众。应用层包括环保物联网应用门户和业务应用系统，门户为环保物联网各类用户提供所需服务和资源的入口和交互界面，应用系统涉及环境质量监测、污染源监控、环境风
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险应急处理、综合管理和服务等。支撑层包括IT基础设施和环保物联网应用统一支撑平台，依托基础设施和软件服务，实现共性应用功能的构造。传输层由环保政务专网、电信网、互联网、广播电视网等构成，支持环境信息在环保部门间的传递。感知层主要通过多种环境监测设备实现环境质量和污染源等相关监测信息的采集。
图1 环保物联网总体架构图
用户层政府环保部门企业和社会机构社会公众管理、决策门户应急指挥门户企业服务门户公众服务门户监督执法应用层饮用水流域空气质污染源工况在在线视环境风环境事辐射物监测水环境量监测监控线监控频监控险预警件应急监控…管理决策感知环保应用支撑平台在线监控支撑层数据编码服务预测预警智能分析辅助决策模拟仿真…智能控制…空间信息服务物联基础数据服务信息接入服务信息目录服务信息交换服务信息共享服务IT基础设施传输层环保政务网电信网互联网…有线电视网感知层传感器卫星定位视频采集…声音采集移动终端大气监测设备水质监测设备噪声监测设备视频监控设备应急监测车、船…
资料来源：赛迪顾问
2011，09
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第二章 物联网应用对中国环保事业的深远影响
发展以物联网为代表的新一代信息技术有利于加快经济发展方式转变、促进经济结构调整，对国民经济发展意义重大。因此，开展物联网研究和进行物联网建设逐渐成为政府和社会的共识。在环保领域，物联网建设与应用成为推动环境管理升级、培育和发展战略性新型环保产业的重要手段，对促进我国环保事业的发展已经并将继续产生深远影响。
一、将促进环境保护管理模式革新与环保效能倍增
通过环保物联网应用，能够对环境质量、污染要素进行实时监测、过程监控，将环保管理模式由事后处理为主转向事前预防为主，由粗放式监管转向精细化监管，由单纯政府监督扩大到政府、企业、社会公众共同参与。因此，环保物联网应用不仅是一种新型技术手段的应用，而是新技术应用推动了环保体系从理念、方法等机制多个层面的变革创新。这一管理模式的革新不仅提升了环保效率，而且使环保效能倍增。
二、将提升环境保护乃至经济与社会发展决策能力
通过环保物联网的建设与应用，可以实现对水、气、声、土壤、生态等环境要素由点到面的监测，及时、全面的获取环境质量、污染源、环境风险等方面的信息，实现对环境保护总量核算、环境执法、环评指标制定、生态保护等业务的支撑，提升环境管理决策能力，促进环保事业科学发展。此外，通过环保和经济社会其他领域物联网应用关联，能够全面提升经济与社会发展的决策能力，如通过将环保污染监控信息预测分析与城市环境承载力相关联，可为经济结构调整与招商引资标准提供有力支撑，将环保物联网监控信息与社会卫生相关联，可为疾病防疫提供有力支撑，真正实现环保能力与经济社会可持续发展需要相匹配。
三、将提高环境的民生服务能力，促进社会和谐
环境保护工作的根本理念是服务，服务经济发展、服务民生改善。通过环保
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物联网的建设与应用，实时监测和分析环境要素，能够为企业改善生产工艺、节能降耗服务，促进污染减排，优化经济发展环境。同时，环保物联网的应用可促进信息公开，方便群众办事，更好的为社会公众服务。此外，环保物联网通过和其他物联网有效协同丰富数据来源，扩大服务范围，如与食品检测系统协同保证食品安全，与城市管理系统结合支持改进城市环境质量、排查环境风险等，进而促进环保和城市发展相协调，与经济发展相适应，促进社会和谐。
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