5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能技術的不斷融合應用，催生了“智能垃圾分類”、“智能海綿城市”、“智能環(huán)衛(wèi)”、“無人駕駛清潔車”、“智能水務”等一系列與智能化相關的概念。“智能 ”備受業(yè)界關注。從過去使用傳統(tǒng)信息化技術實現(xiàn)的信息化，到現(xiàn)在應用數(shù)據(jù)智能技術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，端上芯片關鍵技術掌握缺乏，造成各類產(chǎn)品檔次較低，從而導致數(shù)字化基礎建設成本較高，進而影響智慧產(chǎn)業(yè)的升級發(fā)展。但可感知的服務平臺、監(jiān)測站點、設備、第三方運維服務仍將會是未來智慧產(chǎn)業(yè)大力發(fā)展的方向。邊緣計算、異構數(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)等技術體系的基礎上，形成了大型數(shù)字系統(tǒng)工程——“數(shù)字”。“數(shù)字”以為主要目的，可按全球、、省級、地市級等各層次監(jiān)控管理需求，將信息、網(wǎng)絡、自動控制、通訊等各類技術應用整合到同一系統(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，實現(xiàn)的數(shù)字化。
隨著“智慧地球”概念提出，人類希望更充分地應用各類數(shù)據(jù)智能技術以對各類信息進行感知、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、科學的響應，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”。“智慧”是“數(shù)字”的延伸與拓展。
二、環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)與市場
2.1 智慧產(chǎn)業(yè)規(guī)模及發(fā)展?jié)摿?/span>
現(xiàn)有數(shù)據(jù)顯示，2018年，我國智能產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模521億元，同比增長10.85%；2010-2018的8年間年復合增速達19.31%。2018年，我國前三季度的產(chǎn)業(yè)營收分別為2794億元、3896億元和3910億元。
與億萬級產(chǎn)業(yè)對比，并在政策支持下，智慧產(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產(chǎn)業(yè)細分市場
三、環(huán)境保護中數(shù)據(jù)智能技術應用概況
3.1 智慧智能技術應用框架
3.2智慧核心智能技術
傳感器技術：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：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，可以自由組網(wǎng)，路由和數(shù)據(jù)服務器之間采用GPRS、3G等更的通信技術進行通信。
遙感遙測：借助對電磁波敏感的儀器，在不與探測目標接觸的情況下，記錄目標物對電磁波的輻射、反射、散射等信息，揭示目標物的特征、性質及其變化的綜合探測技術，是未來獲取地球表面和深部時空信息的重要手段，也是智慧獲取基礎數(shù)據(jù)的重要來源。
云計算技術：是指網(wǎng)格計算、分布式計算、并行計算、效用計算、網(wǎng)絡存儲、虛擬化、負載均衡等傳統(tǒng)計算機技術和網(wǎng)絡技術發(fā)展融合的產(chǎn)物。以各類參數(shù)的云計算，可提供高性能持續(xù)性計算和存儲服務，并支撐各類信息化應用。
智能地理信息系統(tǒng)：采用多維GIS融合技術，將“時間維、空間維和仿真技術”相結合的GIS平臺，真正實現(xiàn)“物聯(lián)網(wǎng)前端感知、應用時態(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結合，打造面向行業(yè)的地理信息平臺，形象展示環(huán)境保護相關空間數(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、和實用三個特征，繼而以資源目錄為基礎，形成主題清晰的環(huán)境集市。
四、環(huán)境保護中數(shù)據(jù)智能技術應用場景及代表公司、解決方案與應用案例
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，從而確定灌溉量，達到效果。
AI 水資源：高頻美特利環(huán)境科技——芯片水質量監(jiān)測：物聯(lián)網(wǎng)感知水質自動監(jiān)測系統(tǒng)遠程、實時獲取水質監(jiān)測數(shù)據(jù)、在線儀表運行狀態(tài)、監(jiān)測預警與報警及自動監(jiān)測站概況等信息滿足芯片水的質量要求。
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、風力風向等數(shù)據(jù)進行多元數(shù)據(jù)融合分析、漁情預測、海洋氣象災害預警給出捕撈風險系數(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)智能技術應用局限性
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芯片的關鍵技術掌握缺乏，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)建設成本的在增加，進而影響智慧產(chǎn)業(yè)的升級發(fā)展。
六、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)挖掘將會融合各種異構數(shù)據(jù)進行挖掘且加強對各類非結構化數(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)及的服務平臺；監(jiān)測站點建設與設備制造；第三方運維服務；污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)；移動執(zhí)法系統(tǒng)和移動辦公。