在全球環(huán)境問題日益嚴峻的當下，環(huán)境監(jiān)測作為環(huán)境保護的基石，其重要性愈發(fā)凸顯。傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測手段在應對復雜多變的環(huán)境挑戰(zhàn)時，逐漸暴露出諸多局限性，如監(jiān)測精度受限、覆蓋范圍不足、數(shù)據(jù)處理滯后等。數(shù)字化技術的蓬勃興起，為環(huán)境監(jiān)測領域帶來了革命性的變革契機。

　　在數(shù)字經(jīng)濟與實體經(jīng)濟深度融合的背景下，環(huán)境監(jiān)測正經(jīng)歷從“經(jīng)驗驅(qū)動”向“數(shù)據(jù)智能”的歷史性跨越。我國生態(tài)環(huán)境部《“十四五”生態(tài)環(huán)境監(jiān)測規(guī)劃》明確指出，到 2025 年要實現(xiàn)“空天地一體化”監(jiān)測網(wǎng)絡覆蓋所有地級市，重點污染源自動監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸有效率需達 98% 以上。這種政策導向與物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算等技術成熟形成共振效應，推動環(huán)境監(jiān)測進入數(shù)字化新紀元。作為深耕智能制造、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化、 ESG 領域多年的人士，在深圳建設全球標桿城市、人工智能先鋒城市的進程中，我也見證著環(huán)境監(jiān)測從“人海戰(zhàn)術”向“智慧感知”的跨越，我深刻認識到，環(huán)境監(jiān)測數(shù)字化不僅是技術升級，更是治理體系的重構(gòu)。

　　一、環(huán)境監(jiān)測數(shù)字化的技術應用

         01 物聯(lián)網(wǎng)技術在環(huán)境監(jiān)測中的廣泛應用

　　物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術在中國環(huán)境監(jiān)測中已實現(xiàn)規(guī)?；瘧茫采w空氣、水質(zhì)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)五大領域，通過實時數(shù)據(jù)采集、智能分析和遠程調(diào)控，顯著提升了環(huán)境管理效率。

　　典型案例：

　　1、北京 “三監(jiān)” 聯(lián)動智慧體系

　　北京市生態(tài)環(huán)境局構(gòu)建的 “監(jiān)管 - 監(jiān)測 - 監(jiān)察”三監(jiān)聯(lián)動系統(tǒng)，部署 5700 余條道路塵負荷傳感器、以及出租車移動監(jiān)測設備、工地攝像頭等，結(jié)合衛(wèi)星遙感和 AI 算法，實現(xiàn) PM2.5 濃度空間分辨率達 50 米。執(zhí)法效率提升、提前預測污染峰值。[1]

　　2、深圳市中建南方環(huán)境股份有限公司推出無塵車間智能監(jiān)測系統(tǒng)

　　通過 100 個激光塵埃粒子計數(shù)器實時監(jiān)測 0.3-10μm 粒徑粒子，結(jié)合 FFU 智能調(diào)速控制，實現(xiàn)潔凈度動態(tài)管理。系統(tǒng)采用 RS485 協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，支持手動 / 自動模式切換，配備多級權(quán)限管理與安全防護(JWT 認證 + 防篡改機制)。預計可使 FFU 能耗降低 31%，年節(jié)省電費超 227 萬元，助力制造業(yè)打造高效、合規(guī)的智能生產(chǎn)環(huán)境。[2]

　　02 衛(wèi)星遙感與無人機監(jiān)測拓展環(huán)境監(jiān)測的空間維度

　　衛(wèi)星遙感與無人機監(jiān)測作為新興的環(huán)境監(jiān)測手段，以其獨特的優(yōu)勢，極大地拓展了環(huán)境監(jiān)測的空間維度，為全面、深入了解地球生態(tài)環(huán)境狀況提供了全新視角。衛(wèi)星遙感與無人機監(jiān)測的有機結(jié)合，構(gòu)建了“天 - 空 - 地”一體化的環(huán)境監(jiān)測體系，實現(xiàn)了對地球生態(tài)環(huán)境的全方位、多層次、立體化監(jiān)測。

　　典型案例：

　　1、重慶“天空地一體化”水域監(jiān)測

　　無人機高光譜傳感器(覆蓋 10 公里范圍)+ 衛(wèi)星遙感掃描。長江上游重點流域監(jiān)測效率提升 15 倍，人工巡查 1 個月工作量縮短至 2 天，2023 年發(fā)現(xiàn)非法排污事件 37 起。[3]

　　2、蘇州大運河污染治理

　　衛(wèi)星定量反演懸浮物濃度，鎖定污染區(qū)域，無人機航拍記錄排污口與違建碼頭。關?！吧y污”企業(yè) 26 家，拆除違建 13 萬㎡，水體總磷指標下降 42%。[4]

　　3、武漢秸稈焚燒監(jiān)測

　　高分衛(wèi)星熱源識別 + 無人機夜間巡航。2024 年監(jiān)測火點 2255 個，推動秸稈綜合利用率提升至 95%。[5]

　　03 數(shù)字孿生平臺應用

　　數(shù)字孿生平臺在環(huán)境監(jiān)測中的實時精準監(jiān)測、多源數(shù)據(jù)融合與分析、環(huán)境質(zhì)量預測與預警、可視化展示與決策支持、環(huán)境治理方案評估與優(yōu)化等方面具有相當重要的作用。

　　典型案例：深圳積極打造市區(qū)協(xié)同、統(tǒng)分結(jié)合的全市域時空信息平臺(CIM 平臺)，構(gòu)建統(tǒng)一城市時空底座?！吧鷳B(tài)大腦”數(shù)字孿生平臺可能會集成生態(tài)環(huán)境相關的各類數(shù)據(jù)，如空氣質(zhì)量、水質(zhì)、土壤狀況等，打破數(shù)據(jù)壁壘，實現(xiàn)多部門、多領域的數(shù)據(jù)共享，為生態(tài)環(huán)境的綜合管理提供全面的數(shù)據(jù)支持。

　　1、“1+11+N”體系：市級CIM 平臺作為核心樞紐，整合全市地上下、室內(nèi)外全要素時空數(shù)據(jù)，11 個區(qū)級平臺及 N 個行業(yè)級平臺實現(xiàn)專題能力拓展。

　　2、關鍵技術突破

　　(1)輕量化處理：采用傾斜攝影建模與 BIM 逆向建模技術，將重點片區(qū) 15 平方公里建筑模型精模接入平臺，支持移動端實時加載。

　　(2)物聯(lián)感知集成：部署 30 萬 + 物聯(lián)終端，將“雪亮工程”28 萬路攝像頭納入 CIM 平臺，實現(xiàn)城市運行狀態(tài)實時感知。

　　(3) 多源數(shù)據(jù)整合

　?、?環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡：集成空氣質(zhì)量站(PM2.5/ 臭氧)、水質(zhì)監(jiān)測浮標、土壤墑情傳感器等設備，覆蓋全市 2000+ 重點污染源。

　?、?數(shù)據(jù)治理機制：建立SZ-IFC 標準格式轉(zhuǎn)換體系，實現(xiàn)BIM 模型與GIS 數(shù)據(jù)無縫融合，支撐生態(tài)紅線動態(tài)監(jiān)管。

　　(4) 智能分析應用：

　　① 污染擴散模擬：基于 AI+ 深度學習算法，構(gòu)建大氣污染物擴散模型，預測精度達 85%，輔助制定精準管控方案。

　?、?水質(zhì)指紋溯源：通過紫外 - 可見光譜分析技術，建立 2000+ 種工業(yè)廢水光譜數(shù)據(jù)庫，

　　實現(xiàn)污染事件快速溯源。

　　(5) 應急指揮聯(lián)動：

　?、?臺風應對：CIM 平臺實時接入氣象、交通、水務數(shù)據(jù)，提前預測內(nèi)澇點，應急響應效率提升 50%。

　?、?污染事件處置：羅湖區(qū)通過“生態(tài)大腦”平臺聯(lián)動環(huán)保、城管部門，15 分鐘內(nèi)鎖定非法排污點，處置效率提升 3 倍。[6]

　　04 人工智能技術提升環(huán)境監(jiān)測的智能化水平

　　人工智能技術作為當今科技領域的皇冠明珠，在環(huán)境監(jiān)測中的應用正不斷拓展與深化，為提升監(jiān)測的智能化水平注入了強大動力。通過AI 技術重構(gòu)監(jiān)測流程，實現(xiàn)從“人海戰(zhàn)術”到“智慧感知”的躍升，智能分析決策、智能運維裝備、智能監(jiān)測網(wǎng)絡、智能預警處置、降低運維成本、提升數(shù)據(jù)利用率。

　　典型案例：

　　1、北京亦莊“城市運行大腦”，100 個小微站：實時監(jiān)測PM2.5 數(shù)據(jù)，超標區(qū)域自動標紅預警。無人巡邏車：搭載 8 參數(shù)大氣傳感器，24 小時監(jiān)測 VOCs 與臭氧。揚塵污染事件處置效率提升 40%，2024 年 PM2.5 年均濃度降至 28μg/m3。[7]

　　2、深圳環(huán)水集團：通過深水云腦正式接入 DeepSeek-R1(671B 滿血版)模型，深水云腦的 AI 算力與場景應用能力實現(xiàn)全面升級?！笆奈濉逼陂g，深圳環(huán)水集團超前布局“深水云腦”戰(zhàn)略，建成城市水務云化數(shù)字孿生智能體，落地水務云計算底座、智能能力中心及微服務應用平臺三大核心層，實現(xiàn)從源頭到龍頭、從小區(qū)到流域涉水事務智慧管控，支撐集團高品質(zhì)運營和創(chuàng)新發(fā)展。依托深水云腦，深圳環(huán)水集團加快技術要素融合，集成生成式AI、機器學習、計算機視覺算法等技術模塊，首創(chuàng)水務行業(yè)多模態(tài)AI 融合中樞，實現(xiàn)算法倉庫、模型訓練、智能決策的閉環(huán)技術體系;實現(xiàn)場景要素融合，構(gòu)筑人工智能+ 水務創(chuàng)新應用矩陣，打造全流程智能供水保障、智能供水調(diào)度、城市積水內(nèi)澇識別、智慧廠站、智享服務等跨部門、跨系統(tǒng)的綜合智能場景應用。[8]

　　3. 杭州市余杭區(qū) EFC 智能水質(zhì)自動站：目前杭州市首套智能化運維的水質(zhì)自動監(jiān)測站。該站點由移動機器人、視頻監(jiān)控器、智能運維管理平臺以及配套自動監(jiān)測儀器組成，融合了智能傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等多項技術。以智能機器人為載體，人工智能技術為核心，創(chuàng)新了運維全流程管理模式，能夠替代人工實現(xiàn)全天候監(jiān)控、智能巡檢、試劑更換、質(zhì)控核查、參數(shù)核查等多項運維工作。[9]

　　二、環(huán)境監(jiān)測數(shù)字化面臨的挑戰(zhàn)

         01技術成本與設備更新問題

　　環(huán)境監(jiān)測數(shù)字化轉(zhuǎn)型需要大量的資金投入，用于購置先進的監(jiān)測設備、建設數(shù)字化監(jiān)測平臺以及開展相關技術研發(fā)。數(shù)字化傳感器、物聯(lián)網(wǎng)設備、衛(wèi)星遙感系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)分析軟件等的購置成本高昂，對于一些經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)的環(huán)境監(jiān)測部門而言，難以承擔如此巨大的資金壓力。

　　02 數(shù)據(jù)安全與隱私保護風險

　　在環(huán)境監(jiān)測數(shù)字化過程中，大量的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)涉及國家環(huán)境安全、企業(yè)商業(yè)機密以及個人隱私等敏感信息。數(shù)據(jù)安全與隱私保護面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。

　　在數(shù)據(jù)傳輸過程中，若網(wǎng)絡安全防護措施不到位，數(shù)據(jù)可能面臨被竊取、篡改、泄露的風險。一些不法分子可能通過網(wǎng)絡攻擊手段，入侵環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡，竊取重要的監(jiān)測數(shù)據(jù)，用于非法目的，如惡意炒作環(huán)境問題、干擾企業(yè)正常生產(chǎn)經(jīng)營、危害國家環(huán)境安全等。

　　在數(shù)據(jù)存儲環(huán)節(jié)，若數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)存在漏洞或安全隱患，也可能導致數(shù)據(jù)泄露。部分環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)可能包含企業(yè)的生產(chǎn)工藝、排污情況等商業(yè)機密信息，以及個人的地理位置、健康信息等隱私信息，一旦泄露，將給企業(yè)和個人帶來嚴重的損失。

　　03 技術標準與規(guī)范不統(tǒng)一

　　當前，環(huán)境監(jiān)測數(shù)字化領域的技術標準與規(guī)范尚未完全統(tǒng)一，不同廠家生產(chǎn)的監(jiān)測設備在數(shù)據(jù)格式、接口標準、測量方法、質(zhì)量控制等方面存在差異，這給監(jiān)測數(shù)據(jù)的集成、共享與互操作性帶來了極大的困難。

　　在多源數(shù)據(jù)融合分析時，由于數(shù)據(jù)標準不一致，難以準確地對不同來源的數(shù)據(jù)進行對比、整合與分析，影響了數(shù)據(jù)分析的準確性與可靠性。在構(gòu)建區(qū)域環(huán)境監(jiān)測大數(shù)據(jù)平臺時，需要整合來自不同廠家、不同類型的監(jiān)測設備的數(shù)據(jù)，但由于數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一，需要花費大量的時間和精力進行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、接口適配以及數(shù)據(jù)質(zhì)量校準等工作，增加了平臺建設的難度與成本。

　　技術標準與規(guī)范的不統(tǒng)一也不利于監(jiān)測設備的質(zhì)量控制與市場監(jiān)管。一些不符合標準的監(jiān)測設備可能流入市場，導致監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊，影響了環(huán)境監(jiān)測的科學性與權(quán)威性。因此，加快制定和完善環(huán)境監(jiān)測數(shù)字化領域的統(tǒng)一技術標準與規(guī)范，已成為推動環(huán)境監(jiān)測數(shù)字化健康發(fā)展的當務之急。

　　04 專業(yè)人才短缺

　　環(huán)境監(jiān)測數(shù)字化的發(fā)展，對專業(yè)人才提出了更高的要求。需要既懂環(huán)境科學與工程知識，又掌握數(shù)字化技術(如物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、衛(wèi)星遙感等)的復合型專業(yè)人才。然而，目前這類專業(yè)人才短缺的問題較為突出。

　　一方面，傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測專業(yè)人才在數(shù)字化技術方面的知識儲備相對不足，難以熟練運用先進的數(shù)字化監(jiān)測設備與技術進行環(huán)境監(jiān)測工作，無法充分發(fā)揮數(shù)字化監(jiān)測技術的優(yōu)勢。另一方面，數(shù)字化技術專業(yè)人才對環(huán)境監(jiān)測業(yè)務的了解相對有限，在開發(fā)與應用環(huán)境監(jiān)測數(shù)字化技術時，可能無法充分考慮環(huán)境監(jiān)測的實際業(yè)務需求，導致技術與業(yè)務脫節(jié)。

　　三、應對環(huán)境監(jiān)測數(shù)字化挑戰(zhàn)的建議

         01建立多元化資金及技術投入機制，構(gòu)建全生命周期設備管理體系

　　1、設立國家環(huán)境監(jiān)測數(shù)字化專項基金及產(chǎn)業(yè)孵化基金，按“東部地區(qū)自主創(chuàng)新 + 中西部地區(qū)定向扶持”原則分配資金，對環(huán)境大數(shù)據(jù)分析、智能傳感器等領域初創(chuàng)企業(yè)給予優(yōu)先投資。

　　2、參考德國 “工業(yè) 4.0 創(chuàng)新券”經(jīng)驗，向中小環(huán)保企業(yè)發(fā)放“數(shù)字化升級券”，支持其采購國產(chǎn)低空遙感設備、微型水質(zhì)傳感器等輕量化技術產(chǎn)品。

　　02 產(chǎn)業(yè)生態(tài)共建策略

　　1、建立“政產(chǎn)學研用”聯(lián)合體

　　借鑒德國弗勞恩霍夫模式，在長三角、珠三角等產(chǎn)業(yè)集群區(qū)，推動成立環(huán)境智能裝備創(chuàng)新中心，重點突破環(huán)境大數(shù)據(jù)分析、智能裝備可靠性等共性技術。弗勞恩霍夫模式的本質(zhì)是“制度設計驅(qū)動技術突破”，需構(gòu)建“需求牽引- 資源整合- 利益共享”的良性循環(huán)。

　　1.1 矩陣式管理：設立技術領域聯(lián)盟(智能制造、光子學等)，打破研究所行政壁壘，實現(xiàn)跨機構(gòu)資源整合。

　　1.2 “三三制”資金結(jié)構(gòu)：政府基礎研究經(jīng)費(33%)、競爭性項目經(jīng)費(33%)、企業(yè)合同經(jīng)費(33%)，形成" 基礎研究 - 應用開發(fā) - 產(chǎn)業(yè)化 " 閉環(huán)。

　　1.3 專利共享機制：研究所與產(chǎn)業(yè)界按“基礎專利歸研究所、應用專利歸企業(yè)”原則分配權(quán)益，加速技術商業(yè)化。

　　1.4 中試基地建設：在長三角、珠三角等產(chǎn)業(yè)集群區(qū)布局智能制造中試線，縮短從實驗室到量產(chǎn)的周期 。

　　1.5 產(chǎn)業(yè)層：聯(lián)合華為、大疆、比亞迪等龍頭企業(yè)成立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，覆蓋環(huán)境監(jiān)測設備制造商、環(huán)保服務商、云計算平臺企業(yè)。

　　2、完善人才梯隊建設

　　推動大學開設“智能制造與環(huán)境工程”交叉學科，實施“卓越工程師”培養(yǎng)計劃，定向輸送復合型人才。

　　2.1 人才雙聘制：高校教授保留教職同時擔任創(chuàng)新中心首席科學家，企業(yè)工程師帶薪參與研發(fā)項目。

　　2.2 人才流動機制：40% 研究人員為高校在讀學生，科研人員每 3-5 年需輪換至企業(yè)，確保技術雙向流動。

　　2.3 人才引育工程: 實施“卓越工程師計劃”：在相關高校開設“環(huán)境智能裝備”微專業(yè)，聯(lián)合培養(yǎng)碩士 / 博士 100 人 / 年。

　　2.4 國際人才社區(qū)建設：在深圳前海、河套、珠海橫琴等地設立海外專家工作站，提供住房補貼等優(yōu)惠 。

　　03 制度保障體系構(gòu)建

　　1、制定統(tǒng)一技術標準

　　制定《智能環(huán)境監(jiān)測設備技術規(guī)范》《邊緣計算設備可靠性分級標準》等涵蓋數(shù)據(jù)接口、通信協(xié)議、安全認證等核心指標。

　　2、建立概念驗證中心

　　提供首臺套樣機試制、小批量生產(chǎn)服務，單個項目最高支持 500萬元。

　　3、創(chuàng)新監(jiān)管服務模式

　　試點“監(jiān)管沙盒”機制，對環(huán)境監(jiān)測 AI 算法進行透明化審查。建立“紅黃藍”三級風險預警制度，確保技術應用合規(guī)可控。

　　四、結(jié)語：邁向數(shù)智共生新范式

　　環(huán)境監(jiān)測數(shù)字化是一場重塑環(huán)境治理范式的深刻變革，其成效彰顯著技術創(chuàng)新的力量，挑戰(zhàn)則考驗著治理體系的智慧。作為產(chǎn)業(yè)實踐者，站在全球數(shù)字化轉(zhuǎn)型的歷史節(jié)點，我們既要以“數(shù)字技術 + 生態(tài)價值”雙輪驅(qū)動，突破技術瓶頸、夯實數(shù)據(jù)根基;更要清醒認識數(shù)據(jù)安全、算法公平等深層挑戰(zhàn)。我們要以“制度創(chuàng)新 + 人才培育”協(xié)同發(fā)力，構(gòu)建包容共享的發(fā)展生態(tài)。未來，隨著量子計算、AI 等新一代技術的滲透，環(huán)境監(jiān)測將向 “全要素智能感知、全流程自動決策、全周期閉環(huán)管理”的高階形態(tài)演進。唯有以系統(tǒng)思維統(tǒng)籌技術突破與制度創(chuàng)新，才能讓數(shù)字化真正成為撬動環(huán)境治理能力現(xiàn)代化的杠桿，為守護綠水青山、實現(xiàn)人與自然和諧共生的現(xiàn)代化提供堅實支撐。

參考文獻、新聞 :

[1] 新浪新聞、勞動午報，北京打造生態(tài)環(huán)境“三監(jiān)”聯(lián)動大模型。

[2] 深圳市中建南方環(huán)境股份有限公司。

[3] 央視網(wǎng)，無人機巡航、衛(wèi)星遙感、大數(shù)據(jù)共享 智慧監(jiān)測“神器”助力環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡建設。

[4] 新浪新聞、中國環(huán)境網(wǎng)，無人機取證與衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)相互印證，這起案件證據(jù)鏈條完整嚴密。

[5] 搜狐新聞，科技助力湖北污染防治：探索衛(wèi)星遙感與無人機監(jiān)測新篇章。

[6] 深圳市人民政府辦公廳，《深圳市數(shù)字孿生先鋒城市建設行動計劃(2023)》。

[7] 北京經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)管理委員會，用活用好“人工智能 +” 北京亦莊探索生態(tài)環(huán)境治理“數(shù)智”模式。

[8] 深圳市國資委，DeepSeek 助力這兩家市屬國企“智能升級”。

[9] 余杭時報，地上機器人運維 天上無人機巡檢 智能化設備賦能余杭生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作。

本文專家特邀——

中國智慧城市專家委員會 首席物聯(lián)網(wǎng)專家，

《大灣區(qū) ESG企業(yè)評選》組委會創(chuàng)會執(zhí)行委員、評審委員 喻波

2025《大安全產(chǎn)業(yè)數(shù)字化調(diào)研報告》同步更新中

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