FABIE观察丨AI+环保产业

1发布 · 2021-01-12 17:27 39

AI+环保,智慧环保未来之星

FABIE说



2020年10月14日,习近平总书记在深圳经济特区建立40周年庆祝大会上发表重要讲话,总结了40年来深圳经济特区实现的五大历史性跨越、积累的十条宝贵经验,其中一条是“必须践行绿水青山就是金山银山的理念,实现经济社会和生态环境全面协调可持续发展。”“金山银山,更要绿水青山”,近年来,我国高度重视环境污染问题,投了大量的人力和资金成本来进行大气污染治理,在系列政策的大力扶持下,我国将实现从“数字环保”到“智慧环保”的跨越,“环保+人工智能”已是大势所趋,人工智能的应用影响整个环保产业链,从污染的产生、发展到减排,都可以通过人工智能的参与和全面大数据的分析提升其效率和效果。人工智能如何赋能环保产业,智慧环保产业存在哪些问题,智慧环保产业的现状及趋势如何?本期为您解读。


01

AI提升环保产业“软实力”+“硬实力”

      

人工智能在环保产业中的应用,主要体现在对硬件设施和软件及数据收集处理能力的提升。通过设备智能化、信息化,实现环保产业“硬实力”的提升,目前我国已有部分环保企业率先尝试将人工智能技术融人环保作业,通过互联网降低了工程建造成本和通讯成本,提高了环境管理效率。如中联环境生产的环卫机器人,高度融合新一代环卫装备先进设计,是集人工智能、机器视觉、深度自学习、全场景图像识别、智能机器臂,“互联网云+”等技术于一体的环卫智慧机器人。相对于传统环卫以人机结合作业方式为核心和以人为主、设备为辅的现状,环卫智慧作业机器人具有“高可靠虚拟安全屏障,绿色新能源动力、智慧智能高效作业、自动无线充电续航”等核心特征,可完全替代人工的高端智慧环卫装备产品。环卫智慧作业机器人具备了智能保洁与巡检、智能地面垃圾检测及清理、垃圾智能识别和作业模式智慧选择,智能清洁作业与机械臂智能协同作业、自动无线充电、室内作业与室外作业双模式无缝切换、自适应不同外界环境场景、“互联网云+环卫机器人”智慧远程集群物联互联八大核心功能。同时,环卫智慧机器人还具有高适应性多功能变种的强大能力,如通过智能机器臂加装机械实现垃圾智能清捡等。在各个细分环节,人工智能硬件应用也大幅提高了效率。如传统垃圾分类领域,长期依靠人力进行分类、分拣,而通过人工智能技术的应用,发展垃圾智能识别系统、垃圾分拣机器人、垃圾智能处理技术,将能够有效降低各项成本投入,避免人类员工遭受危险,并实现整个垃圾分类、回收体系的优化,促进环保事业的发展。借助深度学习技术、计算机视觉技术以及机器算法的进步,垃圾分拣机器人能够通过“学习”和“训练”,将垃圾识别率提升到80%以上,甚至更高水平。


人工智能技术的应用有力推动环保关键信息的收集和处理,实现环保产业“软实力”的提升。传统环保企业与电信公司、华为等高科技公司共同组建互联工作组,出台相关行业规范,探索“互联网+”在环保事业中的方案。在物联网、大数据等技术的支撑下,把人工智能的技术应用在环保行业,将环保设备制造、环境治理技术与智造技术融合发展,并挖掘整体产业链的数据价值。目前,对于供水设备、水质监测、流域治理数据的提取、利用等能力大为提升,水处理行业的发展已经逐渐向“智慧水务”转变。同时,利用超级计算处理能力、大数据分析以及物联网技术分析空气监测站和气象卫星传送的实时数据流,实现了对地区污染物来源和分布状况的实时监测。


02

我国“AI+环保”产业存在的问题

      

人工智能技术在我国的应用仍然处于起步阶段,其本身依然存在较多的问题,如产业链不完整、缺乏平台支持、国产处理器不兼容等问题。与此同时,其在环保产业中的应用也受到产业本身特性的影响。


A

国内缺乏对人工智能产业链和平台的支撑

      

我国的人工智能产业链仍然不完整,缺少从国产芯片、平台、应用软件的完整产业链,也缺乏人工智能产业发展的良好生态链,在美国,很多大公司或创业公司都推出了自己的框架、模型以及训练库,如谷歌 TensorFlow、Caffe以及M10.NET等深度学习的框架,而在我国仍然缺乏CNN.RNN 等多种深度学习算法训练库。另外,我国还缺乏针对国内处理器、DCU及其他国产加速器的开源服务平台,如跟曙光合作的DCU、寒武纪,并没有一整套开源作为支撑。缺乏覆盖科学研究、经济民生等大规模深度学习训练的数据资源。信息的不共享,如医院、政府资源数据无法获取,导致优秀的平台也无法发挥其作用。


B

环保产业数据亟待整合

      

人工智能与环保产业的结合应当是通过大数据对整个产业链的分析,即从污染的产生、发展到最后整个减排的全面大数据分析。因此,对于环境数据的处理分析,可能需要整个智慧城市,比如说用水技术、电、燃气等多方面数据共同整合支撑,通过高批量的数据和环保数据的应用,以更清楚说明污染的情况,更精准地治理和调整,形成绿色循环发展。而目前,我国几万家环境企业相当一部分还处在小而散的状态,且公共部门部分数据仍然没有公开,而公开的数据由于是在多个平台上,其在整合和处理上仍然需付出较大的成本,这成为掣肘人工智能与环保产业结合的关键,如果能建立起全国统一的企业环保信息,搭建统一的环保信用评价信息化系统,可以避免各地再重复投入建立各种各样的信用评价系统,进而借助此系统统一全国企业环保信用的评价标准,并通过信息化系统对外实时发布企业环保信用变化。


C

环保物联网建设缓慢掣肘环保领域

      

由于人工智能对数据的即时性,完整性和规模性要求较高,所以,物联网构建是人工智能和环保产业的关键环节,但是在环保领域,物联网应用发展却十分缓慢。目前国内主要应用在环保系统的在线监测上,地方政府环保部门形成了政府监控系统,对政府了解环境质量以及制定环保政策提供了技术依据,极大促进整体环境质量的改善与控制。但是由于技术成本高,环保物联网在企业级的应用却少之又少。另外,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,建设缺乏有效统筹规划,应用范围与环保工作需求存在较大差距,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,人才质与量都与现实需求存在较大差距等诸多问题制约了物联网在我国的建设推广,更制约了人工智能环保数据的收集和处理,导致人工智能与环保产业的结合受到影响。


03

我国“AI+环保”产业发展现状及趋势

     

 在“十三五”的环保政策热潮以及ICT技术成熟背景下,我国智慧环保行业发展迅速,据测算,2018年行业规模为521亿元,同比增长10.91%,2010-2018年行业复合增速达到19.31%。但是对比整个万亿级的环保市场而言,智慧环保的市场规模较小,未来市场增长空间巨大

      

智慧环保可以理解为,以环保为核心,由基础应用、延伸应用、高级应用和战略应用的多层环保监控管理平台集成,将信息、网络、自动控制、通讯等高科技应用到全球、国家、省级、地市级等各层次的环保领域中,智慧环保进行数据汇集、信息处理、决策支持、信息共享等服务,实现环保的数字化。我国正在尝试不同维度的人工智能与环保产业融合。以水环境治理为例,传统水处理行业借力人工智能,达到了精准高效的目标。安徽合肥在治理河道时,“河长巡河+无人机助阵+机器人清淤”三道防线层层把关,让河面水环境“尽收眼底”,使得排污企业“不乱排、不敢排、不能排”。2018年7月,首个基于大数据预测分析的智能水处理诊断预测平台,在江苏盐城环保科技城正式上线运行,该平台技术是江苏凯纳水处理技术有限公司与北京化工大学相关研究团队合作的结果。

      

“AI”+环保的结合,不仅有效支撑了生态环境工作,还孕育着巨大的产业,人工智能环保企业主要包括IT软件服务商、环境监测和分析仪器等硬件厂商、物联网企业等。目前,我国人工智能环保市场主体IT软件服务商涉足领域相对广泛,环境监测和仪器厂商环保相关领域科研技术实力雄厚,物联网企业GIS实力较强,各有所长。生态环境物联网是目前全国最大的一张物联网,随着5G逐渐商用,其所具备的高带宽、低时延和大连接的特点,将进一步扩大生态环境领域各类传感器技术进步与应用范围,更好支撑云端智能化应用,从而进一步驱动智能环保产业的发展与应用。目前全国从事环境监测业务的企业超200家, 2020年环境监测行业市场规模有望突破 900亿元


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表1:智慧环保产业链市场主体情况


智慧环保运营链条包括感知、传输、计算、应用。环境“大”数据包罗万象,在数据中心环节中完成,数据中心是智慧环保运营链条的核心环节。根据清华大学研究成果,如果增加智慧环保顶层设计,智慧环保产业链可分为感知物联、信息传输、云储存、应用工具、顶层设计等。实现从“数字环保”到“智慧环保”的跨越,关键是要在原有“数字环保”的基础上,重点加强感知层与智慧层的建设。在“智慧环保”的发展浪潮中,监测企业未来将需要与IT企业展开合作,进一步提升研发能力,由单纯的“硬件”设备销售向“软件”与“硬件”协同销售方向发展,强化数据挖掘、数据系统服务等方面能力


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表2:智慧环保产业链竞争格局

根据中研普华数据库显示,2018年我国参与智慧环保相关行业企业数量已经达到1739家,同比2017年增长18.23%。在“十三五”的环保政策热潮以及ICT技术成熟背景下,我国智慧环保行业发展迅速,未来五年,智慧环保的潜在市场投资规模将会持续增加。从市场投资需求来看,如果未来我国34个省级行政区、334个地级行政区、2800多个区县都推行建设智慧环保的话,加上建成后的运营管理投资,我国智慧环保市场的投资规模必将十分宏大。2020年,中国环保行业总产值预计将近10万亿元。


写在最后


近年来,我国高度重视环境污染问题,投了大量的人力和资金成本来进行大气污染治理,环保行业一度上升为热门行业,在系列政策的大力扶持下,我国将实现从“数字环保”到“智慧环保”的跨越。随着5G、人工智能等新一代信息技术的不断发展,数字化、智能化、智慧化已成为产业发展的内在需求和必然趋势,新一代信息技术在环保企业效能提升方面应用程度会越来越高,智慧化与环境产业深度融合的应用空间也会越来越大。展望未来,在物联网、移动互联、云计算等方面实现关键应用技术突破,能够将环保智慧化共性服务需求的交付成果从工程型走向产品化、可复制化的智慧环保企业,将更有可能成为未来之星。

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AI技术环保信息技术大数据

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