智能技術是什麼?
智能技術的定義是利用嵌入式傳感器、顯示器、遙控器、計算設備和數據科學，使用戶能夠更好地瞭解和控制環境，這些技術的結合也使用使現有系統更加高效和可持續。隨著大數據重要性的提高和通信技術的進步，包括中國在內的世界各國正在各行業裡積極採用智能技術，當然這也包括清潔技術領域。我們已經可以在水、廢物、空氣甚至土壤修復領域找到智能技術供應商，相信未來供應商的數量也會逐年增加。智能清潔技術允許傳統的清潔技術數據更容易的集成到城市的整體管理中，使我們更接近真正的可持續發展，並使人類和自然環境都受益。2017年，國家發改委發佈《“互聯網+”綠色生態三年行動實施方案》，針對能源、礦產資源、水、大氣、森林、草原、溼地、海洋等各類生態要素強調結合大數據強化環境監測系統，大力發展智慧環保，並建立環境信息數據共享機制。這意味著智能環保在環境監測市場的未來前景可期。當然，智慧環保並不侷限於監測領域，根據公開資料信息，截止至2017年中國智慧環保行業市場規模增長至470億元，同比增長8.29%。2018年中國智慧環保行業市場規模達到了521億元，同比增長10.85%，2010-2018年行業複合增速達到19.31%。這意味著智慧環保前景還是有巨大的潛力，並且這個環保行業的各個領域都將有智慧技術可以應用的部分。
下面我們探討了智慧環保在全球各環保領域的應用和趨勢。
智慧環保市場趨勢
智慧技術在環保領域的應用廣， 宇墨綜合了下面幾類市場重點應用供各位參考。
智能傳感器
在環保行業中使用傳感器從環境或任何類型的處理廠收集數據和監控並不是什麼新鮮事。那麼，與現有的傳感器相比，新的智能傳感器又有什麼區別呢？
智能傳感器能通過無線網絡上載數據到雲平臺
通信系統是傳感器用戶面臨的難題之一，傳統傳感器受限於PLC和電源連接點，對於監測點的設計和修改基本上並沒有很大的靈活性。雖然之前有些傳感器數據已經可以通過GSM網絡傳輸，但可以傳輸的數據數量有限，顯然網速也不快。隨著3G和4G/LTE網絡的發展，傳感器的通信開始有了很大的發展。大多數智能傳感器現在可以接入4G/LTE網絡，允許用戶將多個傳感器放置在一個廣泛的區域上進行監控，還可以快速傳輸數據，以便用戶對任何異常情況做出實時反應。這對於大面積的水環境、管網和空氣質量的監測尤其有用。毫無疑問，下一代智能傳感器將利用5G網絡在中國傳輸和計算更多的數據。然而，在全球範圍內，由於各國政府仍在關注5G的可行性，因此有許多的智能傳感器企業與其等待，率先使用了其它無線通信網絡如NB-IOT，LoRa等網絡滿足無線通信需求。
智能傳感器具有微處理器，可以在發送到雲服務器或用戶之前計算和處理數據。
擁有微處理器是區分智能傳感器與傳統傳感器的關鍵因素之一。傳統傳感器輸出通常連接到外部PLC來處理收集的數據，而智能傳感器中的微處理器使傳感器具有更精確的傳感功能，因此能源效率更長，電池壽命更長，自我診斷功能減少維護需求，尺寸更小，並且能夠在傳感器內部計算數據以控制外部輸出，對於偏遠地區的數據傳輸特別有用。能夠計算傳感器內部的數據本身也允許傳感器實時向用戶或外部設備發送外部信號，以便立即做出響應。此外，當結合無線功能時，用戶還可以通過軟件更新輕鬆升級智能傳感器。
水處理/水環境
市場上已經有許多基於NB-IOT的智能水錶可供使用，其中包括華為在2020年前將在中國多個城市部署50萬臺智能水錶。新加坡公用事業局也將在2023年前在全島部署30萬個基於NB-IOT與LoRa的智能水錶，並希望通過智能水錶的使用能夠鼓勵新加坡用戶減少用水量（目前800戶測試居民達到了5%的省水量）。在具有創新微處理器的智能傳感器方面，中國的豪釐科技公司使用了醫藥常用的芯片實驗室技術，大大降低了水取樣的成本和水監測傳感器的尺寸，允許在偏遠地區進行精確的水監測。芯片實驗室技術可以打造低成本水質數據入口，讓部分數據取樣頻率可低於5 min/次，同時監測包括氨氮、磷酸鹽在內的10種重要水質參數，再由利用互聯網邊緣算力結合人工智能算法提高數據精度。
固廢管理
固廢管理在傳感器的應用多在於安裝即插即用的智能傳感器在普通垃圾箱上瞬間能提升為智能垃圾桶，監測，收集並傳輸數據給垃圾管理企業。美國Compology 公司的傳感器擁有5年電池壽命，結合視像頭，GPS， LTE移動網絡，加速度計來監測大型垃圾箱的填滿度，垃圾箱內容和位置。丹麥Waste Hero也提供類似的智能傳感器技術，結合超聲波與攝像頭監測垃圾箱的滿度，不同的是Waste Hero傳感器可以使用2/3/4G，NB-IoT, LoRa, Sigfox等無線網絡進行數據傳輸，並且電池有10年的壽命。
大氣監測
加拿大A.U.G. Signals AirSENCE ™ 網格式大氣質量監測傳感器以特殊的列陣架構和電路板設計有效監測大氣汙染物參數（PM2.5， O3，CO，CO2，NOx）。AirSENCE其內部電路板的設計可以動態的對每個傳感器形成自適應的電壓管理，以維持傳感器的恆定功耗，也可最小化設備內部和外界環境和溫度、溼度的差異。內置的傳感器漂移動態修正算法， 可延長傳感器的工作壽命 1-3 倍，完全符合了智能傳感器的各個特徵。
機器人技術
機器人技術在近幾年迅速提升，美國Boston Dynamic機器人已經可以自主做個後空翻，打開門， 自主無人駕駛車輛在全球各國家積極展開試駕，無人機也迅速普及化。環保領域當然也不遑多讓，機器人相關產品的使用已經隨著智能城市的發展開始頻繁起來。
無人機和視頻分析等機器人技術的進步極大地提高了環境監測和廢物分類的效率，尤其是在環境監測和垃圾分類等方面。
水處理/水環境
遠程無人機的使用可能是環境監測中最主流的機器人應用，這種無人機可以與智能傳感器相結合，收集水樣，例如新加坡國立大學研製的天鵝型無人機，形狀像天鵝相容與水環境中，收集數據同時也美化環境。當與視頻分析技術相結合時，一架無人機也可用於檢測工廠的非法排放、汙染場地的地形測繪、洪水評估和許多其他應用程序。這大大減少了部署在大面積地表進行監測所需的人力和時間，允許用戶快速獲取有用數據並實時做出反應。
固廢管理
廢物在全球所有主要城市都是一個巨大的環境問題，大量沒被充分利用的資源每天都被送到垃圾填埋場或焚化場進行處理。雖然垃圾回收的理念一直都存在，只有在擁有高度垃圾分類效率的城市才能有效地實現真正的無廢城市。傳統上，垃圾分類一直是一項非常耗人工和乏味的任務。機器人技術和視頻分析技術的進步大大的改變了這一局面，例如美國Bulk Handling System已經通過使用機器手、人工智能和視頻分析技術在垃圾分類設施中對城市垃圾進行高精準的垃圾分類。波蘭智能垃圾桶公司BIN-E還利用人工智能對辦公樓，機場，火車站等公共場地的塑料、玻璃、紙張和金屬進行自動分類，精度高達91%。這類的解決方案使市政垃圾管理能夠最大限度地減少對其公民的行為變化的需要，也同時提高回收效率，加速實現廢物資源化和無廢城市的目標。在環衛方面，新加坡政府也召開研究項目，提供資金給予企業和高等教育機構開發無人駕駛自動道路清洗車，提升環境管理的效率，相信在不久的將來將會取代道路清潔人員。
大氣監測
來自美國的SMP Robotics在機器人應用上覆蓋多個領域，其中就包括工業氣體檢測。結合機器人自主的移動力與多個氣體傳感器，機器人能夠探測風向，在適合的地點對石油，化工廠進行氣體監測，也能在封閉空氣探測危險氣體， 減少氣體對人造成的風險。
人工智能/自學習
當人工智能與前面說到的技術結合時，可以提供以下優勢：
通過建模預測事件發生的可能性，並用於優化常規運營
使用人工智能的主要目的就是建立一個能夠進行準確預測的統計模型，根據輸入數據對未來的世界進行預測並提前應對。要實現這一點，系統將需要儘可能收集到的數據來對模型進行培訓和測試，數據越多，建立的模型就越準確。因此，這也是為什麼人工智能技術最廣泛地應用於水資源和城市廢物管理的原因；市政機構已經在大數據時代開始前就收集了龐大的歷史數據，可以快速訓練人工智能系統並準確使用與日常運營裡。只要模型準確，系統就能在短時間內進行數千個分析並推算出最優化運營規劃， 達到人工操作員沒法達成的效率。
優化系統資產壽命週期
由於人工智能系統優化了操作，它還可以在不影響安全和操作要求的情況下，最大限度地延長資產壽命。對於人類操作員來說，要在這麼多因素的考慮下找到這樣的平衡點幾乎是不可能的，就算真有人能做到，其知識與能力也不是可以輕易轉移或傳授的。人工智能系統可以完全按照設備製造商的建議進行操作，甚至可以對其進行改進來延長系統的壽命，系統也能夠輕易的引入其它類似處理系統中進行優化並規模化。
水處理/水環境
資產維護，減少非盈利水量和運營優化是人工智能在水領域應用最廣泛的，人工智能系統可以結合智能傳感器收集數據，在管道洩漏發生之前預測管道洩漏的可能性，並規劃和優化維護安排以減少非收益水的量。來自西班牙的Createch 360結合傳統PID控制系統，統計學，和人工智能模型達到減少運營成本，加強汙水處理廠可靠性的效果。Createch系統也可以減少水的使用量並在1-3年內以耗能減少的方式讓客戶得到回報。在資產壽命延長方面，來自美國的Noria Water針對水處理膜提供了這種解決方案，Noria Water的人工智能系統可以提供實時的膜監測並提供模擬視覺化界面，讓操作員瞭解膜的狀態，並對膜的維護提供意見，延長膜壽命同時也提高了水的回收率。
固廢管理
在固廢領域，垃圾車收集規劃可以使用智能垃圾箱提供實時垃圾箱填滿都水平並對收集規劃進行優化，也能利用人工智能預測哪個垃圾桶即將需要清理。來自芬蘭的Enevo 除了提供智能傳感器服務外也提供智能分析系統服務，為客戶自動從上萬個潛在垃圾車運營路線中選出最有經濟效益的路線，讓客戶輕鬆優化運營效率。
大氣監測
美國Understory企業以佈置在美國10個城市的各個天氣和空氣質量數據收集站進行數據分析，並提供政府，企業，高校等機構可靠，準確的空氣質量分析。智能分析系統可以從數據分析出潛在汙染源頭位置，讓相關機構做出措施。系統也可以結合天氣數據對空氣汙染的影響範圍做出簡單易懂的視覺圖，方便用戶瞭解汙染程度與實施措施的有效率。
基於雲端的系統管理平臺
任何人工智能系統和數據量在沒有可視化和分析，為操作員提供其意義的情況下都是無用的。因此，基於雲的管理平臺已經成為智能環境解決方案重要的一部分。目前市場上大多基於雲端的管理平臺都提供以下功能，
- 擁有容易使用的用戶界面，易於理解和視化數據
- 可通過APP、PC隨時隨地進行系統訪問
- 與GIS系統集成，用於資產定位(如傳感器等)和環境監測
- 用於安全的網絡保護系統，保護敏感的公用事業數據和資產免受黑客入侵
- 可兼容各種系統和協議，如SCADA、Modbus、API等
- 可通過電子郵件、短信或應用程序發送通知或警報
- 可定製報告和數據分析
- 擁有預測和推薦系統
水處理/水環境
來自以色列的Aquaris Spectrum將他們的雲平臺與基於聲學的傳感器結合，提供精確的管道洩漏監測和管道爆裂預防服務。Aquarius還使用GPS和GIS系統來定位和繪製洩漏點，並在雲平臺上視化洩漏點，讓用戶輕易瞭解水網絡狀態，也能同時從世界各地管理系統。
固廢管理
基本上每家提供智能傳感器和AI系統分析的固廢管理服務也都提供基於雲端的管理系統，讓客戶更好的瞭解數據分析。由於很多固廢管理企業都有本身已經在使用的管理平臺，多數服務固廢管理企業的智能企業管理系統也都能和現有系統溝通，把數據傳輸，減少客戶日常運營的影響。
大氣監測
來自新西蘭的Aeroqual提供各種空氣檢測站同時也提供基於雲端，可從遊覽器進入的數據管理系統平臺。平臺可和客戶現有，不同品牌的傳感器通過WIFI， Ethernet或手機網絡溝通， 收集數據並管理客戶所有的傳感器，甚至能遠程校準傳感器。當然，實時通報和警報系統也包括在平臺服務當作。
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