3.1 物联网+生态环境软硬件集成与区域调控体系架构
3.1.1 软硬件集成与区域调控体系拟解决的问题
目前物联网+生态环境系统应用尚存在“小”“短”“散”“浅”“缺”等问题，是下一步物联网+生态环境的软硬件集成与区域调控拟完成的重点任务[1]。
1.“小”——监控规模偏小，覆盖面不广
尽管全国范围内国家环境质量自动监测组网正在不断完善，但从市、县层面来看，部分地区环境质量监测规模偏小，难以全方位把握环境质量状况，无法确保环境污染问题的及时预警预测和处置。在空气环境质量方面，全国大部分地区均建成覆盖全区域的空气质量自动监测站，但一些地区布点范围有限，监控点密度不高，缺乏对学校、医院和公园等环境敏感区域，以及对重点工业园区等环境空气质量的监管。在水环境质量方面，一些地区尽管建成多个地表水环境质量自动监测站，但难以适应当前迅速发展的水环境管理需求，特别是支撑对跨省界、市界等行政区域定量生态补偿的需求。
污染源监控规模偏小。尽管近年来重点污染源自动监控取得突破性进展，但主要是对重点污染源及SO2、氮氧化物、烟粉尘、化学需氧量、氨氮实行监控，部分地区对总磷、总氮及部分重金属指标实施监控，为全面了解污染源排放情况，必须增加监控点位和范围。从实时联网在线监管的覆盖面来看，部分区域危险废物、医疗废物、危险化学品、土壤、地下水、饮用水、挥发性有机物（VOCs）等实时监管尚存在空白。
2.“短”——监管链条较短，未实现“产、收、治、排”全过程管理
目前，重点污染源在线监控技术以末端污染物排放浓度在线监测为主，未覆盖污染物产生、收集、治理和排放等各环节的全过程管控。从环境管理的角度，只能实现对环境污染的“被动监测”，不能实现对环境污染的“主动反控”，难以根据污染情况实施预警分级反控，也缺乏清洁生产、全生命周期管理的整套调控机制。另外，从数据采集的角度来看，由于缺乏用水、用电、物料等全流程数据的交叉验证和异常判定，单一的浓度监测数字难以确保数据的真实性和有效性。通过安装智能电表、电流互感开关等，监管链条已逐步开始覆盖污染治理设施的典型工艺和典型设备（除尘设施、脱硫、脱硝、水泵、污水处理等工艺设备），监控指标包括电流、电量、电导率、压力等，取得了一定的探索性成果，但对于一些环境治理工艺尚未涉及，覆盖的行业和地域范围存在局限。
3.“散”——数据来源分散，一致性和可比性较差
在现行生态环境监管体系中，环境污染数据来源于自行监测、监督性监测、自动监控、排污许可、环境统计、污染源普查和排放清单等多种渠道。在实际管理业务中采用相同名称的数据，由于数据获取方法、口径差异其真实内涵大相径庭，缺乏一致性和可比性，对全局性管理和决策工作造成较大困扰。若各自搭建单个的信息系统，又容易造成“信息孤岛”。
常规手工采集数据容易受人为因素干扰，数据可靠性受到质疑。例如，污染源普查、环境统计等具体数据在采集过程中，不同采集人员受工作经验、知识背景等影响，面对相同的情况可能做出截然相反的判别，使得数据可靠性受到质疑，因此经过多源融合校验的数据相对更易让人信服。自动监控数据的有效性需要进一步提高，设备检出限、分辨率、精度、传输网络等技术因素的影响，使得污染源在线监控设备运转异常、数据不能正常传输事件屡有发生。另外，由于被监控单位本质上不愿意接受实时在线监控，对污染源自动监控存在一定程度的消极认知，导致出现恶意破坏监控设备、弄虚作假等各种行为，需要加以甄别鉴定。
4.“浅”——数据关联应用浅，开放共享程度差
环保数据采集执行主体不同，导致数据开放共享积极性较低，数据开放共享机制体制不完善，信息资源利用率低。生态环境自动监控、生态环境手工监测、生态环境监察执法、生态环境监管决策，以及社会经济、自然地理等各类信息分散孤立存在，大多局限于服务各自领域相关业务，例如，环境监控数据由监控中心保管，环境监测数据由监测部门保管，环境监察数据由现场执法部门管理，等等。已有的信息没有得到充分深入挖掘和关联应用，难以形成信息利用的规模效应。信息在部门内部及部门之间的利用存在壁垒，除基本的采集成本、加工成本外，在信息流通过程中又逐渐形成并增加了利用成本，与信息采集的初衷存在一定的背离，降低了信息的可用性。
数据应用深度不够，应用范围比较单一。例如，部分地区环保监控数据主要应用于环境执法，基本实现对超标排污和不正常运行环保设施等违法行为的查处，但尚未应用于排污权交易，尚未完全实现污染物排放总量和环境容量动态管理和预警预测。我国已开始初步统计环保设施运转率，但对于核定脱硫脱硝环保电价、生态环境损害赔偿定价、环保信用体系、实施企业“绿色信贷”的指导性还不强，亟须完善改进。
5.“缺”——规划设计整体性缺，考评评价体系弱
生态环境是一个命运共同体，污染物以气态、液态或固态形式存在，可在水、气、土壤等介质中进行跨介质传输扩散，环境管理需要从全局性、完整性、系统性进行整体设计，需要统筹考虑建立和整合大气、水体、土壤及固体废物、生态、健康等各方面管控体系，推动实现环境质量好转。统筹农村环境与城市环境，特别是大气环境领域，实现各乡镇和城市大气环境保护的联防联控是大气环境治理的必经之路，增加乡镇环境综合治理则是整体提高全地区生态环境质量的必然手段。同时，在农村环境治理、土壤修复、流域整治等生态环境修复与治理方面，受制于基础数据信息采集能力，缺乏准确的统计、考核和评价体系，使考核评价易流于形式，考核结果公信力较差。