空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)

　　空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)順應(yīng)了當前人類對小氣候環(huán)境下的空氣質(zhì)量進行實時監(jiān)測的趨勢和要求，可實時監(jiān)測并遠傳空氣質(zhì)量參數(shù)。空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)能夠存儲數(shù)據(jù)到SD數(shù)據(jù)卡上，可以通過GSM模塊，RF無線電，以太網(wǎng)或其他通訊方式進行數(shù)據(jù)實時遠程傳輸。

　　一、空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)

　　1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)采用多層次的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以對接不同性質(zhì)(國控，省空，區(qū)域等)，不同廠家的空氣質(zhì)量子站相關(guān)數(shù)據(jù)，建立一套完善的空氣質(zhì)量監(jiān)測、預(yù)警、發(fā)布的可視化平臺。同時用數(shù)據(jù)質(zhì)控，遠程反控、統(tǒng)計分析等信息化手段，幫助環(huán)境監(jiān)測部門及時、全面、準確地掌握本轄區(qū)的空氣質(zhì)量現(xiàn)狀，實現(xiàn)對本轄區(qū)監(jiān)測站點空氣質(zhì)量進行準確分析，為空氣質(zhì)量的溯源提供決策平臺。系統(tǒng)通過VPN網(wǎng)絡(luò)向上級傳輸實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，并與其它職能部門的物聯(lián)網(wǎng)平臺對接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的互聯(lián)共享。

　　2系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

　　系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)采用四層架構(gòu)，包括數(shù)據(jù)采集層、基礎(chǔ)支撐層、數(shù)據(jù)資源層和應(yīng)用層。數(shù)據(jù)采集層實時獲取監(jiān)測對象的各類原始數(shù)據(jù)，并將采集到的不同傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一格式上送至監(jiān)控中心軟件平臺，實現(xiàn)監(jiān)測結(jié)果、設(shè)備運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)及時自動上報;基礎(chǔ)支撐層處理數(shù)據(jù)管理與交換業(yè)務(wù)，包括從監(jiān)測子站工控機及其它源采集數(shù)據(jù)，對采集的數(shù)據(jù)進行存儲、處理、分析以及備份等;數(shù)據(jù)資源層包括對采集的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用數(shù)據(jù)進行分類和管理，為功能展示層提供支持。系統(tǒng)在應(yīng)用層可以進行空氣質(zhì)量結(jié)果展示、統(tǒng)計分析、預(yù)報預(yù)警、發(fā)布空氣質(zhì)量實況等。系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)如圖所示：

　　3系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部署

　　(1)可依據(jù)電子政務(wù)的安全要求，外網(wǎng)可使用PCM安全線路，環(huán)保局內(nèi)部網(wǎng)不與Internet連接。

　　(2)通過VPN網(wǎng)絡(luò)向總站、省站、市站等多級、多個環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控中心轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴⒖煽啃浴?/p>

　　(3)結(jié)合GSM/GPRS無線網(wǎng)，極大的拓展了環(huán)境檢測范圍和實現(xiàn)了移動辦公。

　　(4)數(shù)據(jù)采集器可選用RS232、RS485(1.2km)、無線數(shù)傳(5km)方式通信，降低通信費用。

　　(5)空氣監(jiān)測站不必和信息中心局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，可通過接入Internet遠程辦公。

　　(6)利用信息中心設(shè)備的可靠性，監(jiān)測數(shù)據(jù)集中存儲，保證了數(shù)據(jù)的安全性，又可以實現(xiàn)全天候監(jiān)控。

　　(7)可通過移動設(shè)備(手機、筆記本電腦)使用短信或者GPRS上網(wǎng)方式，進行移動監(jiān)測。

　　4系統(tǒng)技術(shù)路線

　　軟件系統(tǒng)架構(gòu)以Windows7.Net Server作為網(wǎng)絡(luò)平臺，以Microsoft.Net為開發(fā)平臺，后臺數(shù)據(jù)庫可在SQL Server 2008、DB2間自由掛接，內(nèi)部架構(gòu)要采用分層設(shè)計、構(gòu)件化設(shè)計，采用TCP和UDP協(xié)議，通過Socket等通信技術(shù)和服務(wù)實現(xiàn)。系統(tǒng)有良好的開放性、集成性、穩(wěn)定性等諸多優(yōu)點，是目前*的*基于B/S結(jié)構(gòu)、GIS實時監(jiān)測、多層分布式的在線監(jiān)測預(yù)報預(yù)警系統(tǒng)，客戶端無需安裝、無需配置任何軟件，通過瀏覽器就可以實現(xiàn)全部操作;瘦客戶端設(shè)計，無需在客戶端下載任何插件，可以使得系統(tǒng)在窄帶網(wǎng)絡(luò)上運行流暢。

　　空氣質(zhì)量信息實時發(fā)布系統(tǒng)移動端應(yīng)用是空氣質(zhì)量信息發(fā)布在移動終端上的延伸實現(xiàn)，方便用戶通過移動互聯(lián)網(wǎng)(3G、GPRS等)在智能手機等移動設(shè)備上查看當?shù)馗鱾€監(jiān)測站的空氣質(zhì)量實時數(shù)據(jù)、歷史趨勢等信息。

　　5系統(tǒng)接口設(shè)計

　　系統(tǒng)在接口設(shè)計方面主要考慮數(shù)據(jù)提取與匯交、數(shù)據(jù)同步、用戶認證以及對外數(shù)據(jù)交換。本項目采用Web Service接口技術(shù)，Web Service可以將運行在Intranet/Internet分布式服務(wù)器上的應(yīng)用集成在一起，使地理上分布在不同區(qū)域的計算機和設(shè)備協(xié)同工作，為用戶提供各種各樣的服務(wù)。利用Web Service接口能夠迅速的通過互聯(lián)網(wǎng)向用戶提供服務(wù)，在廣泛的范圍內(nèi)尋找可能的合作伙伴。隨著Web Service技術(shù)的發(fā)展和運用，信息處理活動的重點將從目前的開發(fā)和使用應(yīng)用程序過渡到開發(fā)和使用Web Service，Web Service將取代應(yīng)用程序成為Web上的基本開發(fā)和應(yīng)用實體。作為下一代Web的主流技術(shù)，Web Service為真正融入Internet奠定了堅實的基礎(chǔ)。

　　系統(tǒng)提供與各級空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)、環(huán)境質(zhì)量聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等各類監(jiān)測系統(tǒng)標準接口。整合各類數(shù)據(jù)，實現(xiàn)環(huán)境污染防治的實時監(jiān)控和預(yù)警，滿足人民群眾的環(huán)境知情權(quán)。

　　二、空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)內(nèi)容

　　1 數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)

　　數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)主要作用是接收溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、氣壓等各類傳感器，SO2、NO2、O3等氣體分析儀和PM2.5、PM10粉塵分析儀等的實時環(huán)境空氣質(zhì)量原始監(jiān)測數(shù)據(jù)，其工作原理是：傳感器和分析儀將多路測試信號按序通過接口協(xié)議進入無線通訊節(jié)點設(shè)備DVR的獨立(DTU)傳輸通道，經(jīng)避雷處理后輸入到單元內(nèi)數(shù)據(jù)采集器，采集器將采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過無線數(shù)據(jù)傳輸終端通過 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)傳入到數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)，數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)將接收到的數(shù)據(jù)進行解析、存儲及上傳等處理。

　　中心接收到相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)，通過后臺監(jiān)測管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)匯總、整理和綜合分析并轉(zhuǎn)化成詳細信息實時在監(jiān)測終端或大屏幕上進行顯示，工作人員可以在監(jiān)控中心或辦公室進行監(jiān)測，隨時得到即時數(shù)據(jù)報告，實現(xiàn)遠端無人值守。

　　系統(tǒng)提供與市、省、國級環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)、環(huán)境質(zhì)量聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等各類監(jiān)測系統(tǒng)標準接口。整合各類數(shù)據(jù)，實現(xiàn)環(huán)境污染防治的實時監(jiān)控和預(yù)警，為全省乃至全國空氣質(zhì)量監(jiān)測平臺聯(lián)成“一張網(wǎng)”奠定基礎(chǔ)。

　　數(shù)據(jù)接收子系統(tǒng)具有以下功能：

　　1)數(shù)據(jù)接收

　　2)數(shù)據(jù)上傳

　　3)數(shù)據(jù)存儲

　　4)儀器通用智能接入

　　2 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

　　數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)通過利用大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)安全、一致性和分布式處理等方面的優(yōu)勢，將常規(guī)6參數(shù)、氣象五參數(shù)等數(shù)據(jù)集中起來，使用戶通過單一界面就可以方便的管理、查詢、分析大量的環(huán)境數(shù)據(jù)，從而簡化環(huán)境數(shù)據(jù)管理的難度，提高環(huán)境數(shù)據(jù)管理水平。

　　數(shù)據(jù)管理平臺建設(shè)遵循《環(huán)境數(shù)據(jù)庫設(shè)計與運行管理規(guī)范》相應(yīng)要求。采用Web Service數(shù)據(jù)訪問技術(shù)、ETL數(shù)據(jù)加工分析技術(shù)等整合環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測各項數(shù)據(jù)，并通過對數(shù)據(jù)的整理、加工、挖掘、分析，提取綜合、有效的環(huán)境數(shù)據(jù)結(jié)果，為環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)的發(fā)布提供支撐，為環(huán)境管理決策提供數(shù)據(jù)支持。

　　圖4 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)架構(gòu)

　　數(shù)據(jù)管理平臺采用四層設(shè)計，主要有標準層、采集層、數(shù)據(jù)庫層、服務(wù)層。在標準層采用標準及國家標準對輸入數(shù)據(jù)標準化，采用標準編碼，使進入數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)格式共享，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)格式標準、數(shù)據(jù)接口標準、數(shù)據(jù)傳輸標準、數(shù)據(jù)集成標準，通過這些標準的制定，系統(tǒng)就能夠?qū)崿F(xiàn)各個層面的良好交流。

　　3空氣質(zhì)量監(jiān)測預(yù)警預(yù)報發(fā)布系統(tǒng)

　　空氣質(zhì)量監(jiān)測預(yù)警預(yù)報發(fā)布系統(tǒng)是整合地理信息系統(tǒng)和環(huán)境專題數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的環(huán)境綜合管理體系，在環(huán)境業(yè)務(wù)管理中實現(xiàn)了對污染源、環(huán)境質(zhì)量、在線監(jiān)測、建設(shè)項目審批、總量控制等業(yè)務(wù)信息基于地圖的空間展示、預(yù)警預(yù)報、信息發(fā)布，將傳統(tǒng)的靜態(tài)記錄以多樣化的地圖形式展現(xiàn)給用戶，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)可視化。

　　3.1 Web端發(fā)布系統(tǒng)

　　3.1.1 空氣質(zhì)量子站點位GIS地圖在線顯示

　　系統(tǒng)提供多種方式的地圖效果(矢量、衛(wèi)星、三維)來實時顯示空氣子站的位置和實時數(shù)據(jù)，如果是帶有GPS模塊的監(jiān)測儀器，可以直接向平臺開放的接口發(fā)送定位信息，對接成功并審核完成后，即可在GIS地圖上顯示。站點名稱在初始配置或站點配動時可以進行更改。

　　3.1.2 站點數(shù)據(jù)實時狀態(tài)查看

　　用戶上傳點位成功，按照環(huán)境部門標準格式發(fā)送數(shù)據(jù)協(xié)議后，我們支持：HJ/T212-2005《污染源在線自動監(jiān)控(監(jiān)測)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標準》，站點對接成功后即可自動解析數(shù)據(jù)格式生成數(shù)據(jù)面板，可以按照不同需求配置需要顯示的監(jiān)測因子，顯示時間段分為實時狀態(tài)值、zui近一小時值、zui近一天值等。

　　3.1.3 環(huán)境遠程視頻實時監(jiān)控

　　監(jiān)測現(xiàn)場可以安裝視頻監(jiān)控設(shè)備，通過窗口視圖直觀了解監(jiān)測站點的周邊情況和污染物實時排放數(shù)據(jù)，以保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。當數(shù)據(jù)異常提醒之后，可以通過回傳影像資料判斷現(xiàn)場情況(需人工進行)，當發(fā)生不可抗力因素時，同樣可以根據(jù)影像資料來判定事故詳情。