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環(huán)境空氣質量監(jiān)測預警預報發(fā)布系統(tǒng)

發(fā)布企業(yè):天津智易時代科技發(fā)展有限公司

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一、項目概述
1.1背景介紹
近年來,空氣環(huán)境污染日益嚴重,黨中央、國務院高度重視大氣污染防治,2013年國務院出臺《關于印發(fā)大氣污染防治行動計劃的通知》(國發(fā)〔2013〕37號)。提出大氣污染防治的總體要求、奮斗目標和政策舉措。其中明確指出要建立監(jiān)測預警應急體系,妥善應對污染天氣。各省市,各地區(qū)針對本地大氣特點和環(huán)境空氣污染現(xiàn)狀,也制定了相應的計劃,主要實現(xiàn)環(huán)境空氣質量預報預警體系的建立,突出重點、分類指導、多管齊下、科學施策,把調整優(yōu)化結構、強化創(chuàng)新驅動和保護環(huán)境生態(tài)結合起來,用硬措施完成硬任務,確保防治工作早見成效,促進改善民生,培育新的經(jīng)濟增長點。
大氣污染防治是一項涉及面廣、綜合性強、艱巨復雜的系統(tǒng)工程,只有通過系統(tǒng)而完善的大氣污染防治技術的綜合運用,才會取得顯著的效果,通過建立環(huán)境空氣質量預報預警系統(tǒng),主要滿足環(huán)境空氣質量預報預警的首要環(huán)節(jié),為大氣污染防治的應急處理和優(yōu)化控制提供基礎保障。
2015年8月,國務院辦公廳印發(fā)《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡建設方案》,對今后一個時期我國生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡建設做出全面規(guī)劃和部署。按此方案,環(huán)保部將適度回收生態(tài)環(huán)境質量監(jiān)測事權,建立全國統(tǒng)一的實時在線環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。到2020年,全國生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡基本實現(xiàn)環(huán)境質量、重點污染源和生態(tài)狀況監(jiān)測的全覆蓋,以及各級各類監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)的互聯(lián)共享。這將為保障監(jiān)測數(shù)據(jù)質量、實現(xiàn)監(jiān)測與監(jiān)管執(zhí)法聯(lián)動提供重要支撐。(附件1)
2016年3月,環(huán)境保護部近日印發(fā)了《生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)建設總體方案》(下文簡稱《方案》)的通知,提出未來五年內,生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)建設要實現(xiàn)的目標是,生態(tài)環(huán)境綜合決策科學化、生態(tài)環(huán)境監(jiān)管精準化、生態(tài)環(huán)境公共服務便民化。
生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)建設的原則是頂層設計、應用導向;開放共享、強化應用;健全規(guī)范、保障安全;分步實施、重點突破。
《方案》指出,大數(shù)據(jù)是以容量大、類型多、存取速度快、應用價值高為主要特征的數(shù)據(jù)集合,正快速發(fā)展為對數(shù)量巨大、來源分散、格式多樣的數(shù)據(jù)進行采集、存儲和關聯(lián)分析,從中發(fā)現(xiàn)新知識、創(chuàng)造新價值、提升新能力的新一代信息技術和服務業(yè)態(tài)。全面推進大數(shù)據(jù)發(fā)展和應用,加快建設數(shù)據(jù)強國,已經(jīng)成為我國的國家戰(zhàn)略。
《方案》提出生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)總體架構為“一個機制、兩套體系、三個平臺”。
一個機制即生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)管理工作機制,包括數(shù)據(jù)共享開放、業(yè)務協(xié)同等工作機制,以及生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)科學決策、精準監(jiān)管和公共服務等創(chuàng)新應用機制。兩套體系即組織保障和標準規(guī)范體系、統(tǒng)一運維和信息安全體系。三個平臺即大數(shù)據(jù)環(huán)保云平臺、大數(shù)據(jù)管理平臺和大數(shù)據(jù)應用平臺。其中,大數(shù)據(jù)環(huán)保云平臺是集約化建設的IT基礎設施層,為大數(shù)據(jù)處理和應用提供統(tǒng)一基礎支撐服務;大數(shù)據(jù)管理平臺是數(shù)據(jù)資源層,為大數(shù)據(jù)應用提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集、分析和處理等支撐服務;大數(shù)據(jù)應用平臺是業(yè)務應用層,為大數(shù)據(jù)在各領域的應用提供綜合服務。
生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)建設將圍繞推進數(shù)據(jù)資源全面整合共享、加強生態(tài)環(huán)境科學決策、創(chuàng)新生態(tài)環(huán)境監(jiān)管模式、完善生態(tài)環(huán)境公共服務、統(tǒng)籌建設大數(shù)據(jù)平臺、推動大數(shù)據(jù)試點六大任務開展。
我們根據(jù)國家總體的政策方針,提出環(huán)境空氣質量監(jiān)測預警發(fā)布平臺的建設方案。
1.2現(xiàn)狀
第一、環(huán)境保護局內部信息化建設一直處于落后地位,也沒有建立相應的環(huán)境空氣監(jiān)測數(shù)據(jù)儲存及處理中心;
第二、空氣自動監(jiān)測及環(huán)境監(jiān)測儀器運行狀態(tài)和站房環(huán)境沒有實現(xiàn)視頻實時監(jiān)控;
第三、現(xiàn)場端監(jiān)測儀器未能實現(xiàn)遠程反控,非定時隨機自動采樣及數(shù)據(jù)補足能力缺失;
第四、環(huán)境影響評價及建設項目的審核、審批沒能實現(xiàn)內部聯(lián)審,污染物排放批復量未能統(tǒng)一管理,無法為總量減排提供及時有效的數(shù)據(jù)支持;
第五、環(huán)境監(jiān)測站的監(jiān)測監(jiān)控管理業(yè)務未能梳理和電子化,無法及時快速生成相應類型報告,環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)不能直觀表示,也不能與其他環(huán)境監(jiān)測結果比對顯示提供輔助決策支持;
第六、空氣環(huán)境質量監(jiān)測信息發(fā)布手段單一,沒有實現(xiàn)環(huán)境空氣信息自動、實時發(fā)布與預警;
第七、群眾參與環(huán)境保護的渠道不暢,網(wǎng)站互動功能缺失,環(huán)保新聞、信息公布延遲現(xiàn)象嚴重,不能實現(xiàn)自動發(fā)布;
第八、多數(shù)環(huán)境保護局內部網(wǎng)絡規(guī)劃和安全性考慮不足,早期購置部署的部分網(wǎng)絡設備和存儲設備已不能滿足未來信息化建設要求,且因使用已久,維護次數(shù)逐年增多,維護費用日益增高。
1.3目標
?定時采集與自動上傳
根據(jù)30秒實時數(shù)據(jù),按照所執(zhí)行的技術標準、規(guī)范,自動統(tǒng)計5分鐘及1小時、1日數(shù)據(jù)平均值,實現(xiàn)每天/每小時定時采集,用戶設置相應程序后,系統(tǒng)按照設定程序自動上傳采集數(shù)據(jù),同時實現(xiàn)實時、多點直報的需求,能即時向多個目標直接傳輸數(shù)據(jù)。
?實時監(jiān)測與歷史數(shù)據(jù)
實現(xiàn)對環(huán)境質量全面、實時、網(wǎng)格化的監(jiān)測體系,將采集端上傳的數(shù)據(jù)及時解析、處理、分析和集成,通過建立對應的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),長期收集環(huán)境背景和環(huán)境空氣質量的連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù),用戶可以在線查看空氣質量實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù),及時掌握當前轄區(qū)內環(huán)境空氣污染現(xiàn)狀和變化規(guī)律及趨勢。
?自動報警與科學預報
系統(tǒng)提供自動報警功能,如果遇到設備異常或當前監(jiān)測超標,系統(tǒng)自動向設定聯(lián)系人發(fā)送報警信息,精確地給出具體的超標數(shù)值,超標時間,超標排放量、超標排放介質量,為強化監(jiān)理工作提供了詳實可靠的依據(jù)。按照空氣質量變化的規(guī)律和趨勢,科學合理的分析和預測未來空氣質量情況,判斷環(huán)境空氣污染造成的影響范圍。
?污染評價與質量日報
依據(jù)數(shù)據(jù)有效性規(guī)定、AQI評價技術規(guī)范、數(shù)據(jù)倒掛修約規(guī)定等進行數(shù)據(jù)審核、復核處理,做出各子站及縣市的空氣質量數(shù)據(jù)評價,利用監(jiān)測結果向公眾發(fā)布環(huán)境空氣質量日報、預報和定期的質量報告,對環(huán)境污染問題進行時事評議,在提高全民環(huán)保意識,加強公眾監(jiān)督方面起到推動作用。
1.4技術標準
?《中華人民共和國環(huán)境保護法》
?《中華人民共和國大氣污染防治法》
?《大氣污染防治行動計劃》(國發(fā)〔2013〕37號)
?《大氣污染防治目標責任書》
?《國家環(huán)境保護“十二五”科技發(fā)展規(guī)劃》(環(huán)發(fā)〔2011〕63號)
?《關于開展環(huán)境保護重點城市環(huán)境空氣質量預報工作的通知》(環(huán)發(fā)〔2000〕231號)
?《2006—2020年國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略》(中辦發(fā)〔2006〕11號)
?《環(huán)境空氣質量預報預警業(yè)務工作指南(暫行)》
?《環(huán)境空氣質量預報預警方法技術指南》
?《環(huán)境空氣質量標準》(GB 3095-2012)
?《環(huán)境空氣質量自動監(jiān)測技術規(guī)范》(HJ/T 193-2005)
嚴格按照國家環(huán)境空氣質量預報預警業(yè)務工作指南中的要求,我們設計了市級環(huán)境空氣質量監(jiān)測、預警、預報,發(fā)布平臺。方便業(yè)務部門負責轄區(qū)環(huán)境空氣質量精細化預警預報業(yè)務工作。
1.5設計原則
1)安全性原則
本系統(tǒng)要實現(xiàn)基于大型數(shù)據(jù)中心、強大信息處理環(huán)境和高速網(wǎng)絡為一體,信息管理的獲取、共享、處理服務,支持實時網(wǎng)上數(shù)據(jù)信息處理,支持協(xié)同工作的新一代信息化環(huán)保平臺。由于整個系統(tǒng)涉及大量的保密數(shù)據(jù),而且部分數(shù)據(jù)共享基于網(wǎng)絡環(huán)境,在設計過程中,會重點實施信息安全及保密措施,確保系統(tǒng)中的信息資源不被非法竊取和篡改,數(shù)據(jù)中心不被破壞,保證用戶能夠正常使用系統(tǒng)中的資源信息,提供應有的信息服務。采用有效的安全保密技術以確保該系統(tǒng)的安全性,建立健全管理制度基礎。本系統(tǒng)還采用整套安全、科學、便利的管理模式,系統(tǒng)對終端用戶的權限嚴格界定,終端用戶的權限細化到每一個模塊的每一個功能,在此基礎上使用系統(tǒng)靈活的管理方式,很大程度上簡化了系統(tǒng)管理人員的工作復雜度。
2)規(guī)范性原則
系統(tǒng)設計過程中,數(shù)據(jù)結構和數(shù)據(jù)編碼的設置符合嚴格的技術規(guī)范,全部采用國家下發(fā)文件標準。工作中專用的數(shù)據(jù),通過全面的匯總分類,制定數(shù)據(jù)編碼規(guī)范,保證其準確性和擴展性,為系統(tǒng)信息化的長期發(fā)展奠定良好的數(shù)據(jù)基礎與規(guī)范。
3)穩(wěn)定性原則
系統(tǒng)在開始數(shù)據(jù)對接后,每日定期備份數(shù)據(jù)至服務器,并對異常數(shù)據(jù)進行篩選分析和定期清理,以防對后續(xù)使用造成影響。考慮到網(wǎng)絡不穩(wěn)定狀況在終端設備建立本地數(shù)據(jù)庫,緊急情況可以調用本地存儲。
4)可拓展性原則
平臺最大支持三萬臺設備同時在線監(jiān)測,在數(shù)據(jù)通訊協(xié)議合理范圍內支持符合國家標準的設備進行對接,也可以自定義配置上傳,支持設備發(fā)送端和接收端自動在線應答,超級管理員享有最高權限,可對系統(tǒng)進行配置編輯。
二、系統(tǒng)架構
2.1 系統(tǒng)結構

系統(tǒng)采用多層次的系統(tǒng)結構設計,可以對接不同性質(國控,省空,區(qū)域等),不同廠家的空氣質量子站相關數(shù)據(jù),建立一套完善的空氣質量監(jiān)測、預警、發(fā)布的可視化平臺。同時用數(shù)據(jù)質控,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)的空氣質量現(xiàn)狀,實現(xiàn)對本轄區(qū)監(jiān)測站點空氣質量進行準確分析,為空氣質量的溯源提供決策平臺。系統(tǒng)通過專用VPN網(wǎng)絡向上級傳輸實時監(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,結構圖如上所示。
2.2 系統(tǒng)邏輯架構
系統(tǒng)邏輯結構采用四層架構,包括數(shù)據(jù)采集層、基礎支撐層、數(shù)據(jù)資源層和應用層。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)測結果、設備運行狀態(tài)等數(shù)據(jù)及時自動上報;基礎支撐層處理數(shù)據(jù)管理與交換業(yè)務,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量數(shù)據(jù)和業(yè)務應用數(shù)據(jù)進行分類和管理,為功能展示層提供支持。系統(tǒng)在應用層可以進行空氣質量結果展示、統(tǒng)計分析、預報預警、發(fā)布空氣質量實況等。系統(tǒng)邏輯結構如圖所示:

2.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡部署
1、可依據(jù)電子政務的安全要求,外網(wǎng)可使用PCM安全線路,環(huán)保局內部網(wǎng)不與Internet連接。
2、通過VPN網(wǎng)絡向總站、省站、市站等多級、多個環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控中心轉發(fā)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù),保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?、可靠性?br/>3、結合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、環(huán)境監(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。

2.4 系統(tǒng)技術路線
軟件系統(tǒng)架構以Windows7.Net Server作為網(wǎng)絡平臺,以Microsoft.Net為開發(fā)平臺,后臺數(shù)據(jù)庫可在SQL Server 2008、Oracle8i、DB2間自由掛接,內部架構要采用分層設計、構件化設計,采用TCP和UDP協(xié)議,通過Socket等通信技術和服務實現(xiàn)。系統(tǒng)有良好的開放性、集成性、穩(wěn)定性等諸多優(yōu)點,是目前國內領先的完全基于B/S結構、GIS實時監(jiān)測、多層分布式的在線監(jiān)測預報預警系統(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)絡上運行流暢。
環(huán)境質量信息實時發(fā)布系統(tǒng)移動端應用是環(huán)境質量信息發(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備上查看當?shù)馗鱾€監(jiān)測站的空氣質量實時數(shù)據(jù)、歷史趨勢等信息。
2.5 系統(tǒng)接口設計
系統(tǒng)在接口設計方面主要考慮數(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,Web Service可以將運行在Intranet/Internet分布式服務器上的應用集成在一起,使地理上分布在不同區(qū)域的計算機和設備協(xié)同工作,為用戶提供各種各樣的服務。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,在廣泛的范圍內尋找可能的合作伙伴。隨著Web Service技術的發(fā)展和運用,信息處理活動的重點將從目前的開發(fā)和使用應用程序過渡到開發(fā)和使用Web Service,Web Service將取代應用程序成為Web上的基本開發(fā)和應用實體。作為下一代Web的主流技術,Web Service為真正融入Internet奠定了堅實的基礎。
系統(tǒng)提供與各級環(huán)境質量監(jiān)測系統(tǒng)、環(huán)境質量聯(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)控和預警,滿足人民群眾的環(huán)境知情權。
三、建設內容
3.1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、風速風向、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)點設備DVR的獨立(DTU)傳輸通道,經(jīng)避雷處理后輸入到單元內數(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)境質量監(jiān)測系統(tǒng)、環(huán)境質量聯(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)控和預警,為全省乃至全國空氣質量監(jiān)測平臺聯(lián)成“一張網(wǎng)”奠定基礎。
數(shù)據(jù)接收子系統(tǒng)能實現(xiàn)對大范圍內多級、多層次、多種類環(huán)境要素質量進行自動連續(xù)在線的實時接收、上傳、審核、備份等功能,在將分布于不同地方的采集設備的監(jiān)測數(shù)據(jù)在線接收的同時,能夠通過VPN網(wǎng)絡向總站、省站、市站等多級、多個環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控中心轉發(fā)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù),實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集終端設備之間還能夠相互通信,組織成一個互聯(lián)互通的網(wǎng)絡系統(tǒng),提供了允許支持多種數(shù)據(jù)傳輸方式、多協(xié)議多目標數(shù)據(jù)通信的高可靠、高可信的數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)的上傳將嚴格按照《污染源在線自動監(jiān)控(監(jiān)測)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標準》(HJ/212-2005)和《污染源在線自動監(jiān)控(監(jiān)測)數(shù)據(jù)采集傳輸儀技術要求》(征求意見稿)以及地方數(shù)據(jù)采集和傳輸協(xié)議的相關規(guī)定,設定傳輸軟件程序,實現(xiàn)相關監(jiān)測數(shù)據(jù)向上級環(huán)保部門相應系統(tǒng)的自動上報功能,實現(xiàn)上下級的數(shù)據(jù)傳輸。
系統(tǒng)可同時向國家、省、市、縣環(huán)保業(yè)務部門和多級、多個環(huán)境監(jiān)控中心轉發(fā)原始環(huán)境自動監(jiān)測數(shù)據(jù),系統(tǒng)中數(shù)據(jù)在向上傳輸?shù)耐瑫r,可將現(xiàn)場的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡定期地上傳到監(jiān)測中心和環(huán)境主管部門,實現(xiàn)動態(tài)異地數(shù)據(jù)備份功能。在現(xiàn)場數(shù)據(jù)遭到破壞的情況下,通過遠程調用備份在監(jiān)測中心和環(huán)境主管部門上的最新備份數(shù)據(jù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)恢復功能。系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)包時采用CRC校驗等多種校驗方式,確保了上傳的實時數(shù)據(jù)的準確性。
數(shù)據(jù)接收子系統(tǒng)具有以下功能:
1)數(shù)據(jù)接收
根據(jù)30秒實時數(shù)據(jù),按照所執(zhí)行的技術標準、規(guī)范,自動統(tǒng)計5分鐘及1小時、1日數(shù)據(jù)平均值,并根據(jù)儀器運行狀態(tài)與質控執(zhí)行情況,作出相應的數(shù)據(jù)狀態(tài)標識;同時按照“向上備份”規(guī)則及時把監(jiān)測數(shù)據(jù)報送到各級監(jiān)控中心,能夠以word、excel等形式導出。
2)數(shù)據(jù)上傳
滿足實時、多點直報的需求,能即時向多個目標直接傳輸數(shù)據(jù),同時系統(tǒng)提供兩種上傳方式,自動上傳和手動上傳,用戶設置對應程序后,系統(tǒng)按照設定時間自動上傳采集數(shù)據(jù),也可以不定期地通過手動方式批量上傳,傳輸網(wǎng)絡主要利用VPN網(wǎng)絡,用戶通過接入企業(yè)內部虛擬專網(wǎng)的方式與Internet進行隔離,可對整個數(shù)據(jù)傳送過程進行加密保護,保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴?br/>3)數(shù)據(jù)存儲
系統(tǒng)在向上級環(huán)保系統(tǒng)傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)的同時,將上傳數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲到中心數(shù)據(jù)庫中,實現(xiàn)動態(tài)異地數(shù)據(jù)備份功能。還可以人工設置本地數(shù)據(jù)保存時間,超出設定時間后數(shù)據(jù)將會自動被清理,避免由于數(shù)據(jù)快速積累導致內存空間不夠的情況發(fā)生。
4)儀器通用智能接入
實現(xiàn)智能化接口技術,具備快捷接入不同品牌、不同種類、不同監(jiān)測方法的分析儀器的能力,以實行標準化處理,并保證設備的穩(wěn)定運行??赏瑫r連接多臺不同的分析儀器,能快速兼容新類型設備,滿足各種測控需求。
5)監(jiān)測中心反控功能
系統(tǒng)可以實現(xiàn)由監(jiān)測中心向監(jiān)測子站發(fā)送命令調取數(shù)據(jù),也可以實時監(jiān)視在線監(jiān)測儀器是否正常工作,從而清楚設備的運行狀況及運行進度,當前端數(shù)據(jù)采集設備或儀器出現(xiàn)故障時,可以在后臺發(fā)送命令實現(xiàn)設備的正常運行。
3.2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)管理平臺建設遵循《環(huán)境數(shù)據(jù)庫設計與運行管理規(guī)范》相應要求。采用Web Service數(shù)據(jù)訪問技術、ETL數(shù)據(jù)加工分析技術等整合環(huán)境質量監(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)結果,為環(huán)境質量數(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。
數(shù)據(jù)管理平臺采用四層設計,主要有標準層、采集層、數(shù)據(jù)庫層、服務層。在標準層采用國際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)就能夠實現(xiàn)各個層面的良好交流。
數(shù)據(jù)采集層主要實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集。數(shù)據(jù)入庫的方式主要有兩種批量導入和手工輸入。在這個層面系統(tǒng)對采集到的數(shù)據(jù)進行校驗,合格后才能入庫。這些數(shù)據(jù)在經(jīng)過校驗、規(guī)則處理后再進行歸類入庫。
在數(shù)據(jù)服務層主要有數(shù)據(jù)調用、數(shù)據(jù)寫入、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)交換這些功能,通過Web Service接口與數(shù)據(jù)庫相連。
數(shù)據(jù)庫層主要用于元數(shù)據(jù)、基礎數(shù)據(jù)的存儲和管理等功能,對于已經(jīng)建設空氣自動監(jiān)測管理數(shù)據(jù)庫的縣來說,保持現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫管理體系,在現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫管理體系作進一步開發(fā),作好與省、市級數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的借口與數(shù)據(jù)交換功能,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要功能包括建庫管理、數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)查詢輸出、數(shù)據(jù)維護管理、代碼維護、數(shù)據(jù)庫安全管理、數(shù)據(jù)庫備份恢復、數(shù)據(jù)庫外部接口等,是數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)庫建立和維護的主要工具,也是在系統(tǒng)運行過程中進行原始數(shù)據(jù)處理和查詢的主要手段。
(1)、元數(shù)據(jù)庫
元數(shù)據(jù)是關于數(shù)據(jù)的描述性數(shù)據(jù)信息,大量地反映數(shù)據(jù)集自身的特征規(guī)律,方便于用戶對數(shù)據(jù)集的準確、高效與充分的開發(fā)與利用。通過元數(shù)據(jù)可以檢索、訪問數(shù)據(jù)庫,可以有效利用計算機的系統(tǒng)資源。
(2)、配置數(shù)據(jù)庫
配置數(shù)據(jù)庫主要是針對數(shù)據(jù)庫所支撐的各個平臺的相應系統(tǒng)配置做數(shù)據(jù)支撐,如:信息化標準和規(guī)范體系、系統(tǒng)的后臺管理模塊等。
(3)、基礎數(shù)據(jù)庫
基礎數(shù)據(jù)庫存儲空氣質量監(jiān)測點基礎信息等,是其業(yè)務模塊運行的基礎,系統(tǒng)提供功能對這些基礎信息進行管理維護,保證基礎數(shù)據(jù)在整個業(yè)務系統(tǒng)中的一致性和準確性,避免基礎數(shù)據(jù)前后不一致造成的系統(tǒng)功能異常。
(4)、業(yè)務數(shù)據(jù)庫
根據(jù)國標的相關要求以及業(yè)務系統(tǒng)相對應標準搭建,在確保數(shù)據(jù)格式的準確以及可更新性的基礎上搭建。采用國際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)數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)從技術上可完全交互。
對空氣質量在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進行整合,形成統(tǒng)一的空氣質量監(jiān)測數(shù)據(jù)庫,為數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)的實時發(fā)布提供基礎支撐。
3.3數(shù)據(jù)審核處理系統(tǒng)
數(shù)據(jù)審核處理系統(tǒng)的建設主要為實現(xiàn)縣級監(jiān)測中心數(shù)據(jù)資源的管理。根據(jù)信息管理運行的方式與特點,系統(tǒng)的功能應該滿足監(jiān)測數(shù)據(jù)的審核、處理、查詢、統(tǒng)計、分析等等。數(shù)據(jù)綜合管理平臺的應用能夠為環(huán)境部門進行環(huán)境空氣質量綜合管理、環(huán)境規(guī)劃、決策分析提供支持。
審核處理系統(tǒng)主要實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的審核和處理。數(shù)據(jù)審核的方式主要有兩種:自動審核和人工復審。數(shù)據(jù)處理主要是對采集上來的數(shù)據(jù)進行匯總、集成、日均值修約等等,合格后才能入庫,保證上報的監(jiān)測數(shù)據(jù)的代表性和準確性。
1)數(shù)據(jù)審核
在數(shù)據(jù)傳輸過程中,針對各項數(shù)據(jù)上報類型和規(guī)范要求,可以預定義數(shù)據(jù)校驗規(guī)則,有效保證數(shù)據(jù)質量。對數(shù)據(jù)項有效值的上、下限以及表達格式按規(guī)范進行設置;監(jiān)測項目的數(shù)值間邏輯關系也是審核的重點,進一步校對數(shù)據(jù)的合理性和準確性。當上述審核過程中未出現(xiàn)異常情況,則數(shù)據(jù)審核通過并即可入庫,整個檢驗審核過程由系統(tǒng)程序完成,接收數(shù)據(jù)時通過采用CRC校驗等多種方式,避免了數(shù)據(jù)錄入時的很多錯漏狀況。對于任何的標記或剔除操作,系統(tǒng)自動記憶,作為日志備查。
2)人工復審
在自動審核的過程中,系統(tǒng)按照設定程序進行數(shù)據(jù)質量的審核,但由于缺乏對整個運行平臺宏觀掌控,可能會將無效數(shù)據(jù)標識為有效數(shù)據(jù),或將有效數(shù)據(jù)標識為無效數(shù)據(jù)。人工復審就是要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的第二次過濾和篩查,通過對分析儀的運行狀態(tài)、子站維護情況、數(shù)采情況、網(wǎng)絡等信息的了解,來確定自動審核數(shù)據(jù)的客觀性和準確度,對自動審核未做標識的無效數(shù)據(jù)記為無效并說明無效原因,對自動審核誤標識的數(shù)據(jù),要將其還原為有效數(shù)據(jù)并按審核技術要求進行修約。
人工復審時整個數(shù)據(jù)審核過程中最重要的一環(huán),對審核人員提出了較高的要求,包括一致性檢查、無效數(shù)據(jù)審核為有效、有效數(shù)據(jù)審核為無效、負值與零值數(shù)據(jù)的處理四部分。
3.4環(huán)境空氣質量監(jiān)測預警預報發(fā)布系統(tǒng)
環(huán)境空氣質量監(jiān)測預警預報發(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)基礎上的環(huán)境綜合管理體系,在環(huán)境業(yè)務管理中實現(xiàn)了對污染源、環(huán)境質量、在線監(jiān)測、建設項目審批、總量控制等業(yè)務信息基于地圖的空間展示、預警預報、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。通過直接對地圖要素進行查詢,可以獲得環(huán)境監(jiān)測點位、污染源等的空間分布及其與環(huán)境敏感區(qū)域的空間關系等信息,對各種環(huán)境數(shù)據(jù)進行綜合的統(tǒng)計并分析以及采用直觀的豐富多樣的表現(xiàn)方式進行展示,它使環(huán)境主管部門對各種環(huán)境要素的管理變得直觀、簡單和輕松。
3.4.1Web端發(fā)布系統(tǒng)
3.4.1.1監(jiān)測點位GIS地圖在線顯示
系統(tǒng)內所有監(jiān)測點位按所屬行政區(qū)域進行歸類和展示,監(jiān)測點位圖標顏色按其當前空氣質量指數(shù)AQI表示顏色動態(tài)顯示,圖標上方注有具體的地理位置,方便用戶直觀、一目了然掌握各個行政區(qū)域內監(jiān)測點位的部署情況和空氣環(huán)境質量現(xiàn)狀,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)。

3.4.1.2站點數(shù)據(jù)實時狀態(tài)查看
用戶點擊監(jiān)測點位圖標后系統(tǒng)自動顯示空氣質量指數(shù)AQI、站點地理位置、首要污染物、發(fā)布時間、各項監(jiān)測因子實時數(shù)據(jù)等信息,空氣質量指數(shù)AQI數(shù)值與表示顏色搭配顯示,直觀展示站點當前污染情況,監(jiān)測因子可以按照不同需求進行定制,顯示時間段分為實時狀態(tài)值、最近一小時值、最近24小時值等。

3.4.1.3站點環(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),當周圍污染源濃度超標時自動抓拍,為公眾和環(huán)保部門監(jiān)督與執(zhí)法提供依據(jù),同時可以了解監(jiān)測設備的實時狀況。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。

3.4.1.4預警、日報通知
系統(tǒng)提供預警、日報通知功能,預警包括超標預警、斷線預警和異常值預警,在監(jiān)測數(shù)值超標、數(shù)據(jù)連接中斷和出現(xiàn)異常值時,自動給設定聯(lián)系人發(fā)送提醒信息,保證系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定運行,日報通知將轄區(qū)內各個行政區(qū)空氣質量指數(shù)日均值以短信形式發(fā)送給站點負責人或主管領導,讓環(huán)境管理者及時掌握環(huán)境空氣質量變化情況,在空氣質量惡化時第一時間知道詳細信息。

3.4.1.5數(shù)據(jù)圖表展示
數(shù)據(jù)展示支持折線圖、柱狀圖、表格等多種形式,展示的內容包括空氣質量指數(shù)和各項監(jiān)測因子濃度的分鐘值、小時值,方便用戶查看時間段內空氣質量變化趨勢和污染物濃度變化情況,同時可以進行監(jiān)測點位之間的各項參數(shù)的對比分析,用戶可以自主設定展示的時間區(qū)間,導出打印時支持選用JPG圖片、PDF、EXCEL、WORD文檔多種格式。


3.4.1.1環(huán)境質量數(shù)據(jù)排名
針對相關環(huán)境管理部門以及用戶個性化定制需求,系統(tǒng)設置獨立排名系統(tǒng),目前采用AQI(空氣質量指數(shù)),提供日排名、小時排名數(shù)據(jù),用戶可以查詢當天排名信息和歷史數(shù)據(jù),除了空氣質量指數(shù)AQI外,還列出了PM10、PM2.5、CO等監(jiān)測因子小時值、日均值、首要污染物、空氣質量類別等信息。

3.4.1.2AQI實時報、日報自動生成
按照HJ633-2012環(huán)境空氣質量指數(shù)(AQI)技術規(guī)定要求,自動生成實時報、日報數(shù)據(jù)報表,發(fā)布的指標包括各監(jiān)測站點的監(jiān)測站點信息、空氣質量指數(shù)(AQI)、首要污染物、空氣質量指數(shù)類別以及空氣質量指數(shù)說明等信息,可自動生成word、Excel、PDF多種格式格式的報表格式,日報格式如下表:

3.4.1.3污染物來源分析
收集點位數(shù)據(jù)后,平臺對各項污染物統(tǒng)計值進行計算分析,初步建立點位污染源模型(當前采用方法為首要污染物比重餅狀圖解析),如果監(jiān)測點位條件允許,能夠實現(xiàn)現(xiàn)場采樣,則可以更加精確的進行污染物對比分析,通過各時間段污染物比重模型結合地區(qū)現(xiàn)狀來分析具體污染源和現(xiàn)場實際情況,并提供針對性治理方案。

3.4.1.4設備監(jiān)控
系統(tǒng)可以實現(xiàn)實時監(jiān)視在線監(jiān)測儀器是否正常工作,數(shù)據(jù)上傳是否正常,從而清楚設備的運行狀況及運行進度,當前端數(shù)據(jù)采集設備或儀器出現(xiàn)故障時,系統(tǒng)自動提供報警信息方便站點負責人及時知曉,并采取相應的解決措施,保證系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定運行。

3.4.1.5環(huán)境數(shù)據(jù)動態(tài)云圖展示
由于區(qū)域間空氣質量狀況的差別,系統(tǒng)基于各個區(qū)域內監(jiān)測數(shù)值實時以污染物濃度云圖形式渲染這種差別,云圖取每小時點位數(shù)值,顏色采用空氣質量指數(shù)AQI表示顏色,實現(xiàn)由“點”到“面”全面展示大范圍內空氣質量狀況。

3.4.1.6空氣質量、氣象數(shù)據(jù)導出

系統(tǒng)提供空氣質量、氣象數(shù)據(jù)導出功能,用戶在設置時間類型、站點、時間段以后即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)導出,內容包括點位信息、數(shù)據(jù)更新時間、常規(guī)6參數(shù)濃度值、主要污染物、空氣質量指數(shù)AQI。其中數(shù)據(jù)有效率按照國家標準進行計算,分鐘值以后端數(shù)據(jù)傳輸判定為準,小時值以每小時收集45個分鐘值為準,日均值以每天收集22個小時值為準,其余時間區(qū)間以日均值有效天數(shù)為準。
3.4.1.7站點管理

用戶在此模塊可以實現(xiàn)監(jiān)測點位信息的增、改、查、刪等基本操作,點位信息包括監(jiān)測點位名稱、地址、經(jīng)緯度、站點ID、所在區(qū)域名稱等內容,實現(xiàn)點位信息的動態(tài)管理,區(qū)域與編號為鎖定狀態(tài),可自行配置名稱、經(jīng)緯度、排名、公開、掉線預警等選項。
3.4.1.8短信配置

此功能可以查看短信配置詳情,添加條目可以新增加短信推送人員信息和發(fā)送內容,編輯選項可對接收短信用戶推送內容進行管理操作,配置的信息內容包括預警信息、日報、狀態(tài)預警、掉線預警,完成設置以后,列表中人員可以收到短信信息。
3.4.1.9污染物濃度預警

一旦空氣質量狀況出現(xiàn)異常波動時,系統(tǒng)啟動超標報警。此功能中分數(shù)據(jù)上下限與預警上下限,數(shù)據(jù)上下限為數(shù)據(jù)有效性判定標準值,超過界限的則被判定為無效。預警上下限為當監(jiān)測因子不在設定值范圍內一定時間之后,則會發(fā)送預警短信。
選擇站點便捷,將預警上下限設定臨界值,即可使用預警功能(0為默認)。
3.4.1.10數(shù)據(jù)修約

此功能可對程序中未揀出的有誤數(shù)據(jù)進行人工修正,點擊數(shù)據(jù)修約選項即可進行修正,當值被設定為無效時,數(shù)據(jù)被揀出,不參與統(tǒng)計運算。(因系統(tǒng)計算規(guī)則因素,只可提供分鐘值與小時值的修約功能,目前只開放分鐘值修約)。
3.4.1.11用戶管理

對于不同的角色設置相應權限管理,一個角色關聯(lián)了一套操作權限。系統(tǒng)共提供了三種操作權限。系統(tǒng)用戶:擁有系統(tǒng)的所有功能操作權限;管理用戶:擁有部分業(yè)務相關 的功能操作權限;普通用戶:只能進行系統(tǒng)中相關內容的查詢操作,實現(xiàn)不同級別操作人員對數(shù)據(jù)訪問范圍和數(shù)據(jù)讀寫性的嚴格控制,建立統(tǒng)一用戶管理平臺實現(xiàn)所有用戶的身份管理,包括用戶個人身份信息、角色信息、電子郵箱、個人賬號和密碼。
3.4.2移動端發(fā)布系統(tǒng)
手機版發(fā)布系統(tǒng)支持Android、IOS等主流的手機操作系統(tǒng),系統(tǒng)界面簡潔、大方,易于操作。發(fā)布各個監(jiān)測站點的PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO小時、日均、月均濃度值,提供查看轄區(qū)內各站點空氣質量排名功能,并繪制過去24小時的濃度曲線圖。發(fā)布城市、區(qū)域的環(huán)境質量AQI、首要污染物、環(huán)境質量指數(shù)類別、環(huán)境質量指數(shù)說明以及健康提示等信息。按照《HJ633-2012環(huán)境質量指數(shù)(AQI)技術規(guī)定》,根據(jù)環(huán)境質量AQI進行顏色標識。

3.4.2.1用戶權限控制
根據(jù)用戶級別不同,分別設定不同權限,普通用戶登入后只可查看賬號所屬站點詳情,以管理員身份登入之后,則可查看全部點位狀況與其均值顯示。

3.4.2.2數(shù)據(jù)查看與分析
主界面可查看權限范圍內點位數(shù)據(jù)詳情,點擊不同監(jiān)測因子所在方格,下方折線圖則對應顯示其最近24小時內污染因子變化情況。

3.4.2.3GIS地理信息顯示
點位狀況與web端同步,獲取坐標信息后即可在地圖上顯示,支持當前總體數(shù)據(jù)情況與單項指數(shù)切換,污染指數(shù)根據(jù)等級不同以不同顏色顯示。

如果點位信息過多時,可切換至列表進行搜索,一目了然,快捷高效。

3.4.2.4歷史數(shù)據(jù)查詢
移動端在web端基礎上提供簡單的查詢功能,該模塊按照權限不同所屬轄區(qū)不同,可以查看站點最近24小時、或最近30天、或最近12個月,綜合指數(shù)或者分項指數(shù)的均值狀況。

3.4.2.5環(huán)境質量指數(shù)排名查看
移動端可以便捷的為環(huán)境管理人員提供服務,管理者賬號登錄后,開放排名信息功能,提供當日轄區(qū)內站點排名,明確污染方向。

3.4.2.6系統(tǒng)設置、功能標準、預警處理
輔助功能全部歸集于側邊欄內,APP向用戶推送通知,個人設置中可以設置是否接收消息、提醒方式等。

3.4.3面向公眾的環(huán)境空氣質量微信發(fā)布平臺
空氣質量一直是公眾非常關注的問題,各級環(huán)保監(jiān)測部門目前大部分采用了網(wǎng)站的形式向公眾發(fā)布空氣質量情況,除了提供官方網(wǎng)站、微博、手機APP,我們還進一步升級空氣質量信息的發(fā)布渠道,可以建立如微信公眾賬號等新的發(fā)布平臺。通過政府微信公眾號發(fā)布空氣質量信息,方便公眾查看。

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