空氣質量在線實時監測系統

空氣質量監測系統

　　空氣質量監測系統順應了當前人類對小氣候環境下的空氣質量進行實時監測的趨勢和要求，可實時監測并遠傳空氣質量參數。空氣質量監測系統能夠存儲數據到SD數據卡上，可以通過GSM模塊，RF無線電，以太網或其他通訊方式進行數據實時遠程傳輸。

　　一、空氣質量監測系統的系統架構

　　1 系統結構

　　空氣質量監測系統采用多層次的系統結構設計，可以對接不同性質(國控，省空，區域等)，不同廠家的空氣質量子站相關數據，建立一套完善的空氣質量監測、預警、發布的可視化平臺。同時用數據質控，遠程反控、統計分析等信息化手段，幫助環境監測部門及時、全面、準確地掌握本轄區的空氣質量現狀，實現對本轄區監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。系統通過專用VPN網絡向上級傳輸實時監測數據，并與其它職能部門的物聯網平臺對接，實現數據資源的互聯共享。

　　2系統邏輯架構

　　系統邏輯結構采用四層架構，包括數據采集層、基礎支撐層、數據資源層和應用層。數據采集層實時獲取監測對象的各類原始數據，并將采集到的不同傳輸協議的數據轉換成統一格式上送至監控中心軟件平臺，實現監測結果、設備運行狀態等數據及時自動上報;基礎支撐層處理數據管理與交換業務，包括從監測子站工控機及其它源采集數據，對采集的數據進行存儲、處理、分析以及備份等;數據資源層包括對采集的空氣質量數據和業務應用數據進行分類和管理，為功能展示層提供支持。系統在應用層可以進行空氣質量結果展示、統計分析、預報預警、發布空氣質量實況等。系統邏輯結構如圖所示：

　　3系統網絡部署

　　(1)可依據電子政務的安全要求，外網可使用PCM安全線路，環保局內部網不與Internet連接。

　　(2)通過VPN網絡向總站、省站、市站等多級、多個環境監測監控中心轉發環境監測數據，保證數據傳輸的安全性、可靠性。

　　(3)結合GSM/GPRS無線網，極大的拓展了環境檢測范圍和實現了移動辦公。

　　(4)數據采集器可選用RS232、RS485(1.2km)、無線數傳(5km)方式通信，降低通信費用。

　　(5)空氣監測站不必和信息中心局域網聯網，可通過接入Internet遠程辦公。

　　(6)利用信息中心設備的可靠性，監測數據集中存儲，保證了數據的安全性，又可以實現全天候監控。

　　(7)可通過移動設備(手機、筆記本電腦)使用短信或者GPRS上網方式，進行移動監測。

　　4系統技術路線

　　軟件系統架構以Windows7.Net Server作為網絡平臺，以Microsoft.Net為開發平臺，后臺數據庫可在SQL Server 2008、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協議，通過Socket等通信技術和服務實現。系統有良好的開放性、集成性、穩定性等諸多優點，是目前國內先進的完全基于B/S結構、GIS實時監測、多層分布式的在線監測預報預警系統，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，可以使得系統在窄帶網絡上運行流暢。

　　空氣質量信息實時發布系統移動端應用是空氣質量信息發布在移動終端上的延伸實現，方便用戶通過移動互聯網(3G、GPRS等)在智能手機等移動設備上查看當地各個監測站的空氣質量實時數據、歷史趨勢等信息。

　　5系統接口設計

　　系統在接口設計方面主要考慮數據提取與匯交、數據同步、用戶認證以及對外數據交換。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域的計算機和設備協同工作，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網向用戶提供服務，在廣泛的范圍內尋找可能的合作伙伴。隨著Web Service技術的發展和運用，信息處理活動的重點將從目前的開發和使用應用程序過渡到開發和使用Web Service，Web Service將取代應用程序成為Web上的基本開發和應用實體。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。

　　系統提供與各級空氣質量監測系統、環境質量聯網系統等各類監測系統標準接口。整合各類數據，實現環境污染防治的實時監控和預警，滿足人民群眾的環境知情權。

　　二、空氣質量監測系統的建設內容

　　1 數據接收系統

　　數據接收系統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境空氣質量原始監測數據，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議進入無線通訊節點設備DVR的獨立(DTU)傳輸通道，經避雷處理后輸入到單元內數據采集器，采集器將采集的數據經過無線數據傳輸終端通過 TCP/IP 網絡傳入到數據接收系統，數據接收系統將接收到的數據進行解析、存儲及上傳等處理。

　　中心接收到相關參數數據，通過后臺監測管理系統進行數據匯總、整理和綜合分析并轉化成詳細信息實時在監測終端或大屏幕上進行顯示，工作人員可以在監控中心或辦公室進行監測，隨時得到即時數據報告，實現遠端無人值守。

　　系統提供與市、省、國級環境質量監測系統、環境質量聯網系統等各類監測系統標準接口。整合各類數據，實現環境污染防治的實時監控和預警，為全省乃至全國空氣質量監測平臺聯成“一張網”奠定基礎。

　　數據接收子系統具有以下功能：

　　1)數據接收

　　2)數據上傳

　　3)數據存儲

　　4)儀器通用智能接入

　　2 數據庫管理系統

　　數據庫管理系統通過利用大型關系型數據庫在數據安全、一致性和分布式處理等方面的優勢，將常規6參數、氣象五參數等數據集中起來，使用戶通過單一界面就可以方便的管理、查詢、分析大量的環境數據，從而簡化環境數據管理的難度，提高環境數據管理水平。

　　數據管理平臺建設遵循《環境數據庫設計與運行管理規范》相應要求。采用Web Service數據訪問技術、ETL數據加工分析技術等整合環境質量監測各項數據，并通過對數據的整理、加工、挖掘、分析，提取綜合、有效的環境數據結果，為環境質量數據的發布提供支撐，為環境管理決策提供數據支持。

　　圖4 數據庫管理系統架構

　　數據管理平臺采用四層設計，主要有標準層、采集層、數據庫層、服務層。在標準層采用國際標準及國家標準對輸入數據標準化，采用標準編碼，使進入數據庫的數據格式共享，實現了數據格式標準、數據接口標準、數據傳輸標準、數據集成標準，通過這些標準的制定，系統就能夠實現各個層面的良好交流。

　　3空氣質量監測預警預報發布系統

　　空氣質量監測預警預報發布系統是整合地理信息系統和環境專題數據基礎上的環境綜合管理體系，在環境業務管理中實現了對污染源、環境質量、在線監測、建設項目審批、總量控制等業務信息基于地圖的空間展示、預警預報、信息發布，將傳統的靜態記錄以多樣化的地圖形式展現給用戶，實現了數據可視化。

　　3.1 Web端發布系統

　　3.1.1 空氣質量子站點位GIS地圖在線顯示

　　系統提供多種方式的地圖效果(矢量、衛星、三維)來實時顯示空氣子站的位置和實時數據，如果是帶有GPS模塊的監測儀器，可以直接向平臺開放的接口發送定位信息，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 站點數據實時狀態查看

　　用戶上傳點位成功，按照環境部門標準格式發送數據協議后，我們支持：HJ/T212-2005《污染源在線自動監控(監測)系統數據傳輸標準》，站點對接成功后即可自動解析數據格式生成數據面板，可以按照不同需求配置需要顯示的監測因子，顯示時間段分為實時狀態值、zui近一小時值、zui近一天值等。

　　3.1.3 環境遠程視頻實時監控

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