环境空气质量监测预警预报发布系统.docx
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1、精品文档,仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除环境空气质量监测预警预报发布系统天津智易时代科技发展有限公司2016年4月目 录一、项目概述341.1 背景介绍341.2 现状351.3 目标361.4 技术标准361.5 设计原则37二、系统架构392.1 系统结构392.2 系统逻辑架构402.3 系统网络部署412.4 系统技术路线412.5 系统接口设计42三、建设内容423.1数据接收系统423.2数据库管理系统453.3数据审核处理系统483.4环境空气质量监测预警预报发布系统483.4.1Web端发布系统483.4.1.1 环境质量数据排名513.4.1.2 AQI实时报、日报自
2、动生成523.4.1.3 污染物来源分析533.4.1.4 设备监控533.4.1.5 环境数据动态云图展示553.4.1.6 空气质量、气象数据导出543.4.1.7 站点管理553.4.1.8 短信配置553.4.1.9 污染物浓度预警563.4.1.10 数据修约563.4.1.11 用户管理573.4.2移动端发布系统603.4.3面向公众的环境空气质量微信发布平台62四、基础硬件支撑环境624.1发布软件及服务器62一、项目概述1.1 背景介绍近年来,空气环境污染日益严重,党中央、国务院高度重视大气污染防治,2013年国务院出台关于印发大气污染防治行动计划的通知(国发201337号)
3、。提出大气污染防治的总体要求、奋斗目标和政策举措。其中明确指出要建立监测预警应急体系,妥善应对污染天气。各省市,各地区针对本地大气特点和环境空气污染现状,也制定了相应的计划,主要实现环境空气质量预报预警体系的建立,突出重点、分类指导、多管齐下、科学施策,把调整优化结构、强化创新驱动和保护环境生态结合起来,用硬措施完成硬任务,确保防治工作早见成效,促进改善民生,培育新的经济增长点。大气污染防治是一项涉及面广、综合性强、艰巨复杂的系统工程,只有通过系统而完善的大气污染防治技术的综合运用,才会取得显著的效果,通过建立环境空气质量预报预警系统,主要满足环境空气质量预报预警的首要环节,为大气污染防治的应
4、急处理和优化控制提供基础保障。2015年8月,国务院办公厅印发生态环境监测网络建设方案,对今后一个时期我国生态环境监测网络建设做出全面规划和部署。按此方案,环保部将适度回收生态环境质量监测事权,建立全国统一的实时在线环境监控系统。到2020年,全国生态环境监测网络基本实现环境质量、重点污染源和生态状况监测的全覆盖,以及各级各类监测数据系统的互联共享。这将为保障监测数据质量、实现监测与监管执法联动提供重要支撑。(附件1)2016年3月,环境保护部近日印发了生态环境大数据建设总体方案(下文简称方案)的通知,提出未来五年内,生态环境大数据建设要实现的目标是,生态环境综合决策科学化、生态环境监管精准化
5、、生态环境公共服务便民化。生态环境大数据建设的原则是顶层设计、应用导向;开放共享、强化应用;健全规范、保障安全;分步实施、重点突破。方案指出,大数据是以容量大、类型多、存取速度快、应用价值高为主要特征的数据集合,正快速发展为对数量巨大、来源分散、格式多样的数据进行采集、存储和关联分析,从中发现新知识、创造新价值、提升新能力的新一代信息技术和服务业态。全面推进大数据发展和应用,加快建设数据强国,已经成为我国的国家战略。方案提出生态环境大数据总体架构为“一个机制、两套体系、三个平台”。一个机制即生态环境大数据管理工作机制,包括数据共享开放、业务协同等工作机制,以及生态环境大数据科学决策、精准监管和
6、公共服务等创新应用机制。两套体系即组织保障和标准规范体系、统一运维和信息安全体系。三个平台即大数据环保云平台、大数据管理平台和大数据应用平台。其中,大数据环保云平台是集约化建设的IT基础设施层,为大数据处理和应用提供统一基础支撑服务;大数据管理平台是数据资源层,为大数据应用提供统一数据采集、分析和处理等支撑服务;大数据应用平台是业务应用层,为大数据在各领域的应用提供综合服务。生态环境大数据建设将围绕推进数据资源全面整合共享、加强生态环境科学决策、创新生态环境监管模式、完善生态环境公共服务、统筹建设大数据平台、推动大数据试点六大任务开展。我们根据国家总体的政策方针,提出环境空气质量监测预警发布平
7、台的建设方案。1.2 现状第一、环境保护局内部信息化建设一直处于落后地位,也没有建立相应的环境空气监测数据储存及处理中心;第二、空气自动监测及环境监测仪器运行状态和站房环境没有实现视频实时监控;第三、现场端监测仪器未能实现远程反控,非定时随机自动采样及数据补足能力缺失;第四、环境影响评价及建设项目的审核、审批没能实现内部联审,污染物排放批复量未能统一管理,无法为总量减排提供及时有效的数据支持;第五、环境监测站的监测监控管理业务未能梳理和电子化,无法及时快速生成相应类型报告,环境监测数据不能直观表示,也不能与其他环境监测结果比对显示提供辅助决策支持;第六、空气环境质量监测信息发布手段单一,没有实
8、现环境空气信息自动、实时发布与预警;第七、群众参与环境保护的渠道不畅,网站互动功能缺失,环保新闻、信息公布延迟现象严重,不能实现自动发布;第八、多数环境保护局内部网络规划和安全性考虑不足,早期购置部署的部分网络设备和存储设备已不能满足未来信息化建设要求,且因使用已久,维护次数逐年增多,维护费用日益增高。1.3 目标 定时采集与自动上传根据30秒实时数据,按照所执行的技术标准、规范,自动统计5分钟及1小时、1日数据平均值,实现每天/每小时定时采集,用户设置相应程序后,系统按照设定程序自动上传采集数据,同时实现实时、多点直报的需求,能即时向多个目标直接传输数据。 实时监测与历史数据实现对环境质量全
9、面、实时、网格化的监测体系,将采集端上传的数据及时解析、处理、分析和集成,通过建立对应的数据库系统,长期收集环境背景和环境空气质量的连续监测数据,用户可以在线查看空气质量实时数据和历史数据,及时掌握当前辖区内环境空气污染现状和变化规律及趋势。 自动报警与科学预报系统提供自动报警功能,如果遇到设备异常或当前监测超标,系统自动向设定联系人发送报警信息,精确地给出具体的超标数值,超标时间,超标排放量、超标排放介质量,为强化监理工作提供了详实可靠的依据。按照空气质量变化的规律和趋势,科学合理的分析和预测未来空气质量情况,判断环境空气污染造成的影响范围。 污染评价与质量日报依据数据有效性规定、AQI评价
10、技术规范、数据倒挂修约规定等进行数据审核、复核处理,做出各子站及县市的空气质量数据评价,利用监测结果向公众发布环境空气质量日报、预报和定期的质量报告,对环境污染问题进行时事评议,在提高全民环保意识,加强公众监督方面起到推动作用。1.4 技术标准n 中华人民共和国环境保护法n 中华人民共和国大气污染防治法n 大气污染防治行动计划(国发201337号)n 大气污染防治目标责任书n 国家环境保护“十二五”科技发展规划(环发201163号)n 关于开展环境保护重点城市环境空气质量预报工作的通知(环发2000231号)n 20062020年国家信息化发展战略(中办发200611号)n 环境空气质量预报预
11、警业务工作指南(暂行)n 环境空气质量预报预警方法技术指南n 环境空气质量标准(GB 3095-2012)n 环境空气质量自动监测技术规范(HJ/T 193-2005)严格按照国家环境空气质量预报预警业务工作指南中的要求,我们设计了市级环境空气质量监测、预警、预报,发布平台。方便业务部门负责辖区环境空气质量精细化预警预报业务工作。1.5 设计原则1) 安全性原则本系统要实现基于大型数据中心、强大信息处理环境和高速网络为一体,信息管理的获取、共享、处理服务,支持实时网上数据信息处理,支持协同工作的新一代信息化环保平台。由于整个系统涉及大量的保密数据,而且部分数据共享基于网络环境,在设计过程中,会
12、重点实施信息安全及保密措施,确保系统中的信息资源不被非法窃取和篡改,数据中心不被破坏,保证用户能够正常使用系统中的资源信息,提供应有的信息服务。采用有效的安全保密技术以确保该系统的安全性,建立健全管理制度基础。本系统还采用整套安全、科学、便利的管理模式,系统对终端用户的权限严格界定,终端用户的权限细化到每一个模块的每一个功能,在此基础上使用系统灵活的管理方式,很大程度上简化了系统管理人员的工作复杂度。2) 规范性原则系统设计过程中,数据结构和数据编码的设置符合严格的技术规范,全部采用国家下发文件标准。工作中专用的数据,通过全面的汇总分类,制定数据编码规范,保证其准确性和扩展性,为系统信息化的长
13、期发展奠定良好的数据基础与规范。3) 稳定性原则系统在开始数据对接后,每日定期备份数据至服务器,并对异常数据进行筛选分析和定期清理,以防对后续使用造成影响。考虑到网络不稳定状况在终端设备建立本地数据库,紧急情况可以调用本地存储。4) 可拓展性原则平台最大支持三万台设备同时在线监测,在数据通讯协议合理范围内支持符合国家标准的设备进行对接,也可以自定义配置上传,支持设备发送端和接收端自动在线应答,超级管理员享有最高权限,可对系统进行配置编辑。二、系统架构2.1 系统结构风速传感器风向传感器温湿度传感器氮氧化物在线监测仪气压传感器在线粒径分析仪二氧化硫在线分析仪臭氧在线监测仪市级系统通讯网络区/县级
14、环保中心心区/县级办公网通讯网络市级办公网省/国级系统通讯网络省/国级办公网系统采用多层次的系统结构设计,可以对接不同性质(国控,省空,区域等),不同厂家的空气质量子站相关数据,建立一套完善的空气质量监测、预警、发布的可视化平台。同时用数据质控,远程反控、统计分析等信息化手段,帮助环境监测部门及时、全面、准确地掌握本辖区的空气质量现状,实现对本辖区监测站点空气质量进行准确分析,为空气质量的溯源提供决策平台。系统通过专用VPN网络向上级传输实时监测数据,并与其它职能部门的物联网平台对接,实现数据资源的互联共享,结构图如上所示。2.2 系统逻辑架构系统逻辑结构采用四层架构,包括数据采集层、基础支撑
15、层、数据资源层和应用层。数据采集层实时获取监测对象的各类原始数据,并将采集到的不同传输协议的数据转换成统一格式上送至监控中心软件平台,实现监测结果、设备运行状态等数据及时自动上报;基础支撑层处理数据管理与交换业务,包括从监测子站工控机及其它源采集数据,对采集的数据进行存储、处理、分析以及备份等;数据资源层包括对采集的空气质量数据和业务应用数据进行分类和管理,为功能展示层提供支持。系统在应用层可以进行空气质量结果展示、统计分析、预报预警、发布空气质量实况等。系统逻辑结构如图所示:2.3 系统网络部署1、 可依据电子政务的安全要求,外网可使用PCM安全线路,环保局内部网不与Internet连接。2
16、、 通过VPN网络向总站、省站、市站等多级、多个环境监测监控中心转发环境监测数据,保证数据传输的安全性、可靠性。3、 结合GSM/GPRS无线网,极大的拓展了环境检测范围和实现了移动办公。4、 数据采集器可选用RS232、RS485(1.2km)、无线数传(5km)方式通信,降低通信费用。5、 环境监测站不必和信息中心局域网联网,可通过接入Internet远程办公。6、 利用信息中心设备的可靠性,监测数据集中存储,保证了数据的安全性,又可以实现全天候监控。7、 可通过移动设备(手机、笔记本电脑)使用短信或者GPRS上网方式,进行移动监测。2.4 系统技术路线软件系统架构以Windows7.Ne
17、t Server作为网络平台,以Microsoft.Net为开发平台,后台数据库可在SQL Server 2008、Oracle8i、DB2间自由挂接,内部架构要采用分层设计、构件化设计,采用TCP和UDP协议,通过Socket等通信技术和服务实现。系统有良好的开放性、集成性、稳定性等诸多优点,是目前国内领先的完全基于B/S结构、GIS实时监测、多层分布式的在线监测预报预警系统,客户端无需安装、无需配置任何软件,通过浏览器就可以实现全部操作;瘦客户端设计,无需在客户端下载任何插件,可以使得系统在窄带网络上运行流畅。环境质量信息实时发布系统移动端应用是环境质量信息发布在移动终端上的延伸实现,方便
18、用户通过移动互联网(3G、GPRS等)在智能手机等移动设备上查看当地各个监测站的空气质量实时数据、历史趋势等信息。2.5 系统接口设计系统在接口设计方面主要考虑数据提取与汇交、数据同步、用户认证以及对外数据交换。本项目采用Web Service接口技术,Web Service可以将运行在Intranet/Internet分布式服务器上的应用集成在一起,使地理上分布在不同区域的计算机和设备协同工作,为用户提供各种各样的服务。利用Web Service接口能够迅速的通过互联网向用户提供服务,在广泛的范围内寻找可能的合作伙伴。随着Web Service技术的发展和运用,信息处理活动的重点将从目前的开
19、发和使用应用程序过渡到开发和使用Web Service,Web Service将取代应用程序成为Web上的基本开发和应用实体。作为下一代Web的主流技术,Web Service为真正融入Internet奠定了坚实的基础。系统提供与各级环境质量监测系统、环境质量联网系统等各类监测系统标准接口。整合各类数据,实现环境污染防治的实时监控和预警,满足人民群众的环境知情权。三、建设内容3.1数据接收系统数据接收系统主要作用是接收温湿度、风速风向、气压等各类传感器,SO2、NO2、O3等气体分析仪和PM2.5、PM10粉尘分析仪等的实时环境空气质量原始监测数据,其工作原理是:传感器和分析仪将多路测试信号按
20、序通过接口协议进入无线通讯节点设备DVR的独立(DTU)传输通道,经避雷处理后输入到单元内数据采集器,采集器将采集的数据经过无线数据传输终端通过 TCP/IP 网络传入到数据接收系统,数据接收系统将接收到的数据进行解析、存储及上传等处理。数据接收系统工作原理拓扑图中心接收到相关参数数据,通过后台监测管理系统进行数据汇总、整理和综合分析并转化成详细信息实时在监测终端或大屏幕上进行显示,工作人员可以在监控中心或办公室进行监测,随时得到即时数据报告,实现远端无人值守。系统提供与市、省、国级环境质量监测系统、环境质量联网系统等各类监测系统标准接口。整合各类数据,实现环境污染防治的实时监控和预警,为全省
21、乃至全国空气质量监测平台联成“一张网”奠定基础。数据接收子系统能实现对大范围内多级、多层次、多种类环境要素质量进行自动连续在线的实时接收、上传、审核、备份等功能,在将分布于不同地方的采集设备的监测数据在线接收的同时,能够通过VPN网络向总站、省站、市站等多级、多个环境监测监控中心转发环境监测数据,实现数据采集终端设备之间还能够相互通信,组织成一个互联互通的网络系统,提供了允许支持多种数据传输方式、多协议多目标数据通信的高可靠、高可信的数据接收系统。数据的上传将严格按照污染源在线自动监控(监测)系统数据传输标准(HJ/212-2005)和污染源在线自动监控(监测)数据采集传输仪技术要求(征求意见
22、稿)以及地方数据采集和传输协议的相关规定,设定传输软件程序,实现相关监测数据向上级环保部门相应系统的自动上报功能,实现上下级的数据传输。系统可同时向国家、省、市、县环保业务部门和多级、多个环境监控中心转发原始环境自动监测数据,系统中数据在向上传输的同时,可将现场的数据通过网络定期地上传到监测中心和环境主管部门,实现动态异地数据备份功能。在现场数据遭到破坏的情况下,通过远程调用备份在监测中心和环境主管部门上的最新备份数据实现数据恢复功能。系统接收数据包时采用CRC校验等多种校验方式,确保了上传的实时数据的准确性。数据接收子系统具有以下功能:1) 数据接收根据30秒实时数据,按照所执行的技术标准、
23、规范,自动统计5分钟及1小时、1日数据平均值,并根据仪器运行状态与质控执行情况,作出相应的数据状态标识;同时按照“向上备份”规则及时把监测数据报送到各级监控中心,能够以word、excel等形式导出。2) 数据上传满足实时、多点直报的需求,能即时向多个目标直接传输数据,同时系统提供两种上传方式,自动上传和手动上传,用户设置对应程序后,系统按照设定时间自动上传采集数据,也可以不定期地通过手动方式批量上传,传输网络主要利用VPN网络,用户通过接入企业内部虚拟专网的方式与Internet进行隔离,可对整个数据传送过程进行加密保护,保证数据传输的安全性和可靠性。3) 数据存储系统在向上级环保系统传输监
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