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环境空气质量监测预警预报发布系统深圳市圣凯安科技有限公司一、环境空气质量监测预警预报发布系统系统架构1系统结构环境空气质量监测预警预报发布系统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。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：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）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。4系统技术路线软件系统架构以Windows7.NetServer作为网络平台，以Microsoft.Net为开发平台，后台数据库可在SQLServer2008、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。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WebService接口技术，WebService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WebService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WebService技术的发展和运用，信息处理活动的重点将从目前的开发和使用应用程序过渡到开发和使用WebService，WebService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，WebService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。二、建设内容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。图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、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测数据的同时，将上传数据统一存储到中心数据库中，实现动态异地数据备份功能。还可以人工设置本地数据保存时间，超出设定时间后数据将会自动被清理，避免由于数据快速积累导致内存空间不够的情况发生。4）仪器通用智能接入实现智能化接口技术，具备快捷接入不同品牌、不同种类、不同监测方法的分析仪器的能力，以实行标准化处理，并保证设备的稳定运行。可同时连接多台不同的分析仪器，能快速兼容新类型设备，满足各种测控需求。5）监测中心反控功能系统可以实现由监测中心向监测子站发送命令调取数据，也可以实时监视在线监测仪器是否正常工作，从而清楚设备的运行状况及运行进度，当前端数据采集设备或仪器出现故障时，可以在后台发送命令实现设备的正常运行。2数据库管理系统数据库管理系统通过利用大型关系型数据库在数据安全、一致性和分布式处理等方面的优势，将常规6参数、气象五参数等数据集中起来，使用户通过单一界面就可以方便的管理、查询、分析大量的环境数据，从而简化环境数据管理的难度，提高环境数据管理水平。数据管理平台建设遵循《环境数据库设计与运行管理规范》相应要求。采用WebService数据访问技术、ETL数据加工分析技术等整合环境质量监测各项数据，并通过对数据的整理、加工、挖掘、分析，提取综合、有效的环境数据结果，为环境质量数据的发布提供支撑，为环境管理决策提供数据支持。架构如下图所示：数据管理平台采用四层设计，主要有标准层、采集层、数据库层、服务层。在标准层采用国际标准及国家标准对输入数据标准化，采用标准编码，使进入数据库的数据格式共享，实现了数据格式标准、数据接口标准、数据传输标准、数据集成标准，通过这些标准的制定，系统就能够实现各个层面的良好交流。数据采集层主要实现对数据的采集。数据入库的方式主要有两种批量导入和手工输入。在这个层面系统对采集到的数据进行校验，合格后才能入库。这些数据在经过校验、规则处理后再进行归类入库。在数据服务层主要有数据调用、数据写入、数据加密、数据交换这些功能，通过WebService接口与数据库相连。数据库层主要用于元数据、基础数据的存储和管理等功能，对于已经建设空气自动监测管理数据库的县来说，保持现有数据库管理体系，在现有数据库管理体系作进一步开发，作好与省、市级数据库管理系统的借口与数据交换功能，数据库管理系统的主要功能包括建库管理、数据输入、数据查询输出、数据维护管理、代码维护、数据库安全管理、数据库备份恢复、数据库外部接口等，是数据更新、数据库建立和维护的主要工具，也是在系统运行过程中进行原始数据处理和查询的主要手段。(1)元数据库元数据是关于数据的描述性数据信息，大量地反映数据集自身的特征规律，方便于用户对数据集的准确、高效与充分的开发与利用。通过元数据可以检索、访问数据库，可以有效利用计算机的系统资源。(2)配置数据库配置数据库主要是针对数据库所支撑的各个平台的相应系统配置做数据支撑，如：信息化标准和规范体系、系统的后台管理模块等。(3)基础数据库基础数据库存储空气质量监测点基础信息等，是其业务模块运行的基础，系统提供功能对这些基础信息进行管理维护，保证基础数据在整个业务系统中的一致性和准确性，避免基础数据前后不一致造成的系统功能异常。(4)业务数据库根据国标的相关要求以及业务系统相对应标准搭建，在确保数据格式的准确以及可更新性的基础上搭建。采用国际标准及国家标准对输入数据标准化，采用标准编码，使进入数据库的数据格式共享，实现数据库之间的数据从技术上可完全交互。对空气质量在线监测数据进行整合，形成统一的空气质量监测数据库，为数据分析、数据的实时发布提供基础支撑。3数据审核处理系统数据审核处理系统的建设主要为实现县级监测中心数据资源的管理。根据信息管理运行的方式与特点，系统的功能应该满足监测数据的审核、处理、查询、统计、分析等等。数据综合管理平台的应用能够为环境部门进行环境空气质量综合管理、环境规划、决策分析提供支持。审核处理系统主要实现对数据的审核和处理。数据审核的方式主要有两种：自动审核和人工复审。数据处理主要是对采集上来的数据进行汇总、集成、日均值修约等等，合格后才能入库，保证上报的监测数据的代表性和准确性。1）数据审核在数据传输过程中，针对各项数据上报类型和规范要求，可以预定义数据校验规则，有效保证数据质量。对数据项有效值的上、下限以及表达格式按规范进行设置；监测项目的数值间逻辑关系也是审核的重点，进一步校对数据的合理性和准确性。当上述审核过程中未出现异常情况，则数据审核通过并即可入库，整个检验审核过程由系统程序完成，接收数据时通过采用CRC校验等多种方式，避免了数据录入时的很多错漏状况。对于任何的标记或剔除操作，系统自动记忆，作为日志备查。2）人工复审在自动审核的过程中，系统按照设定程序进行数据质量的审核，但由于缺乏对