王恒儉

(深圳市博安達軟件開發(fā)有限公司，深圳 518057)

1 引 言

胡錦濤同志在十八大報告中提出，大力推進生態(tài)文明建設。胡錦濤說，建設生態(tài)文明，是關系人民福祉、關乎民族未來的長遠大計。面對資源約束趨緊、環(huán)境污染嚴重、生態(tài)系統(tǒng)退化的嚴峻形勢，必須樹立尊重自然、順應自然、保護自然的生態(tài)文明理念，把生態(tài)文明建設放在突出地位，融入經(jīng)濟建設、政治建設、文化建設、社會建設各方面和全過程，努力建設美麗中國，實現(xiàn)中華民族永續(xù)發(fā)展。

環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控［1］與環(huán)境管理工作“點多，面廣、量大”，而且具有“全方面、全天候、全時制”的特點，為了徹底解決環(huán)境監(jiān)察和監(jiān)測人員不足的問題，節(jié)約執(zhí)法成本，提高監(jiān)測效率，全國各省、地市、區(qū)縣環(huán)境管理部門都采用自動化、信息化，科學化的高科技手段，建設了污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)和分別面向水、氣、聲的環(huán)境質量自動監(jiān)測系統(tǒng)。

由于現(xiàn)在各地已建的環(huán)境質量和污染源監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)由不同部門負責，建設時間不同，導致系統(tǒng)都是完全獨立且未進行有效整合，環(huán)境信息獲取和處理的技術手段比較落后，多年來積累的大量監(jiān)測數(shù)據(jù)資源未得到全面有效的開發(fā)和利用，難以對重大環(huán)境事件進行快速科學的分析、評價和處理應對，不能滿足環(huán)境管理工作的實際需要。因此，建立環(huán)境在線監(jiān)控一體化平臺［2］勢在必行，把原來單一的污染源、環(huán)境質量和其他在線監(jiān)控進行整合，包括污染源實時監(jiān)控、水質自動監(jiān)測、大氣自動監(jiān)測、放射源監(jiān)控、機動車監(jiān)控、固廢監(jiān)控等監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)整合在一起，為實時掌握污染源和環(huán)境質量的狀況，控制污染的發(fā)展提供有效數(shù)據(jù)支持。

2 在線監(jiān)控一體化平臺關鍵技術分析

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術

物聯(lián)網(wǎng)技術的定義有很多種，但通俗地講，是指通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡技術。

在環(huán)境在線監(jiān)控一體化平臺中，物聯(lián)網(wǎng)技術應用點主要包括水和氣分析儀器、RFID 技術、GPS 技術、視頻監(jiān)控技術、傳感器應用等方面。

2.2 云計算技術

云計算(cloud computing)是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關服務的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)易擴展且經(jīng)常是虛擬化的資源。云是網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說法。過去在圖中往往用云來表示通訊網(wǎng)絡，后來也用來表示互聯(lián)網(wǎng)和底層基礎設施的抽象。狹義云計算指IT 基礎設施的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡以按需、易擴展的方式獲得所需資源;廣義云計算指服務的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡以按需、易擴展的方式獲得所需服務。這種服務可以是IT 和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關，也可是其他服務。它意味著計算能力也可作為一種商品通過互聯(lián)網(wǎng)進行流通。

在環(huán)境在線監(jiān)控一體化平臺中，云計算技術應用點主要包括云技術設施服務、環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)云服務和數(shù)據(jù)應用云服務等方面。

2.3 GIS 技術

GIS 即地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System)，地理信息系統(tǒng)是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎，在計算機軟硬件的支持下，運用系統(tǒng)工程和信息科學的理論，科學管理和綜合分析具有空間內涵的地理數(shù)據(jù)，以提供管理、決策等所需信息的技術系統(tǒng)。簡單的說，GIS 是綜合處理和分析地理空間數(shù)據(jù)的一種技術系統(tǒng)，是以測繪測量為基礎，以數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)儲存和使用的數(shù)據(jù)源，以計算機編程為平臺的全球空間分析即時技術。

在環(huán)境在線監(jiān)控一體化平臺中，GIS 技術應用點主要包括監(jiān)測監(jiān)控點位的空間展現(xiàn)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果專題圖分析等方面。

3 在線監(jiān)控一體化平臺設計

3.1 系統(tǒng)結構

環(huán)境在線一體化監(jiān)控平臺由前端監(jiān)控設備、傳輸網(wǎng)絡、后臺應用系統(tǒng)三大部分組成。其中前端監(jiān)測監(jiān)控設備由廢水、廢氣在線監(jiān)控設備、視頻監(jiān)控設備、環(huán)境質量(水、氣、聲)自動監(jiān)控設備組成。傳輸網(wǎng)絡通過GPRS/CDMA、光纖或電話撥號等通訊方式實現(xiàn)對各子站的實時監(jiān)視、遠程控制等數(shù)據(jù)的傳輸。后臺應用系統(tǒng)為前端監(jiān)控監(jiān)測設備采集的數(shù)據(jù)提供集中展現(xiàn)、分析、預警、利用等功能，還可實現(xiàn)對前端監(jiān)測監(jiān)控設備的反向控制。系統(tǒng)結構圖如圖1:

3.2 系統(tǒng)功能

環(huán)境在線監(jiān)控一體化平臺包括監(jiān)測點管理、在線監(jiān)測、在線遠程管理、地理信息顯示查詢、自動報警管理、自動監(jiān)測報表統(tǒng)計等功能。

3.2.1 監(jiān)測點管理

系統(tǒng)將監(jiān)控點分為兩大類，第一類為污染源［3］監(jiān)測點;第二類為環(huán)境質量監(jiān)測點。

(1)基本信息管理。污染源基本信息:廢水、廢氣、噪聲污染企業(yè)的名稱、主要污染物、行政區(qū)劃、行業(yè)信息等企業(yè)基本信息，可以完成對企業(yè)基本信息的添加、修改、打印輸出等。

環(huán)境質量基本信息:包括空氣自動站、水自動監(jiān)測站名稱、主要監(jiān)測項目、地理位置、監(jiān)測指標等信息。

監(jiān)控指標管理:對每個監(jiān)測監(jiān)控點的COD、PH、氨氮、二氧化硫(SO)、氮氧化物(NOX)、重金屬(如鎘、鉛、銅等)、二氧化碳、氧氣、溫度、壓力和二氧化硫總量、氮氧化物、電機運行等監(jiān)控指標的添加、修改及刪除。

(2)監(jiān)控點設備管理。監(jiān)控設備管理包括對企業(yè)監(jiān)控設備添加、修改、刪除，設置設備監(jiān)控指標、運行參數(shù)等。

3.2.2 在線監(jiān)測

系統(tǒng)提供了定時監(jiān)控［4］、實時監(jiān)控以及數(shù)據(jù)的完整性檢查機制，三者相互結合，滿足了監(jiān)控中心對監(jiān)控的不同要求，保證了監(jiān)控數(shù)據(jù)及時完整的傳送到監(jiān)控中心，也為監(jiān)控中心提供了隨時監(jiān)控某個監(jiān)測點的數(shù)據(jù)提供了必要的手段。

(1)定時監(jiān)控。定時監(jiān)控功能是本系統(tǒng)最為主要的功能，通過它自動的完成數(shù)據(jù)的上報、分析、存儲。數(shù)據(jù)上報的時間間隔由監(jiān)控頻次確定，監(jiān)控頻次可由監(jiān)控中心根據(jù)需要向現(xiàn)場設備發(fā)送指令來設定。

(2)實時監(jiān)控。實時監(jiān)控為監(jiān)控中心提供了隨時獲取某一監(jiān)控點當前監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)的手段，用戶可以根據(jù)需要隨時調取任何監(jiān)控點當前的監(jiān)控數(shù)據(jù)。

(3)數(shù)據(jù)完整性檢查。系統(tǒng)可以自動監(jiān)測某個監(jiān)測點的數(shù)據(jù)完整性，并在數(shù)據(jù)缺失時，出現(xiàn)監(jiān)控數(shù)據(jù)丟失報警信息?？梢酝ㄟ^客戶端向現(xiàn)場監(jiān)控設備發(fā)送相關指令，來調取某一天的監(jiān)控數(shù)據(jù)

3.2.3 在線遠程管理

(1)在線設備的遠程管理?？刂撇蓸?遠程設置現(xiàn)場采樣器的工作模式，如:采樣方式、分瓶方式、采樣時間等，并根據(jù)已設定模式進行采樣。監(jiān)測儀器控制:通過遠程控制可以實現(xiàn)測量開始、測量結束、催化劑再生處理、儀器校準、數(shù)值輸出、儀器故障信息輸出、儀器狀態(tài)信息輸出、儀器維護信息輸出、時間同步、遠程儀器參數(shù)設定、遠程清洗校準等功能。

(2)監(jiān)控中心系統(tǒng)軟件可以實現(xiàn)網(wǎng)上遠程升級。

3.2.4 地理信息顯示系統(tǒng)

基于GIS 展示在線監(jiān)測 監(jiān)控點位分布、監(jiān)測數(shù)據(jù)、預警報警，并與移動執(zhí)法等系統(tǒng)進行關聯(lián)，對報警信息進行聯(lián)動處置。

(1)點位展示:應用GIS 系統(tǒng)，顯示城市地理位置圖、監(jiān)控點分布圖，監(jiān)控點采集的實數(shù)據(jù)信息。

(2)基礎應用:對地理信息的畫面可以任意搜索、放大、縮小察看，也可以通過指定所觀看的地名顯示出圖像，當?shù)貓D信息發(fā)生變化，可以修改相關地圖。利用多層次地圖顯示功能，能夠快速實現(xiàn)多窗口之間的地圖切換。

(3)預警報警:能夠快速在GIS 地圖上用不同顏色和閃爍顯示監(jiān)控點數(shù)據(jù)超標情況和報警情況自動顯示報警點的準確位置以及周圍地圖的同時，以文字說明報警來源、報警登記(包括類別、時間、部位、情況、原因)。

(4)報警聯(lián)動處置:利用動態(tài)數(shù)據(jù)連接、查詢功能，通過多種數(shù)據(jù)、圖形和文字信息的操作手段輔助，接受多種途徑的報警，確定數(shù)據(jù)報警發(fā)生地點，自動完成分配，進行計算機輔助指揮，并和移動執(zhí)法系統(tǒng)相配合，同時處理多個數(shù)據(jù)超標或設備故障等報警信息。實現(xiàn)監(jiān)督總量控制制度落實情況、排放達標情況等目的。

4 結論與展望

通過研究認為，環(huán)境在線監(jiān)控一體化系統(tǒng)的建設，可以實時對污染源、環(huán)境質量等通過統(tǒng)一平臺進行監(jiān)控與監(jiān)測，更容易找到環(huán)境質量變化與污染源污染物排放之間的關系，能夠為環(huán)境管理部門的精細化管理提供更加有力的依據(jù)，后期可引入模型模擬與預測技術，有效利用這些整合好的監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)，為預測預警數(shù)據(jù)同化提供幫助，為環(huán)境管理決策提供更加精細化的數(shù)據(jù)支持。

通過在線監(jiān)控一體化平臺的建設，對污染源、環(huán)境質量的實施統(tǒng)一的監(jiān)測與監(jiān)控，可以有效的降低環(huán)境突發(fā)事件對環(huán)境的影響，減少因環(huán)境事件造成的經(jīng)濟損失，同時在較少的人員編制下，增強環(huán)境監(jiān)管的力度，提高行政績效，提高政務服務水平。生態(tài)環(huán)境的改善會更有利于吸引工商企業(yè)、居民的投資、生活、工作、旅游、消費，有利于人民群眾的和諧生活，有利于促進轄區(qū)的區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，體現(xiàn)了直接地和間接地經(jīng)濟效益。

［1］李琳．環(huán)境在線監(jiān)測信息系統(tǒng)研究分析［J］．知識經(jīng)濟，2010(18)．

［2］于愛敏，于洋，范卉，太春寧．談我國污染源在線監(jiān)控與預警系統(tǒng)建設的主要問題［J］．北方環(huán)境，2010(04)．

［3］高洪元．重慶市重點污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)的建設［J］．軟件導刊，2010(06)．

［4］張慧．淺談多維監(jiān)控系統(tǒng)在環(huán)境保護中的應用［J］．科技創(chuàng)新導報，2010(18)．