大氣監(jiān)測網(wǎng)格化管理系統(tǒng)

一．系統(tǒng)概述

圣凱安大氣網(wǎng)格化監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)國家環(huán)境部門發(fā)布的《環(huán)境信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)范》（HJ460-2009）、《環(huán)境保護(hù)應(yīng)用軟件開發(fā)管理技術(shù)規(guī)范》（HJ622-2011）、《污染源在線自動監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)2122005》、《環(huán)境污染源自動監(jiān)控信息傳輸、交換技術(shù)規(guī)范》（HJ-T352-2007）等國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，以環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)位數(shù)據(jù)傳感體系為基礎(chǔ)，針對不同環(huán)境企事業(yè)單位需求，運(yùn)用環(huán)保理論研究成果和信息技術(shù)，建立智能化環(huán)保網(wǎng)格在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺。

平臺數(shù)據(jù)中心可提供所屬地區(qū)各監(jiān)測點(diǎn)位數(shù)據(jù)的實(shí)時采集傳輸、實(shí)時監(jiān)控空氣環(huán)境質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)在線數(shù)據(jù)查詢及報表統(tǒng)計、數(shù)據(jù)自動預(yù)警、環(huán)保信息綜合分析、數(shù)據(jù)歸集等，為環(huán)保的研究提供信息資源和手段，為環(huán)保業(yè)務(wù)管理提供統(tǒng)一的管理平臺。

二．功能特點(diǎn)

1 站點(diǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時狀態(tài)查看

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

2 站點(diǎn)環(huán)境遠(yuǎn)程視頻實(shí)時監(jiān)控

監(jiān)測現(xiàn)場可以安裝視頻監(jiān)控設(shè)備，通過窗口視圖直觀了解監(jiān)測站點(diǎn)的周邊情況和污染物實(shí)時排放數(shù)據(jù)，當(dāng)周圍污染源濃度超標(biāo)時自動抓拍，為公眾和環(huán)保部門監(jiān)督提供依據(jù)，同時可以了解監(jiān)測設(shè)備的實(shí)時狀況。當(dāng)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(jìn)行），當(dāng)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 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(nèi)容包括空氣質(zhì)量指數(shù)和各項(xiàng)監(jiān)測因子濃度的分鐘值、小時值，方便用戶查看時間段內(nèi)空氣質(zhì)量變化趨勢和污染物濃度變化情況，同時可以進(jìn)行監(jiān)測點(diǎn)位之間的各項(xiàng)參數(shù)的對比分析，用戶可以自主設(shè)定展示的時間區(qū)間，導(dǎo)出打印時支持選用JPG圖片、PDF、EXCEL、WORD文檔多種格式。

4 環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)排名

針對相關(guān)環(huán)境管理部門以及用戶個性化定制需求，系統(tǒng)設(shè)置獨(dú)立排名系統(tǒng)，目前采用AQI（空氣質(zhì)量指數(shù)），提供日排名、小時排名數(shù)據(jù)，用戶可以查詢當(dāng)天排名信息和歷史數(shù)據(jù)，除了空氣質(zhì)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(zhì)量類別等信息。

5 AQI實(shí)時報、日報自動生成

按照HJ633-2012環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定要求，自動生成實(shí)時報、日報數(shù)據(jù)報表，發(fā)布的指標(biāo)包括各監(jiān)測站點(diǎn)的監(jiān)測站點(diǎn)信息、空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）、首要污染物、空氣質(zhì)量指數(shù)類別以及空氣質(zhì)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：

6 設(shè)備監(jiān)控

系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)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(shè)備的運(yùn)行狀況及運(yùn)行進(jìn)度，當(dāng)前端數(shù)據(jù)采集設(shè)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(diǎn)負(fù)責(zé)人及時知曉，并采取相應(yīng)的解決措施，保證系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定運(yùn)行。

7 環(huán)境數(shù)據(jù)動態(tài)云圖展示

由于區(qū)域間空氣質(zhì)量狀況的差別，系統(tǒng)基于各個區(qū)域內(nèi)監(jiān)測數(shù)值實(shí)時以污染物濃度云圖形式渲染這種差別，云圖取每小時點(diǎn)位數(shù)值，顏色采用空氣質(zhì)量指數(shù)AQI表示顏色，實(shí)現(xiàn)由“點(diǎn)"到“面"全面展示大范圍內(nèi)空氣質(zhì)量狀況。

8 空氣質(zhì)量、氣象數(shù)據(jù)導(dǎo)出

系統(tǒng)提供空氣質(zhì)量、氣象數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，用戶在設(shè)置時間類型、站點(diǎn)、時間段以后即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)出，內(nèi)容包括點(diǎn)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(zhì)量指數(shù)AQI。其中數(shù)據(jù)有效率按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計算，分鐘值以后端數(shù)據(jù)傳輸判定為準(zhǔn)，小時值以每小時收集45個分鐘值為準(zhǔn)，日均值以每天收集22個小時值為準(zhǔn)，其余時間區(qū)間以日均值有效天數(shù)為準(zhǔn)。

9 站點(diǎn)管理

用戶在此模塊可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測點(diǎn)位信息的增、改、查、刪等基本操作，點(diǎn)位信息包括監(jiān)測點(diǎn)位名稱、地址、經(jīng)緯度、站點(diǎn)ID、所在區(qū)域名稱等內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)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(yù)警等選項(xiàng)。

10 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(nèi)容，編輯選項(xiàng)可對接收短信用戶推送內(nèi)容進(jìn)行管理操作，配置的信息內(nèi)容包括預(yù)警信息、日報、狀態(tài)預(yù)警、掉線預(yù)警，完成設(shè)置以后，列表中人員可以收到短信信息。

11 污染物濃度預(yù)警

一旦空氣質(zhì)量狀況出現(xiàn)異常波動時，系統(tǒng)啟動超標(biāo)報警。此功能中分?jǐn)?shù)據(jù)上下限與預(yù)警上下限，數(shù)據(jù)上下限為數(shù)據(jù)有效性判定標(biāo)準(zhǔn)值，超過界限的則被判定為無效。預(yù)警上下限為當(dāng)監(jiān)測因子不在設(shè)定值范圍內(nèi)一定時間之后，則會發(fā)送預(yù)警短信。

選擇站點(diǎn)便捷，將預(yù)警上下限設(shè)定臨界值，即可使用預(yù)警功能（0為默認(rèn)）。

12 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(jìn)行人工修正，點(diǎn)擊數(shù)據(jù)修約選項(xiàng)即可進(jìn)行修正，當(dāng)值被設(shè)定為無效時，數(shù)據(jù)被揀出，不參與統(tǒng)計運(yùn)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）

13 用戶管理

對于不同的角色設(shè)置相應(yīng)權(quán)限管理，一個角色關(guān)聯(lián)了一套操作權(quán)限。系統(tǒng)共提供了三種操作權(quán)限。系統(tǒng)用戶：擁有系統(tǒng)的所有功能操作權(quán)限；管理用戶：擁有部分業(yè)務(wù)相關(guān) 的功能操作權(quán)限；普通用戶：只能進(jìn)行系統(tǒng)中相關(guān)內(nèi)容的查詢操作，實(shí)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(yán)格控制，建立統(tǒng)一用戶管理平臺實(shí)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、個人賬號和密碼。

14  用戶APP

手機(jī)版發(fā)布系統(tǒng)支持Android、IOS等主流的手機(jī)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(diǎn)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(nèi)各站點(diǎn)空氣質(zhì)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(zhì)量AQI、首要污染物、環(huán)境質(zhì)量指數(shù)類別、環(huán)境質(zhì)量指數(shù)說明以及健康提示等信息。按照《HJ633-2012環(huán)境質(zhì)量指數(shù)(AQI)技術(shù)規(guī)定》，根據(jù)環(huán)境質(zhì)量AQI進(jìn)行顏色標(biāo)識。

三．平臺架構(gòu)與系統(tǒng)工作原理

1 環(huán)境數(shù)據(jù)采集

服務(wù)器使用公網(wǎng)固定IP，監(jiān)測儀器發(fā)送數(shù)據(jù)至此IP地址對應(yīng)端口，系統(tǒng)自動采集并通過內(nèi)置協(xié)議將字符串解析為需要的信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的校驗(yàn)、檢查、解析和入庫（數(shù)據(jù)存儲），采用多線程異步通信技術(shù)與各監(jiān)測點(diǎn)通信，可查看原始數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步轉(zhuǎn)發(fā)。

當(dāng)監(jiān)測點(diǎn)位斷線或者出現(xiàn)異常時，線程保留五分鐘對接期，五分鐘之內(nèi)不上傳數(shù)據(jù)系統(tǒng)關(guān)閉線程，降低占用率，直至重新連接再次打開。

2 環(huán)境數(shù)據(jù)存儲

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器對接收到的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行整體規(guī)劃，對環(huán)保業(yè)務(wù)涉及的眾多數(shù)據(jù)資源進(jìn)行科學(xué)合理的分類，在此基礎(chǔ)上建立數(shù)據(jù)體系和數(shù)據(jù)庫體系，形成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、專業(yè)數(shù)據(jù)庫、元數(shù)據(jù)庫和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫。

由于環(huán)境大數(shù)據(jù)的保密性，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器需要關(guān)閉公網(wǎng)服務(wù)和外接端口，與服務(wù)器接入同一局域網(wǎng)，使用內(nèi)網(wǎng)IP。服務(wù)器解析完成后，通過局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)存儲至此。數(shù)據(jù)庫定期備份、定期殺毒、定期更新軟件服務(wù)與相關(guān)插件，以保證存儲數(shù)據(jù)的安全。

3 環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)

服務(wù)器中置入交互模塊，每30分鐘采集監(jiān)測子站的運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)、監(jiān)測數(shù)據(jù)，對服務(wù)器進(jìn)行信息交互傳輸、讀取操作日志，連續(xù)兩次出現(xiàn)異常，系統(tǒng)啟用預(yù)警提醒。同時可以將監(jiān)測因子標(biāo)準(zhǔn)接入檢測程序中，如果超標(biāo)或者出現(xiàn)恒值，則提示相關(guān)人員并將信息傳輸至前置服務(wù)器。所有預(yù)警信息在前端頁面展示。

四．系統(tǒng)硬件構(gòu)成

1、 環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測儀器子站

2、 GPS子站定位模塊

3、 數(shù)據(jù)采集設(shè)備

4、 無線傳輸設(shè)備

5、 數(shù)據(jù)前置服務(wù)器

6、 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

7、 WEB應(yīng)用服務(wù)器