基于物联网的省级交通运输环境监测系统设计——以贵州省为例

肖佑铭(贵州省交通科学研究院股份有限公司)

基于物联网的省级交通运输环境监测系统设计——以贵州省为例

肖佑铭
(贵州省交通科学研究院股份有限公司)

摘要:从实际项目的需求出发，对基于物联网的省级交通运输环境监测系统进行了架构设计。使用软件工程的分析和设计理念，介绍了贵州省交通运输环境监测系统的需求分析，系统设计过程。为实现贵州省交通运输环境监测网络建设试点工程提供一定的技术支撑。目标是建设一个运行高效的和适应当前交通运输行业发展特点的环境监测系统。

关键词:交通运输;物联网;环境在线监测

Provincial Transportation Environmental Monitoring System Based on Internet of Things——Guizhou Province

XIAO You－ming
(Guizhou Province Transportation Research Institute Co.，Ltd.)

Abstract:From the practical needs of the project，to the provincial transportation Environment Monitoring System Based Things were architecture design.Use the analysis and design of software engineering，describes the demand Guizhou provincial transportation environmental monitoring system analysis，system design process.To achieve Guizhou Province transport environmental monitoring network pilot project to provide some technical support.Goal is to build an efficient operation and development of the transportation industry to adapt to the characteristics of the current environmental monitoring systems.

Key words:transportation; things;

Environment Online Monitoring

1　设计目的

交通运输环境监测作为交通环境监管的一项重要技术手段，也是交通运输环境保护的长期管理的主要依据。逐步完善交通环境监测体系，提高交通环境监测综合能力，已成为交通运输环境保护工作的重要内容之一。《公路水路交通运输环境保护”十二五“发展规划》和《交通运输”十二五“发展规划》都明确提出要建设“交通环保行业科学布局、层次合理的监测网络”。

依托贵州省交通运输环境监测系统建设试点工程项目，对系统中如何应用物联网进行研究，对系统需求进行分析，对架构和模型功能进行了设计，目的是设计出一个基于物联网的省级交通运输环境监测系统，并将其应用在实际的项目中，给出了基于物联网的省级交通运输环境监测系统设计原则，从架构、网络构架、功能模块、数据库、安全性、可靠性和可扩展性不同方面对系统进行设计。

2　系统需求

2.1业务需求

省级交通运输环境监测系统应具有的主要功能如下: (1)面向省级交通环境主管部门和行业管理部门，提供各类交通环境监测数据信息的获取、检索、查询、展示等服务，并能够在此基础上为交通环境主管部门提供报表统计、汇总分析、趋势分析、对比分析、超标分析、预测预警分析等功能，为开展交通环境监管、政策制定、项目审批等提供数据支持服务。

(2)面向省级交通环境监测和数据统计工作人员，提供便捷高效的交通环境监测数据采集、管理、统计分析等功能，减轻交通环境监测和数据统计人员在数据资料收集、整理、审核方面的工作量，有效提高数据的准确性，进一步增强交通环境监测和数据统计工作的效率和管理水平。

2.2功能需求

环境在线监测系统是省级交通环境监测系统中重要的一个环节，是实现交通环境实时动态监测的有效手段，为了更全面、及时的掌握交通环境敏感区域的环境情况，同时为以后省级交通环境自动监测系统平台的完善，贵州交通环境监测设置了在线监测站点，拟建在线监测以污水、噪声和大气为主要内容，其建设规模为:在全省范围内，选择2条高速公路进行在线环境监测的试点工作，其中，1处高速公路服务区建生活污水在线监测系统1套; 1处高速公路收费站建

环境大气监测在线监测系统1套，1处隧道口建环境大气监测在线监测系统1套; 2处临路学校(或居民聚集区)声环境敏感路段建噪声在线监测系统2套。详见表1。

表1　环境在线监测站点规模一览表

3　系统设计

3.1系统架构设计

本系统应该使用连通性强和用户使用方便的基于超文本传输协议(Hyper Text Transfer Protocol，HTTP)的浏览器/服务器模式结构(Browser/Server，B/S)。

本项目根据基于物联网的省级交通运输环境监测系统分层架构设计建设，本次项目建设内容分为三个层次，以智能感知层(2个大气环境自动监测站点、1个水质自动监测站、2个噪声环境自动监测站点建设)为基础;传输层(依托贵州省环境监测系统运营商)为枢纽;智能应用层(包含了交通环境监控中心、交通环境自动监控标准集建设、6个交通环境智能监测信息管理平台应用软件:交通环境自动监控数据采集传输系统、交通环境噪声在线监控系统、交通环境水质智能在线监控与统计分析系统、交通环境空气智能在线监控与统计分析系统、交通环境地理信息系统、交通环境数据中心系统)为建设重点，构建贵州省交通运输环境监测系统，提升贵州省交通运输环境监测能力，实现对交通环境的有效感知。

3.2系统网络架构设计

省级交通运输环境监测系统网络架构能通过动态伸缩更好地平衡各个层面上服务器的负载，均衡网络上的信息流量，从而提高系统的吞吐量;系统硬件采用这种分层结构、分布式分布可方便地以添加方式扩展相应层面上服务器数量以扩展处理能力和系统规模。

3.3系统功能设计

在交通环境监测数据基础上，省级交通运输环境监测系统将建设交通环境监测数据的服务中心、分析和决策中心和持久化中心，为交通运输环境管理提供信息化支持。细化出系统需要开发的功能和提供的服务。系统总体模块层次结构见图1。

3.4系统数据库设计

数据库设计在特定的应用场景下，设计数据库结构和初始化数据的过程，做为软件系统开发重要技术。将系统中不同数据按照特定的规则组织，使用各个模块可以共享这些数据，使这些模块可以快速方便的对数据进行持久和查询等操作功能。在贵州省交通运输环境监测信息平台数据库体系设计的基础上形成数据库体系。

3.5系统前端设计

省级交通运输环境监测系统前端主要有五大功能模块，分别是: 1.0空气在线监控、2.0噪声在线监控、3.0水质在线监控、4.0地理信息系统、5.0数据中心等。系统功能模块表见表2。

图1　系统总体模块层次结构图

表2　系统功能模块表

3.6系统安全性、可靠性、扩展性设计

(1)系统的安全是整个项目建设的根本保障。基于此原因，在对系统行安全建设时，需要考虑完整的安全构架。考虑多方面、多层的系统安全。(2)可靠性是系统能够连续运行的保证，即使是系统出现了故障，可靠性也能够保证系统不会进一步出现更大的错误，而且能够迅速从故障中恢复，具有自我检查和自我修复的能力。(3)省级交通运输环境监测系统具有以各个子系统为单元的可以根据实际应用场景进行配置的能力，保证每个子系统单独运行正常，并且增加新子系统时，无需修改原有子系统，便于在现有系统中进行扩展。为了便于系统的扩展，如建立交通环境预警预报系统、交通环境应急指挥系统、交通信息共享和发布系统等。

4　结语

本文提出一个基于物联网的省级交通运输环境监测系统的设计方案，并描述了它的需求分析和设计过程。为贵州省交通运输环境监测网络建设试点工程项目提供了一定的技术支撑。项目建成后，将成为全国交通运输行业环境监测网络的重要组成部分，同时也将纳入到贵州省环境监测网络之中，对于推动交通建设可持续发展，建设绿色交通，提升交通运输行业的整体形象，都将具有十分积极的意义。

参考文献:

［1］交规划发［2012］18号，公路水路交通运输环境保护“十二五”发展规划［S］.交通运输部，2012－01－13.

［2］张华梅.B/S模式的软件系统的设计与实现［J］.计算机工程与应用，2010，(7) : 35－36.

［3］施伯乐.数据库系统教程(第3版)［M］.高等教育出版社，2009.

作者简介:肖佑铭(1985－)，男，贵州金沙人，工程师，研究方向:环境影响评价、环境监测、水土保持、节能评估等工作。

收稿日期:2014－11－25

中图分类号:U492

文献标识码:C

文章编号:1008－3383(2015) 05－0144－02