浅析智慧环保系统在智慧园区中的应用

张春光，张东霞

（太极计算机股份有限公司）



浅析智慧环保系统在智慧园区中的应用

张春光，张东霞

（太极计算机股份有限公司）

【摘要】论文给出了智慧环保系统在智慧园区中应用现状及建设目标，并重点描述其总体架构规划和建设内容。

【关键词】智慧环保；在线监测；智慧园区

The Application of Smart Environmental Protection System in Smart Garden

ZHANG Chun-guang, ZHANG Dong-xia

(Taiji Computer Corporation Limited)

【 Abstract】This paper introduces the application status and construction goals of smart environmental protection system in smart garden, focusing on the total framework plan and the construction content.

【Keywords】smart environmental protection; on-line monitoring; smart garden

1 智慧环保系统在智慧园区应用现状

我国经济社会的持续快速发展给生态环境带来了巨大压力，党中央将生态文明、美丽中国的发展战略提高到国家战略层面。环境保护作为生态文明、美丽中国建设的主战场和着力点，责任重大。随着人们对环境及其规律认识的不断深化,环境问题不再仅局限于排放污染物引起的健康问题,而且包括自然环境保护、生态平衡和可持续发展的资源问题。

我国的环境保护管理模式，正在从以污染控制为目标开始向以环境质量改善为目标转变，现有环境监控模式和能力在适应这种转变方面还存在明显差距。

近年来，我国环保信息化受到政府和环境保护部门的重视，国务院在《关于落实科学发展观加强环境保护的决定》中明确提出：“要完善环境监测网络，建设‘金环工程’，实现‘数字环保’，加快环境与核安全信息系统建设，实行信息资源共享机制”。环境保护事业进入新的发展阶段，其中嘉兴港区、苏州工业园区等智慧园区经过智慧环保的建设，在管理体制、环保信息化、技术创新方面都有长足发展，信息技术在环保领域凸显更大的作用和意义。

2 智慧环保系统建设目标

智慧环保系统可真正实现“现状、趋势和预警”结合，与“防、控、导”形成一体，通过智慧环保平台监测现状、分析趋势和风险预警，预防和管控环境资源污染。

智慧环保方案将支持环保部门提升业务能力，提高管理效率，提升环境保护效果，支持企业利用物联网技术准确掌握排污数据，提高企业管理水平，承担起企业社会责任；同时能够很好地满足公众对于环境状况的知情权，并可以通过举报与投诉处理平台，向环保部门提出投诉与举报，从而帮助环保部门更加有效地管理违规排污企业，保持环境良好。

智慧环保系统建设目标如下：

1）建成安全、开放以及功能完善的智慧生态环境平台；

2）打造“面向政府，面向公众，面向企业”的智慧环保服务体系；

3）形成“智能监管、决策支持、政务管理、公共服务”的协同管理能力；

4）实现“测得准、看得见、说得清、管得住”的环境管理目标；

5）推动环境保护管理和服务的体制机制创新；

6）探索信息产业和环保产业发展融合的新道路。

3 智慧环保系统总体架构

智慧环保解决方案是一套整体的环保解决方案。为了实现智慧环保的总体目标，我们将依托于整个环保事业的各项保障措施，从环保标准体系推进、智慧环保平台支撑、环保服务产业持续发展三大方向进行落实。

智慧环保顶层框架的制定，决定了总体规划的范围和高度。我们将以“整合、服务、协同、创新”为设计灵魂，进行全面的顶层框架设计。在顶层架构示意图设计基础上，对智慧环保系统架构进行深化。具体系统架构如图1所示。

3.1 智慧感知层

感知层由各种感知设备组成，实现了环境数据的采集及汇聚，是智慧环保监测监控数据的源头。感知层利用各种传感设备实现对水气辐射源等环境因素的实时监测监控，并通过数字采集仪等设备，将监测监控数据汇聚并上传到数据中心平台；同时，感知层设备可以被数据中心进行反向控制，实现中心监管。

智慧环保感知层的建设目标：在现有部署的条件下逐步向智慧感知演进；结合实际情况，建设一个“广泛感知、准确感知、实时感知、完备感知、智能控制”的感知层，满足智慧感知的需求，并为智慧环保应用提供底层支持。

3.2 智慧传输层

智慧传输层是连接感知层与上层应用，承载监测数据、视频数据、业务数据、控制信令的重要上传下达通道。

3.3 智慧集成层

智慧集成层采集的环境数据，通过智慧传输层，进入各个环境信息系统。这些环境信息系统在智慧集成层进行数据抽取、筛选等操作，进入智慧环保统一平台，供上层服务使用。

3.4 融合支撑层

融合支撑层是智慧环保系统的核心层，包括数据中心平台、地理信息平台、服务组件平台。该层下接环境数据，上承应用系统层的数据支撑服务。整个系统所需的数据都在该层上实现统一建模、存储、检索、分析、发布和管理，并提供不同业务之间的数据共享交换平台。该层还为应用系统层提供数据访问、全文搜索、地理信息、工作流、统一权限管理及视频解码等服务,实现业务的连贯性及访问的统一性。

融合支撑层的建设主要包括以下几个平台。

1）数据中心平台

主要实现对数据的统一建模、收集汇聚、存储检索、分析处理、发布管理，提供不同业务数据间的共享交换平台，支撑应用系统对规范统一的数据服务需求。

2）地理信息平台

主要实现矢量地图数据与遥感地图建设，并结合环保业务需求完成各类专题图（如污染源专题图、环境质量专题图等）设计，为业务系统提供有效地理信息服务支撑。

图1　智慧环保系统总体架构图

3）服务组件平台

主要实现统一用户管理、统一权限管理、统一日志管理、数据访问、全文搜索、地理信息、工作流、及视频解码等服务，为应用系统统一性、连贯性的服务提供支撑。

图2　智慧环保应用支持平台系统框架图

3.5 应用服务层

本层将环境基础数据和地理信息系统进行整合提炼，并形成智能监管系统、政务管理系统、公共服务系统、决策支持系统4大应用系统，真正实现以服务为向导，为用户提供丰富的服务。

3.6 终端用户层

终端用户层是整个智慧环保系统的最终使用者，具体包括政府用户、企业用户以及公众用户，使用渠道包括PC终端、Pad终端、手机终端以及定制终端。

智慧环保系统的技术架构就是对系统建设的选用技术进行分析和设计，对于系统建设起着重要的技术指导意义，关乎系统建设优劣甚至成败。

4 智慧环保主要建设内容

智慧环保系统的主要建设内容为：一个支撑平台、两大感知系统、三大保障系统、四大应用系统及配套内容。

4.1 一个支撑平台

实现对数据的汇聚和分析处理，为应用系统提供规范的数据和通用的组件服务，建设重点是环保数据中心和环保服务组件。

应用支撑平台是环保业务应用系统的基础，它为构建其上的环保业务应用系统提供公共的安全以及基础业务服务，包括：统一的用户权限管理、统一的身份认证、统一的日志服务、统一搜索服务、数据交换服务、报表服务等；减少业务系统的开发工作量，使业务系统能专注于业务逻辑的构建。应用支撑平台的系统框架如图2所示。

4.2 两大感知系统

具体指“环境质量感知系统、污染源感知系统”。

环境质量感知系统，就是对环境实现“实时、准确、全面”的在线监测，具体监测项包含“城市空气、饮用水源地”等。

污染源感知系统，就是对污染源实现“实时、准确、全面”的在线监测，具体监测项包含“污水、废气、企业排污”等。

智慧环保系统支持现有各污染源监测站点的数据接入，包括废水、清下水和废气的监测；监测因子包括：COD、氨氮、pH、流量、HCl、HF、氟离子、氨气和氮氧化物等。感知系统支持《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》（HJ/ T 212—2005），且能够根据实际需求添加对特殊污染因子的监测。

4.3 三大保障系统

具体讲就是“责任追溯系统、运维管理系统、信息安全系统”。

责任追溯系统主要功能是对各个系统运行情况进行跟踪，全面记录系统运行中的异常运行和违规运行，确保系统运行情况的可溯源性，为整个系统有序运行和持续改善提供保障。

运维管理系统是一套为各个系统运营维护提供信息的系统，用于保障系统运维工作的高效性和规范性，以及智慧环保各个系统生生不息的健康运行。

信息安全系统主要功能是为系统提供安全可靠的运行环境和便捷服务及安全运行保障，防止信息泄露、数据破坏、业务篡改等不安全情况发生。

4.4 四大应用系统

具体讲就是“智能监管系统、政务管理系统、公共服务系统、决策支持系统”。

智能监管系统主要功能是实现对环保感知数据的管理，并基于这些数据对企业进行环保监管，且能够实现统一的分析与展现。其中对企业监管是本系统的重要环节，涉及执法、处罚、监察全过程。

政务管理系统主要功能是实现环保局各业务处室的业务管理，涵盖行政审批、实验室管理、办公自动化系统、企业在线办事等多个子系统。

公共服务系统主要功能是为公众提供环保信息服务，涵盖“环保通”手机、环保舆情分析、咨询投诉与信访、户外环保信息发布等系统。

决策支持系统主要功能是基于大量环保数据，通过大数据挖掘技术和云计算技术，为政府提供预测预警、辅助决策、以及应急管理等服务。

4.5 配套建设内容

配套建设内容，概况为一套标准体系、两大设施中心、三大传输网络。

1）一套标准体系，具体讲就是“环保管理规范、环保技术标准”。

环保管理规范是环保监管部门依据国家法律法规和当地实际环境监管情况，制定的环保管理规范，用以保证智慧环保系统有管理规范可作依据。

环保技术标准是融合地方标准、行业标准和国家标准组成的标准体系，用以保障智慧环保系统建设有统一标准可作依据。

2）两大设施中心，具体讲就是“环保监控处置中心、环保公众宣教中心”。

环保监控处置中心是一个集“环境信息监控、环境信息处置、环境事故应急指挥、环境问题专家会商”于一体的办公场地。

环保公众宣教中心是一个集“环保政策宣传、环保知识宣教、低碳环保意识教育”等于一体的公众服务场地。

3）三大传输网络，具体讲就是“监控专网、业务专网、门户外网”。

监控专网，就是承载环境监测数据和监控视频的环保监控虚拟专网。

业务专网，就是承载环保局与省厅和分局间环保业务办公虚拟专网。

门户外网，就是为企业在线办事和公众在线咨询等，提供基于公共互联网的、支持多运营商接入的公共传输网络。

5 智慧环保的应用效果及功能实现

智慧生态环境系统图，通过将分散于不同位置的环保感知点的数据信息和GIS系统进行交互，实现一张图直观显示区域内各类环保数据的功能，如图3所示。

图3　智慧生态环境示意图

功能实现：一方面，直观地显示各类环保数据的实时信息，并且通过不同颜色标注各类环保数据的状态，提高整个区域环保情况的识别率；另一方面，通过对各个点位设置预警阀值，在点位数据信息超过阀值时使用各类报警方式，通知管理人员及时处理。

6 结束语

“智慧环保”的基础是物联网。鉴于“数字环保”平台和物联网技术在环保领域的深入发展，构建环保领域覆盖全国的物联网系统，是实现由“数字环保”向“智慧环保”转化的第一步。在智慧园区建立环境物联监测网络，实时采集污染源数据、水环境质量数据、空气环境质量数据、噪声数据等环境信息，对重点区域实施智能化远程监测，对各种环境信息进行智能分析，将为“智慧环保”的全面推进奠定良好基础。

参考文献

[1]曹茂春,洪劲飞.智慧园区建设探讨[J].智能建筑,2014(9):34-39.

[2]曹茂春,齐雄.智慧城市的探讨与实践[J].智能建筑与城市信息,2013(10):94-100.

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