“一体化”环境监测综合应用系统

梁扬志

摘要 基于物联网、大数据应用等技术，研究和设计由“一张网”和“一个支撑平台”组成的“一体化”环境监测综合应用系统。本文就系统架构及功能模块进行详细的阐述，希望对环境自动监测信息化建设有借鉴作用。

【关键词】自动监测系统 物联网 资源整合

目前各地环保部门都独自开发建设环境自动监测系统，但因硬件及软件系统的差异，导致系统集成和资源整合能力不足，系统的兼容性及拓展性较差，这些因素影响了环境监测信息化建设的成效。因此，提出了“一体化”环境监测综合应用系统的建设思路。

1 系统总体设计

以国标和行业规范为依据，以物联网、数据分析等技术为依托，建设一张覆盖现场各种监测仪器的物联网和集各种应用软件于一体的多功能系统，能满足各级环保部门的需要。如图1所示分为四层。

1.1 现场数据采集层

由现场端的水、气和污染源等监测设备组成的一张物联网，实时采集和上传各种监测数据。数据采集传输仪（简称数采仪）是系统的必备组件，实现各类数据的汇总管理。它与具有RS232/RS485输出接口的仪器进行通讯，通过数字、模拟通道采集、传输数据，对数据缓存汇总，并按HJ/T212传输协议进行编码、打包和封装，通过传输网络上传到上端网络（通讯服务器）。

1.2 网络传输层

VPN、光纤等有线或3/4G无线网络按TCP/IP传输协议把数采仪上传的数据传输到上端的通讯服务器，保证完整性和安全性。

1.3 数据接入和管理层

通讯服务器实现全网数据的接收和汇总，并对数据包进行校正和解封。系统软件自动对数据进行解析、审核和归类处理后，存储到相应数据库，供应用软件调取使用。此外，通过服务器和数采仪的反向数据传输实现对现场设备的监控及反控。

1.4 应用和共享层

包括环保物联网应用门户和业务应用系统，门户为各类用户提供所需服务的入口和交互界面。应用系统涉及到各类环境监测业务、数据应用、预警报警处理等。通过授权实现数据资源共享。

2 系统支撑应用平台

2.1 系统逻辑架构

依据开放的业界标准，系统支撑应用采用SOA架构，以及模块化和组件化的模式，以业务导向为核心构建立统一的支撑应用平台。如图2所示。

软件系统分五层：一是基础设施层，其承载整个SOA应用架构的基础，包括基础的网络基础设施、系统软硬件，为应用系统提供运行环境和功能支撑;二是数据层，系统分不同的存储区域，实现数据存储和共享的功能;三是服务层，其定义了总线提供的API接口，通过WebServices封装将API用基于XML的WSDL重新描述，而服务引擎（ServiceEngine）代表了粗粒度服务的实现;四是支撑层，其是所有业务的逻辑集合，组件以Web服务的方式提供接口，将公共组件和业务组件封装成Bundle的形式，动态支撑应用层各系统的组件调用;五是智能应用层，其实现各种系统应用功能，并支持向其它应用系统或其他成员提供服务。实现一站式实时访问与管理的信息整合平台。

2.2 系统应用功能

2.2.1 监测业务

将水、气、声和污染源等监测业务整合在同一平台上，实现7*24小时自动实时集中监测，确保监测数据的完整性和准确性。

2.2.2 数据管理和大数据应用

以业务需求为基础构建的数据库系统，将实时的分钟、小时等监测数据进行自动审核、归类和存储，实现各部门之间的数据信息交换与共享。建立数据统计分析、预测模型，实现各种数据应用功能。并在二次数据处理的基础上，进行综合查询、数据统计、趋势分析、专题分析等，系统能自动对环境质量变化趋势进行评估和跟踪，为环保部门提供数据支撑。

2.2.3 预警报警与应急处理

开发了数据异动分析系统，实现智能化海量数据统计分析和科学判读，及时发现监测设备和污染源排放异常情况，并通过其趋势变化分析，提供分级预警报警服务。系统自动按报警级别通过短信、手机APP等渠道发送告警信息给企业和环境执法人员，随之发起相应级别的异常处理响应，并形成闭环管理。

2.2.4 综合管理功能

实现身份认证、用户、应用授权“统一”管理功能，完成系统安全和日志的管理。通过门户网站及手机APP等渠道，实现环保信息共享和对外公开的功能。

3 结语

该“一体化”综合应用系统在实践中的优点：

（1）有良好的开放性、兼容性（可兼容旧的监测系统）;

（2）集业务、分析、服务、监督和管理“五位一体”的综合性的监测系统，节省成本;

（3）实现7*24小时的实时自动监测功能和大数据应用功能，全面提升环境监测、数据应用、预警报警能力和监管工作水平。

参考文献

[1] （HJ/T212-2005），污染源在線自动监控（监测）系统数据传输标准.

[2]张宏伟.物联网在环境监测和保护中的应用和研究[J].物联网技术，2011（06） 73-76.