淺析智慧環保系統在智慧園區中的應用

張春光，張東霞

（太極計算機股份有限公司）

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淺析智慧環保系統在智慧園區中的應用

張春光，張東霞

（太極計算機股份有限公司）

【摘要】論文給出了智慧環保系統在智慧園區中應用現狀及建設目標，并重點描述其總體架構規劃和建設內容。

【關鍵詞】智慧環保；在線監測；智慧園區

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 智慧環保系統在智慧園區應用現狀

我國經濟社會的持續快速發展給生態環境帶來了巨大壓力，黨中央將生態文明、美麗中國的發展戰略提高到國家戰略層面。環境保護作為生態文明、美麗中國建設的主戰場和著力點，責任重大。隨著人們對環境及其規律認識的不斷深化,環境問題不再僅局限于排放污染物引起的健康問題,而且包括自然環境保護、生態平衡和可持續發展的資源問題。

我國的環境保護管理模式，正在從以污染控制為目標開始向以環境質量改善為目標轉變，現有環境監控模式和能力在適應這種轉變方面還存在明顯差距。

近年來，我國環保信息化受到政府和環境保護部門的重視，國務院在《關于落實科學發展觀加強環境保護的決定》中明確提出：“要完善環境監測網絡，建設‘金環工程’，實現‘數字環保’，加快環境與核安全信息系統建設，實行信息資源共享機制”。環境保護事業進入新的發展階段，其中嘉興港區、蘇州工業園區等智慧園區經過智慧環保的建設，在管理體制、環保信息化、技術創新方面都有長足發展，信息技術在環保領域凸顯更大的作用和意義。

2 智慧環保系統建設目標

智慧環保系統可真正實現“現狀、趨勢和預警”結合，與“防、控、導”形成一體，通過智慧環保平臺監測現狀、分析趨勢和風險預警，預防和管控環境資源污染。

智慧環保方案將支持環保部門提升業務能力，提高管理效率，提升環境保護效果，支持企業利用物聯網技術準確掌握排污數據，提高企業管理水平，承擔起企業社會責任；同時能夠很好地滿足公眾對于環境狀況的知情權，并可以通過舉報與投訴處理平臺，向環保部門提出投訴與舉報，從而幫助環保部門更加有效地管理違規排污企業，保持環境良好。

智慧環保系統建設目標如下：

1）建成安全、開放以及功能完善的智慧生態環境平臺；

2）打造“面向政府，面向公眾，面向企業”的智慧環保服務體系；

3）形成“智能監管、決策支持、政務管理、公共服務”的協同管理能力；

4）實現“測得準、看得見、說得清、管得住”的環境管理目標；

5）推動環境保護管理和服務的體制機制創新；

6）探索信息產業和環保產業發展融合的新道路。

3 智慧環保系統總體架構

智慧環保解決方案是一套整體的環保解決方案。為了實現智慧環保的總體目標，我們將依托于整個環保事業的各項保障措施，從環保標準體系推進、智慧環保平臺支撐、環保服務產業持續發展三大方向進行落實。

智慧環保頂層框架的制定，決定了總體規劃的范圍和高度。我們將以“整合、服務、協同、創新”為設計靈魂，進行全面的頂層框架設計。在頂層架構示意圖設計基礎上，對智慧環保系統架構進行深化。具體系統架構如圖1所示。

3.1 智慧感知層

感知層由各種感知設備組成，實現了環境數據的采集及匯聚，是智慧環保監測監控數據的源頭。感知層利用各種傳感設備實現對水氣輻射源等環境因素的實時監測監控，并通過數字采集儀等設備，將監測監控數據匯聚并上傳到數據中心平臺；同時，感知層設備可以被數據中心進行反向控制，實現中心監管。

智慧環保感知層的建設目標：在現有部署的條件下逐步向智慧感知演進；結合實際情況，建設一個“廣泛感知、準確感知、實時感知、完備感知、智能控制”的感知層，滿足智慧感知的需求，并為智慧環保應用提供底層支持。

3.2 智慧傳輸層

智慧傳輸層是連接感知層與上層應用，承載監測數據、視頻數據、業務數據、控制信令的重要上傳下達通道。

3.3 智慧集成層

智慧集成層采集的環境數據，通過智慧傳輸層，進入各個環境信息系統。這些環境信息系統在智慧集成層進行數據抽取、篩選等操作，進入智慧環保統一平臺，供上層服務使用。

3.4 融合支撐層

融合支撐層是智慧環保系統的核心層，包括數據中心平臺、地理信息平臺、服務組件平臺。該層下接環境數據，上承應用系統層的數據支撐服務。整個系統所需的數據都在該層上實現統一建模、存儲、檢索、分析、發布和管理，并提供不同業務之間的數據共享交換平臺。該層還為應用系統層提供數據訪問、全文搜索、地理信息、工作流、統一權限管理及視頻解碼等服務,實現業務的連貫性及訪問的統一性。

融合支撐層的建設主要包括以下幾個平臺。

1）數據中心平臺

主要實現對數據的統一建模、收集匯聚、存儲檢索、分析處理、發布管理，提供不同業務數據間的共享交換平臺，支撐應用系統對規范統一的數據服務需求。

2）地理信息平臺

主要實現矢量地圖數據與遙感地圖建設，并結合環保業務需求完成各類專題圖（如污染源專題圖、環境質量專題圖等）設計，為業務系統提供有效地理信息服務支撐。

圖1　智慧環保系統總體架構圖

3）服務組件平臺

主要實現統一用戶管理、統一權限管理、統一日志管理、數據訪問、全文搜索、地理信息、工作流、及視頻解碼等服務，為應用系統統一性、連貫性的服務提供支撐。

圖2　智慧環保應用支持平臺系統框架圖

3.5 應用服務層

本層將環境基礎數據和地理信息系統進行整合提煉，并形成智能監管系統、政務管理系統、公共服務系統、決策支持系統4大應用系統，真正實現以服務為向導，為用戶提供豐富的服務。

3.6 終端用戶層

終端用戶層是整個智慧環保系統的最終使用者，具體包括政府用戶、企業用戶以及公眾用戶，使用渠道包括PC終端、Pad終端、手機終端以及定制終端。

智慧環保系統的技術架構就是對系統建設的選用技術進行分析和設計，對于系統建設起著重要的技術指導意義，關乎系統建設優劣甚至成敗。

4 智慧環保主要建設內容

智慧環保系統的主要建設內容為：一個支撐平臺、兩大感知系統、三大保障系統、四大應用系統及配套內容。

4.1 一個支撐平臺

實現對數據的匯聚和分析處理，為應用系統提供規范的數據和通用的組件服務，建設重點是環保數據中心和環保服務組件。

應用支撐平臺是環保業務應用系統的基礎，它為構建其上的環保業務應用系統提供公共的安全以及基礎業務服務，包括：統一的用戶權限管理、統一的身份認證、統一的日志服務、統一搜索服務、數據交換服務、報表服務等；減少業務系統的開發工作量，使業務系統能專注于業務邏輯的構建。應用支撐平臺的系統框架如圖2所示。

4.2 兩大感知系統

具體指“環境質量感知系統、污染源感知系統”。

環境質量感知系統，就是對環境實現“實時、準確、全面”的在線監測，具體監測項包含“城市空氣、飲用水源地”等。

污染源感知系統，就是對污染源實現“實時、準確、全面”的在線監測，具體監測項包含“污水、廢氣、企業排污”等。

智慧環保系統支持現有各污染源監測站點的數據接入，包括廢水、清下水和廢氣的監測；監測因子包括：COD、氨氮、pH、流量、HCl、HF、氟離子、氨氣和氮氧化物等。感知系統支持《污染源在線自動監控（監測）系統數據傳輸標準》（HJ/ T 212—2005），且能夠根據實際需求添加對特殊污染因子的監測。

4.3 三大保障系統

具體講就是“責任追溯系統、運維管理系統、信息安全系統”。

責任追溯系統主要功能是對各個系統運行情況進行跟蹤，全面記錄系統運行中的異常運行和違規運行，確保系統運行情況的可溯源性，為整個系統有序運行和持續改善提供保障。

運維管理系統是一套為各個系統運營維護提供信息的系統，用于保障系統運維工作的高效性和規范性，以及智慧環保各個系統生生不息的健康運行。

信息安全系統主要功能是為系統提供安全可靠的運行環境和便捷服務及安全運行保障，防止信息泄露、數據破壞、業務篡改等不安全情況發生。

4.4 四大應用系統

具體講就是“智能監管系統、政務管理系統、公共服務系統、決策支持系統”。

智能監管系統主要功能是實現對環保感知數據的管理，并基于這些數據對企業進行環保監管，且能夠實現統一的分析與展現。其中對企業監管是本系統的重要環節，涉及執法、處罰、監察全過程。

政務管理系統主要功能是實現環保局各業務處室的業務管理，涵蓋行政審批、實驗室管理、辦公自動化系統、企業在線辦事等多個子系統。

公共服務系統主要功能是為公眾提供環保信息服務，涵蓋“環保通”手機、環保輿情分析、咨詢投訴與信訪、戶外環保信息發布等系統。

決策支持系統主要功能是基于大量環保數據，通過大數據挖掘技術和云計算技術，為政府提供預測預警、輔助決策、以及應急管理等服務。

4.5 配套建設內容

配套建設內容，概況為一套標準體系、兩大設施中心、三大傳輸網絡。

1）一套標準體系，具體講就是“環保管理規范、環保技術標準”。

環保管理規范是環保監管部門依據國家法律法規和當地實際環境監管情況，制定的環保管理規范，用以保證智慧環保系統有管理規范可作依據。

環保技術標準是融合地方標準、行業標準和國家標準組成的標準體系，用以保障智慧環保系統建設有統一標準可作依據。

2）兩大設施中心，具體講就是“環保監控處置中心、環保公眾宣教中心”。

環保監控處置中心是一個集“環境信息監控、環境信息處置、環境事故應急指揮、環境問題專家會商”于一體的辦公場地。

環保公眾宣教中心是一個集“環保政策宣傳、環保知識宣教、低碳環保意識教育”等于一體的公眾服務場地。

3）三大傳輸網絡，具體講就是“監控專網、業務專網、門戶外網”。

監控專網，就是承載環境監測數據和監控視頻的環保監控虛擬專網。

業務專網，就是承載環保局與省廳和分局間環保業務辦公虛擬專網。

門戶外網，就是為企業在線辦事和公眾在線咨詢等，提供基于公共互聯網的、支持多運營商接入的公共傳輸網絡。

5 智慧環保的應用效果及功能實現

智慧生態環境系統圖，通過將分散于不同位置的環保感知點的數據信息和GIS系統進行交互，實現一張圖直觀顯示區域內各類環保數據的功能，如圖3所示。

圖3　智慧生態環境示意圖

功能實現：一方面，直觀地顯示各類環保數據的實時信息，并且通過不同顏色標注各類環保數據的狀態，提高整個區域環保情況的識別率；另一方面，通過對各個點位設置預警閥值，在點位數據信息超過閥值時使用各類報警方式，通知管理人員及時處理。

6 結束語

“智慧環保”的基礎是物聯網。鑒于“數字環保”平臺和物聯網技術在環保領域的深入發展，構建環保領域覆蓋全國的物聯網系統，是實現由“數字環保”向“智慧環保”轉化的第一步。在智慧園區建立環境物聯監測網絡，實時采集污染源數據、水環境質量數據、空氣環境質量數據、噪聲數據等環境信息，對重點區域實施智能化遠程監測，對各種環境信息進行智能分析，將為“智慧環保”的全面推進奠定良好基礎。

參考文獻

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