基于物聯網技術的地質環境監測系統平臺開發

◆綦 亮 武枝 盛有錫 趙麗娜

（山東正元冶達科技發展有限公司 山東 250000）

基于物聯網技術的地質環境監測系統平臺開發

◆綦 亮 武枝 盛有錫 趙麗娜

（山東正元冶達科技發展有限公司 山東 250000）

本文以某市各個縣市區為例，探討了物聯網技術在地質環境監測中的應用，在建立和完善地質信息網絡框架的基礎上，通過推進信息化體系建設，整合各類地質環境信息資源，構建地質環境數據分中心，實現地質環境信息的大綜合、大協作和大集成，開發建立了地質環境監測系統平臺。進一步建成系統一體化、數據集成化、信息綜合化和成果可視化的地質環境信息平臺，實現地質環境信息服務能力的全面提升。

地質環境；監測；物聯網技術

0 引言

我國地質環境信息化工作近年來取得了較大進展。國家級信息網絡框架基本形成，數據標準及規范初步建立，國家級地質環境信息平臺初具規模。但是，全國地質環境信息化建設發展不平衡，信息化的統籌整合還需進一步加強。地質環境數據管理和存儲分散，存在數據孤島問題，導致數據共享難度較大，海量數據集成度較低，綜合分析能力較弱，地質環境信息的多目標服務能力較低，難以適應當前經濟社會快速發展等對地質環境信息越來越高的需求。因此，迫切需要大力推進科技創新，加強地質環境信息化建設，建立業務支撐、決策支持和綜合服務體系，全面提升地質環境管理和服務水平。

1 技術方法

1.1 物聯網技術

物聯網技術的核心和基礎仍然是“互聯網技術”，是在互聯網技術基礎上的延伸和擴展的一種網絡技術，其用戶端延伸和擴展到了任何物品和物品之間，進行信息交換和通訊。物聯網技術是通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，將任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、追蹤、監控和管理的一種網絡技術。

1.2 數據建設技術方法

數據建設內容包括已有基礎地理圖件的整理及入庫、業務屬性數據整理及入庫，以及與已有的地質災害三維一張圖的集成。

（1）基礎地理圖件整理及入庫技術方法

基礎地理圖件整理及建庫的內容包括全市范圍以及示范區、重點地區不同比例尺的行政區劃、交通（公路鐵路）、水系、地形地貌、植被等基礎地理和測繪數據，通過格式轉換、坐標轉換、數據拼接、數據入庫（操作庫）、數據切片和金字塔處理以及信息發布，形成統一的基礎地理數據庫。

（2）業務屬性數據整理及入庫技術方法

通過開發面向不同業務的數據上載模塊或腳本程序，實現原始數據的進行檢查、整理、優化、上載入庫，實現屬性數據的篩選、整合、入庫到基礎數據庫，通過數據自動提取處理和傳送，上載入庫到操作數據庫。

屬性數據庫整合入庫技術方法需要根據實際數據情況，采用自動和人工結合的方式，對無法自動處理的問題，通過手工糾正和處理，保障數據整合、入庫的質量。

1.3 地質環境監測系統平臺建設技術方法

基于云計算、SOA技術，開展地質環境服務體系建設、基于信息目錄管理系統建設、數據查詢與統計分析系統建設、地質環境信息發布系統建設等，最終建設系統一體化、數據集成化、信息綜合化和成果可視化的地質環境監測系統平臺，提升對政府決策支持、專業科學研究和社會公眾需求的全方位信息服務能力。

1.4 地質環境業務支撐系統建設技術方法

在地質環境數據中心建設、地質環境監測系統平臺建設以及國家地質環境信息化建設成果的基礎上，基于SOA技術、GIS技術、Web技術、組件技術等，快速搭建、定制開發地質環境業務支撐系統，重點建設地下水監測與管理業務系統。

2 服務對象與內容

根據《全國地質環境信息化建設方案》的要求，地質環境信息化服務對象是部—省—市—縣四級政府主管部門，專業技術人員、社會公眾。確定某市地質環境信息化服務對象為市—縣兩級政府主管部門，專業技術人員、社會公眾。

2.1 為主管機關及地質環境監測部門提供決策支撐服務

為政府主管機關及地質環境監測部門提供全面、準確的區域地質環境總體狀況信息，支撐國土資源規劃編制、地質環境管理、地質災害防治與應急指揮、地質環境調查、監測和評價工作。

2.2 為專業技術人員提供專業研究服務

為業務專家及技術人員提供操作簡單、方便的數據采集軟件，輔助完成現場或遠程數據采集和快速處理；實時獲取業務工作所需要的數據資源及相關分析工具，進行地質環境綜合評價、分析預測及預警預報等；提供高效、便捷的數據目錄檢索服務、數據查詢與統計分析服務、專題圖輔助編制服務、決策分析應用服務、專題分析研究服務等。

2.3 為社會公眾提供科普知識及地質環境保護信息查詢服務

為公眾提供地下水污染程度、礦山地質環境修復治理信息、國家在地質環境保護方面部署重點工作、科研項目及相關成果信息以及熱點新聞等地質環境狀況、科普知識及相關法律法規查詢，提高全社會保護地質環境和防災減災意識。

3 運行模式

地質環境監測系統平臺采用B/S運行模式融入GIS技術進行建設。

B/S結構的優點在于客戶端無須安裝管理軟件，只要有瀏覽器即可和服務器端數據相連，實現共享，從而能很好地提高系統的性能：

（1）交互性好：由于（僅需）在客戶端安裝有瀏覽器即可。

（2）保證了數據資源的集中管理和控制，保證了數據的完整性和系統的安全性。

（3）降低了系統的通訊開銷，可以充分利用兩端硬件環境的優勢。

（4）系統性能高，反應速度快。

（5）擴展性好，對于系統軟件和硬件的變化也具有很好的適應性和靈活性。

4 關鍵技術

4.1 GIS技術

地理信息系統（GIS）技術是近些年迅速發展起來的一門空間信息分析技術，在資源與環境應用領域中，它發揮著技術先導的作用。GIS技術不僅可以有效地管理具有空間屬性的各種資源環境信息，對資源環境管理和實踐模式進行快速和重復的分析測試，便于制定決策、進行科學和政策的標準評價，而且可以有效地對多時期的資源環境狀況及生產活動變化進行動態監測和分析比較，也可將數據收集、空間分析和決策過程綜合為一個共同的信息流，明顯地提高工作效率和經濟效益，為解決資源環境問題及保障可持續發展提供技術支持。

圖 1 網絡結構圖

4.2 .Net技術

.NET就是微軟用來實現XML，Web Services，SOA（面向服務的體系結構service-oriented architecture）和敏捷性的技術。.NET是微軟的新一代技術平臺，為敏捷商務構建互聯互通的應用系統，這些系統是基于標準的、聯通的、適應變化的、穩定的和高性能的。從技術的角度，一個.NET應用是一個運行于.NET Framework之上的應用程序。（更精確的說，一個.NET應用是一個使用.NET Framework類庫來編寫，并運行于公共語言運行時Common Language Runtime之上的應用程序。）如果一個應用程序跟.NET Framework無關，它就不能叫做.NET程序。比如，僅僅使用了XML并不就是.NET應用，僅僅使用SOAP SDK調用一個Web Service也不是.NET應用。.NET是基于Windows操作系統運行的操作平臺，應用于互聯網的分布式。

4.3 WebService技術

Web service是一個平臺獨立的，松耦合的，自包含的、基于可編程的web的應用程序，可使用開放的XML標準來描述、發布、發現、協調和配置這些應用程序，用于開發分布式的互操作的應用程序。

5 主要成果

5.1 地質環境信息系統建設

地質環境信息發布系統按照類別發布信息內容。包括新聞公告管理、環境信息管理、水質監測信息管理和圖片新聞管理等模塊。

圖 2 地質環境信息圖

5.2 地下水監測與管理業務系統

整理提取現有地下水資料，建立地下水專題數據集，多種資料集中管理，統一發布，實現專題數據一體化管理和共享。建設地下水實時監測點，數據實時采集，建立監測點長期運行、監測數據庫，為今后建立基于大數據的地下水信息挖掘、分析、利用奠定了基礎。

圖 3 監測信息圖

6 結語

按照全國地質環境信息化建設工作總體部署提出的“統一機構、統一設計、統一網絡、統一軟件、分步實施”的指導思想，圍繞地質環境管理工作目標，以地質環境業務工作為主線，以現代信息技術和網絡技術為手段，以組織機構和人才隊伍建設為支撐，大力推進基礎設施體系、標準體系、數據體系、軟件體系等體系建設，構建基于物聯網技術、云計算和虛擬化技術的新一代地質環境數據中心。構建資源充分共享的數字地質環境，建立系統一體化、數據集成化、信息綜合化和成果可視化的地質環境監測系統平臺，實現地質環境信息的大綜合、大協作和大集成。提升對政府決策支持、專業科學研究和社會公眾需求的全方位地質環境信息服務能力，實現地質環境信息化建設跨越式發展，促使地質環境信息化建設邁上新的臺階。

[1]孫加龍,水利工程動態監測系統的研究與應用[J].廣東水利電力職業技術學院學報，2010.

[2]徐遙令等.基于 GIS的河流水質動態監測系統[J].浙江:電氣時代，2005.