空气质量在线实时监测系统
空气质量监测系统
空气质量监测系统顺应了当前人类对小气候环境下的空气质量进行实时监测的趋势和要求，可实时监测并远传空气质量参数。空气质量监测系统能够存储数据到SD数据卡上，可以通过GSM模块，RF无线电，以太网或其他通讯方式进行数据实时远程传输。
一、空气质量监测系统的系统架构
1 系统结构
空气质量监测系统采用多层次的系统结构设计，可以对接不同性质(国控，省空，区域等)，不同厂家的空气质量子站相关数据，建立一套完善的空气质量监测、预警、发布的可视化平台。同时用数据质控，远程反控、统计分析等信息化手段，帮助环境监测部门及时、全面、准确地掌握本辖区的空气质量现状，实现对本辖区监测站点空气质量进行准确分析，为空气质量的溯源提供决策平台。系统通过专用VPN网络向上级传输实时监测数据，并与其它职能部门的物联网平台对接，实现数据资源的互联共享。
2系统逻辑架构
系统逻辑结构采用四层架构，包括数据采集层、基础支撑层、数据资源层和应用层。数据采集层实时获取监测对象的各类原始数据，并将采集到的不同传输协议的数据转换成统一格式上送至监控中心软件平台，实现监测结果、设备运行状态等数据及时自动上报;基础支撑层处理数据管理与交换业务，包括从监测子站工控机及其它源采集数据，对采集的数据进行存储、处理、分析以及备份等;数据资源层包括对采集的空气质量数据和业务应用数据进行分类和管理，为功能展示层提供支持。系统在应用层可以进行空气质量结果展示、统计分析、预报预警、发布空气质量实况等。系统逻辑结构如图所示：
3系统网络部署
(1)可依据电子政务的安全要求，外网可使用PCM安全线路，环保局内部网不与Internet连接。
(2)通过VPN网络向总站、省站、市站等多级、多个环境监测监控中心转发环境监测数据，保证数据传输的安全性、可靠性。
(3)结合GSM/GPRS无线网，极大的拓展了环境检测范围和实现了移动办公。
(4)数据采集器可选用RS232、RS485(1.2km)、无线数传(5km)方式通信，降低通信费用。
(5)空气监测站不必和信息中心局域网联网，可通过接入Internet远程办公。
(6)利用信息中心设备的可靠性，监测数据集中存储，保证了数据的安全性，又可以实现全天候监控。
(7)可通过移动设备(手机、笔记本电脑)使用短信或者GPRS上网方式，进行移动监测。
4系统技术路线
软件系统架构以Windows7.Net Server作为网络平台，以Microsoft.Net为开发平台，后台数据库可在SQL Server 2008、DB2间自由挂接，内部架构要采用分层设计、构件化设计，采用TCP和UDP协议，通过Socket等通信技术和服务实现。系统有良好的开放性、集成性、稳定性等诸多优点，是目前国内先进的完全基于B/S结构、GIS实时监测、多层分布式的在线监测预报预警系统，客户端无需安装、无需配置任何软件，通过浏览器就可以实现全部操作;瘦客户端设计，无需在客户端下载任何插件，可以使得系统在窄带网络上运行流畅。
空气质量信息实时发布系统移动端应用是空气质量信息发布在移动终端上的延伸实现，方便用户通过移动互联网(3G、GPRS等)在智能手机等移动设备上查看当地各个监测站的空气质量实时数据、历史趋势等信息。
5系统接口设计
系统在接口设计方面主要考虑数据提取与汇交、数据同步、用户认证以及对外数据交换。本项目采用Web Service接口技术，Web Service可以将运行在Intranet/Internet分布式服务器上的应用集成在一起，使地理上分布在不同区域的计算机和设备协同工作，为用户提供各种各样的服务。利用Web Service接口能够迅速的通过互联网向用户提供服务，在广泛的范围内寻找可能的合作伙伴。随着Web Service技术的发展和运用，信息处理活动的重点将从目前的开发和使用应用程序过渡到开发和使用Web Service，Web Service将取代应用程序成为Web上的基本开发和应用实体。作为下一代Web的主流技术，Web Service为真正融入Internet奠定了坚实的基础。
系统提供与各级空气质量监测系统、环境质量联网系统等各类监测系统标准接口。整合各类数据，实现环境污染防治的实时监控和预警，满足人民群众的环境知情权。
二、空气质量监测系统的建设内容
1 数据接收系统
数据接收系统主要作用是接收温湿度、风速风向、气压等各类传感器，SO2、NO2、O3等气体分析仪和PM2.5、PM10粉尘分析仪等的实时环境空气质量原始监测数据，其工作原理是：传感器和分析仪将多路测试信号按序通过接口协议进入无线通讯节点设备DVR的独立(DTU)传输通道，经避雷处理后输入到单元内数据采集器，采集器将采集的数据经过无线数据传输终端通过 TCP/IP 网络传入到数据接收系统，数据接收系统将接收到的数据进行解析、存储及上传等处理。
中心接收到相关参数数据，通过后台监测管理系统进行数据汇总、整理和综合分析并转化成详细信息实时在监测终端或大屏幕上进行显示，工作人员可以在监控中心或办公室进行监测，随时得到即时数据报告，实现远端无人值守。
系统提供与市、省、国级环境质量监测系统、环境质量联网系统等各类监测系统标准接口。整合各类数据，实现环境污染防治的实时监控和预警，为全省乃至全国空气质量监测平台联成“一张网”奠定基础。
数据接收子系统具有以下功能：
1)数据接收
2)数据上传
3)数据存储
4)仪器通用智能接入
2 数据库管理系统
数据库管理系统通过利用大型关系型数据库在数据安全、一致性和分布式处理等方面的优势，将常规6参数、气象五参数等数据集中起来，使用户通过单一界面就可以方便的管理、查询、分析大量的环境数据，从而简化环境数据管理的难度，提高环境数据管理水平。
数据管理平台建设遵循《环境数据库设计与运行管理规范》相应要求。采用Web Service数据访问技术、ETL数据加工分析技术等整合环境质量监测各项数据，并通过对数据的整理、加工、挖掘、分析，提取综合、有效的环境数据结果，为环境质量数据的发布提供支撑，为环境管理决策提供数据支持。
图4 数据库管理系统架构
数据管理平台采用四层设计，主要有标准层、采集层、数据库层、服务层。在标准层采用国际标准及国家标准对输入数据标准化，采用标准编码，使进入数据库的数据格式共享，实现了数据格式标准、数据接口标准、数据传输标准、数据集成标准，通过这些标准的制定，系统就能够实现各个层面的良好交流。
3空气质量监测预警预报发布系统
空气质量监测预警预报发布系统是整合地理信息系统和环境专题数据基础上的环境综合管理体系，在环境业务管理中实现了对污染源、环境质量、在线监测、建设项目审批、总量控制等业务信息基于地图的空间展示、预警预报、信息发布，将传统的静态记录以多样化的地图形式展现给用户，实现了数据可视化。
3.1 Web端发布系统
3.1.1 空气质量子站点位GIS地图在线显示
系统提供多种方式的地图效果(矢量、卫星、三维)来实时显示空气子站的位置和实时数据，如果是带有GPS模块的监测仪器，可以直接向平台开放的接口发送定位信息，对接成功并审核完成后，即可在GIS地图上显示。站点名称在初始配置或站点配动时可以进行更改。
3.1.2 站点数据实时状态查看
用户上传点位成功，按照环境部门标准格式发送数据协议后，我们支持：HJ/T212-2005《污染源在线自动监控(监测)系统数据传输标准》，站点对接成功后即可自动解析数据格式生成数据面板，可以按照不同需求配置需要显示的监测因子，显示时间段分为实时状态值、zui近一小时值、zui近一天值等。
3.1.3 环境远程视频实时监控
监测现场可以安装视频监控设备，通过窗口视图直观了解监测站点的周边情况和污染物实时排放数据，以保证系统运行的稳定性。当数据异常提醒之后，可以通过回传影像资料判断现场情况(需人工进行)，当发生不可抗力因素时，同样可以根据影像资料来判定事故详情。
