深圳市環(huán)境在線監(jiān)控平臺(tái)的建設(shè)和應(yīng)用

周聿泓

（深圳市環(huán)境保護(hù)宣傳教育信息中心，廣東深圳518040）

深圳市環(huán)境監(jiān)管及預(yù)警信息系統(tǒng)項(xiàng)目是實(shí)現(xiàn)環(huán)保局的環(huán)保業(yè)務(wù)信息化管理的系統(tǒng)工程，是借助IT系統(tǒng)的建設(shè)，推動(dòng)深圳環(huán)保業(yè)務(wù)和體制進(jìn)行變革的一個(gè)項(xiàng)目，也是和諧深圳的重要建設(shè)內(nèi)容。而環(huán)境監(jiān)管及預(yù)警信息系統(tǒng)建設(shè)的一項(xiàng)主要內(nèi)容就是“環(huán)境在線監(jiān)控平臺(tái)”。本著技術(shù)先進(jìn)、功能強(qiáng)大、運(yùn)行可靠、易于拓展、節(jié)約資金、聯(lián)網(wǎng)便捷的設(shè)計(jì)原則，結(jié)合污染源綜合治理的實(shí)際需求，確定了本項(xiàng)目的建設(shè)和相關(guān)要求。

1 系統(tǒng)概述

整合現(xiàn)有軟硬件資源，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的無(wú)縫連接，提高環(huán)保部門信息化管理水平，通過(guò)集成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)市局與區(qū)局和監(jiān)察支隊(duì)、監(jiān)測(cè)站、尾氣中心、水源辦等部門的視頻／數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。

從點(diǎn)源在線監(jiān)測(cè)、流域在線監(jiān)測(cè)、大氣在線監(jiān)測(cè)等自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)與視頻圖像，并能通過(guò)移動(dòng)通訊網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)及固定電話網(wǎng)發(fā)出指令和接收數(shù)據(jù)。前端設(shè)備采集數(shù)據(jù)經(jīng)IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)礁鞑块T再到數(shù)據(jù)中心。在大型數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，及時(shí)、準(zhǔn)確、完整地反映各污染源排放情況，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)分析功能。綜合利用GIS、GPS、GPRS、PDA和計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)察機(jī)構(gòu)快速執(zhí)法。當(dāng)指揮中心通過(guò)遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)污染事故或者市民通過(guò)“12369”用戶投訴熱線進(jìn)行舉報(bào)時(shí)，指揮中心值班人員能夠迅速調(diào)動(dòng)離事故點(diǎn)最近的12369巡邏車進(jìn)行取證和執(zhí)法［2］。

環(huán)境在線監(jiān)控平臺(tái)是由視頻監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成。系統(tǒng)集成后可以調(diào)用GIS系統(tǒng)，將環(huán)境在線監(jiān)控平臺(tái)中的視頻／數(shù)據(jù)信息結(jié)合地圖的形式表現(xiàn)，集圖形圖像信息、地理位置信息、文字?jǐn)?shù)據(jù)信息于一體，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、直觀、動(dòng)態(tài)、可視化的監(jiān)控。環(huán)境在線監(jiān)控平臺(tái)啟用后，一旦發(fā)現(xiàn)污染事故，監(jiān)控中心的警報(bào)將自動(dòng)報(bào)警，監(jiān)控中心可馬上調(diào)用污染源圖像，使環(huán)保部門能在最短時(shí)間內(nèi)對(duì)污染源進(jìn)行正確判斷，給處置環(huán)境污染事故工作提供準(zhǔn)確、全面的依據(jù)。該系統(tǒng)的建設(shè)對(duì)于我國(guó)環(huán)境監(jiān)督、監(jiān)測(cè)、監(jiān)控信息網(wǎng)的建設(shè)、新世紀(jì)環(huán)境的綜合治理和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展都具有極其重大的現(xiàn)實(shí)意義。

2 項(xiàng)目系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)主要功能

本期建設(shè)主要包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)模塊、中心管理平臺(tái)模塊、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模塊［2］，見(jiàn)圖1～3。

（1）視頻監(jiān)控系統(tǒng)模塊 視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要是對(duì)各主要污染源和重要環(huán)境敏感區(qū)進(jìn)行視頻監(jiān)控。主要對(duì)以下地方進(jìn)行監(jiān)控：

煙氣視頻監(jiān)控 該系統(tǒng)建設(shè)目的是對(duì)市區(qū)煙氣排放情況進(jìn)行宏觀監(jiān)控和微觀分析。系統(tǒng)利用高空攝像機(jī)對(duì)市區(qū)企業(yè)煙氣排放情況進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像監(jiān)測(cè)及煙塵黑度分析，隨時(shí)了解市區(qū)煙氣排放情況，避免空氣污染事故發(fā)生。

水環(huán)境視頻監(jiān)控 為能及時(shí)了解水域水體變化情況，在水域的合適位置設(shè)立景觀水質(zhì)視頻監(jiān)控點(diǎn)，對(duì)特定水域水體情況進(jìn)行宏觀調(diào)控。

污染源視頻監(jiān)控 在有監(jiān)控需要的水、氣排口、治理設(shè)施及放射源擺放位置，放置視頻監(jiān)控設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)控污染源。

汽車尾氣視頻監(jiān)控 在各尾氣監(jiān)控點(diǎn)或交通干道上，設(shè)置視頻設(shè)備，為管理人員提供直觀的監(jiān)控信息。

①視頻瀏覽及輪詢 對(duì)被監(jiān)控企業(yè)進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控。自動(dòng)以電子地圖的方式將有權(quán)限的顯示出來(lái)，單擊電子地圖攝像機(jī)圖標(biāo)，顯示相應(yīng)視頻；同時(shí)還可以樹(shù)形結(jié)構(gòu)排列出來(lái)，用戶可直接單擊訪問(wèn)，見(jiàn)圖4。也可通過(guò)拖拽樹(shù)形節(jié)點(diǎn)到顯示區(qū)域，顯示相應(yīng)視頻，顯示區(qū)域視頻支持拖拽排序。

圖1 深圳市環(huán)境在線監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

圖2 深圳市環(huán)境在線監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖3 深圳市環(huán)境在線監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)總體架構(gòu)流程圖

② 管理功能 所有用戶采用集中式，分區(qū)管理的方式進(jìn)行組織。用戶管理包括用戶注冊(cè)管理，用戶查詢、用戶增加、修改和刪除、用戶訪問(wèn)權(quán)限管理，用戶角色管理，用戶資費(fèi)管理，用戶鎖定解鎖功能、用戶分組管理，用戶操作日志管理，見(jiàn)圖5。

（2）中心管理平臺(tái)模塊 中心管理平臺(tái)主要包括設(shè)備管理模塊、客戶端管理模塊及中心服務(wù)模塊，見(jiàn)圖1。

圖4 深圳市環(huán)境在線監(jiān)控平臺(tái)視頻瀏覽圖

圖5 深圳市環(huán)境在線監(jiān)控平臺(tái)中心管理平臺(tái)模塊圖

①設(shè)備管理主要包括現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控與查詢，現(xiàn)場(chǎng)音、視頻設(shè)備及輔助設(shè)備云臺(tái)的遠(yuǎn)程維護(hù)與管理，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)儀器的遠(yuǎn)程維護(hù)與管理。

②客戶端管理模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)綜合管理平臺(tái)對(duì)系統(tǒng)中所有客戶端對(duì)前端設(shè)備訪問(wèn)的監(jiān)控與管理，是系統(tǒng)的集中監(jiān)控和維護(hù)平臺(tái)。任何客戶端對(duì)前端設(shè)備的訪問(wèn)和控制都需要通過(guò)中心服務(wù)系統(tǒng)提供的授權(quán)才能實(shí)現(xiàn)，從而保證系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。

③中心服務(wù)管理模塊負(fù)責(zé)用戶和設(shè)備的接入管理，由中心管理服務(wù)器、流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、視頻存儲(chǔ)服務(wù)器、認(rèn)證服務(wù)器、Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集服務(wù)器等組成。

（3）在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模塊 本模塊所有功能都是圍繞著“數(shù)據(jù)”展開(kāi)的。按照監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)限和所代表的意義，分為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)兩種。

①實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是指數(shù)據(jù)由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)儀器產(chǎn)生后，經(jīng)過(guò)有線（或無(wú)線）通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦芾碇行?，直接顯示給用戶的原始數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是實(shí)時(shí)性強(qiáng)、速度快，目前在本模塊里設(shè)定的數(shù)據(jù)從監(jiān)測(cè)儀器產(chǎn)生到呈現(xiàn)給用戶的時(shí)間更新間隔為30s，其代表的是當(dāng)前時(shí)刻的監(jiān)測(cè)數(shù)值，適合于實(shí)時(shí)監(jiān)控與報(bào)警，見(jiàn)圖6。

圖6 深圳市環(huán)境在線監(jiān)控平臺(tái)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)圖

②歷史數(shù)據(jù)是指由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)儀器產(chǎn)生后，通過(guò)專家審核，經(jīng)過(guò)管理中心的系統(tǒng)匯總和統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)。歷史數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是高可用性和永久性，可用于查詢和統(tǒng)計(jì)。歷史數(shù)據(jù)代表的是歷史上一個(gè)時(shí)間段的監(jiān)測(cè)數(shù)值，適合于統(tǒng)計(jì)和分析，并被最終用于環(huán)境管理和決策。鑒于以上要求，因此對(duì)歷史數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性都要求較高。本系統(tǒng)模塊具有掃描缺失歷史數(shù)據(jù)的功能，并能夠自動(dòng)補(bǔ)足這些數(shù)據(jù)。

③本系統(tǒng)模塊對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集主要采取現(xiàn)場(chǎng)主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)的方式，除了自動(dòng)補(bǔ)足數(shù)據(jù)的功能之外，也提供手動(dòng)采集數(shù)據(jù)的界面，讓系統(tǒng)管理員或數(shù)據(jù)專家可以錄入需要采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的參數(shù)。

④本系統(tǒng)模塊的一大特色是將GIS技術(shù)應(yīng)用到污染源的管理，提供通過(guò)GIS提供的空間分析功能與在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)縫結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的混合查詢與分析，整合環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、重點(diǎn)污染源數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)以及用戶實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)等。建立污染源空間數(shù)據(jù)庫(kù)與各專題監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)一體化的編碼方案，使環(huán)境信息實(shí)現(xiàn)綜合管理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的監(jiān)控、報(bào)警及查詢等界面都能夠與GIS有機(jī)結(jié)合成一個(gè)整體。例如，在地圖上選取一些污染源，就可以動(dòng)態(tài)地以各種圖表方式顯示它們的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及監(jiān)測(cè)儀器的狀態(tài)數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控等［3］，見(jiàn)圖7。

⑤除了可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行控制之外，此模塊還具有實(shí)時(shí)監(jiān)控和報(bào)警的功能；在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的同時(shí)，更提供數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)和生成報(bào)表的強(qiáng)大功能，在此之上，還可對(duì)外發(fā)布數(shù)據(jù)；另外還有一些系統(tǒng)的設(shè)置和管理、用戶管理等方面的功能。

3 結(jié)論

圖7 深圳市環(huán)境在線監(jiān)控平臺(tái)利用GIS顯示污染源監(jiān)控點(diǎn)位圖

環(huán)境在線監(jiān)控平臺(tái)包含自動(dòng)分析技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)等多領(lǐng)域的高新技術(shù)。以光纖傳輸方式為主，利用報(bào)警策略，GIS系統(tǒng)的強(qiáng)大空間信息處理能力，對(duì)重點(diǎn)污染源、大型施工工地進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控的建設(shè)模式。該平臺(tái)實(shí)時(shí)性強(qiáng)，可調(diào)閱最新的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并可根據(jù)報(bào)警數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)調(diào)用相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)，掌握第一手資料。報(bào)警功能強(qiáng)，對(duì)治污設(shè)施（在線監(jiān)測(cè)設(shè)備）關(guān)閉、不間斷電源運(yùn)行異常、流量計(jì)關(guān)閉、實(shí)時(shí)排污流量異常、主要污染物排放濃度超標(biāo)等情況實(shí)施報(bào)警，有較強(qiáng)的實(shí)用性。環(huán)境在線監(jiān)控平臺(tái)對(duì)大氣地表水、噪聲、固定污染源等各種環(huán)境污染指標(biāo)實(shí)施連續(xù)不斷的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與圖像自動(dòng)傳輸?shù)秸h(huán)保監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)。利用監(jiān)測(cè)儀器和攝像頭，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染源的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控，并在各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)完成數(shù)據(jù)的收集、整理、保存、顯示，這樣，環(huán)保部門工作人員只要坐在電腦前點(diǎn)點(diǎn)鼠標(biāo)，就可知道區(qū)域內(nèi)污染企業(yè)的地理位置、排污口信息、排污流向、影響區(qū)域等情況，形成工業(yè)企業(yè)、環(huán)保部門二者互動(dòng)的環(huán)境監(jiān)督管理網(wǎng)絡(luò)。環(huán)境在線監(jiān)控平臺(tái)是環(huán)境管理結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，該系統(tǒng)建成后將進(jìn)一步提高環(huán)保部門日常監(jiān)管以及綜合處理污染事故的能力。

［1］ 江健軍.在線監(jiān)控工作中若干問(wèn)題的探討［J］.環(huán)境，2001（8）：42.

［2］ 徐富春.環(huán)境信息技術(shù)應(yīng)用與管理實(shí)踐［M］.化學(xué)工業(yè)出版社.2005：173－467

［3］ 方 力.ArcGIS在重點(diǎn)污染源監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2010，30（4）：58－60.