基于物聯(lián)網(wǎng)的省級交通運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計——以貴州省為例

肖佑銘(貴州省交通科學研究院股份有限公司)

基于物聯(lián)網(wǎng)的省級交通運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計——以貴州省為例

肖佑銘
(貴州省交通科學研究院股份有限公司)

摘要:從實際項目的需求出發(fā)，對基于物聯(lián)網(wǎng)的省級交通運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)進行了架構(gòu)設(shè)計。使用軟件工程的分析和設(shè)計理念，介紹了貴州省交通運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的需求分析，系統(tǒng)設(shè)計過程。為實現(xiàn)貴州省交通運輸環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)試點工程提供一定的技術(shù)支撐。目標是建設(shè)一個運行高效的和適應當前交通運輸行業(yè)發(fā)展特點的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞:交通運輸;物聯(lián)網(wǎng);環(huán)境在線監(jiān)測

Provincial Transportation Environmental Monitoring System Based on Internet of Things——Guizhou Province

XIAO You－ming
(Guizhou Province Transportation Research Institute Co.，Ltd.)

Abstract:From the practical needs of the project，to the provincial transportation Environment Monitoring System Based Things were architecture design.Use the analysis and design of software engineering，describes the demand Guizhou provincial transportation environmental monitoring system analysis，system design process.To achieve Guizhou Province transport environmental monitoring network pilot project to provide some technical support.Goal is to build an efficient operation and development of the transportation industry to adapt to the characteristics of the current environmental monitoring systems.

Key words:transportation; things;

Environment Online Monitoring

1　設(shè)計目的

交通運輸環(huán)境監(jiān)測作為交通環(huán)境監(jiān)管的一項重要技術(shù)手段，也是交通運輸環(huán)境保護的長期管理的主要依據(jù)。逐步完善交通環(huán)境監(jiān)測體系，提高交通環(huán)境監(jiān)測綜合能力，已成為交通運輸環(huán)境保護工作的重要內(nèi)容之一?！豆匪方煌ㄟ\輸環(huán)境保護”十二五“發(fā)展規(guī)劃》和《交通運輸”十二五“發(fā)展規(guī)劃》都明確提出要建設(shè)“交通環(huán)保行業(yè)科學布局、層次合理的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)”。

依托貴州省交通運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)試點工程項目，對系統(tǒng)中如何應用物聯(lián)網(wǎng)進行研究，對系統(tǒng)需求進行分析，對架構(gòu)和模型功能進行了設(shè)計，目的是設(shè)計出一個基于物聯(lián)網(wǎng)的省級交通運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，并將其應用在實際的項目中，給出了基于物聯(lián)網(wǎng)的省級交通運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計原則，從架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、功能模塊、數(shù)據(jù)庫、安全性、可靠性和可擴展性不同方面對系統(tǒng)進行設(shè)計。

2　系統(tǒng)需求

2.1業(yè)務(wù)需求

省級交通運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)應具有的主要功能如下: (1)面向省級交通環(huán)境主管部門和行業(yè)管理部門，提供各類交通環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)信息的獲取、檢索、查詢、展示等服務(wù)，并能夠在此基礎(chǔ)上為交通環(huán)境主管部門提供報表統(tǒng)計、匯總分析、趨勢分析、對比分析、超標分析、預測預警分析等功能，為開展交通環(huán)境監(jiān)管、政策制定、項目審批等提供數(shù)據(jù)支持服務(wù)。

(2)面向省級交通環(huán)境監(jiān)測和數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作人員，提供便捷高效的交通環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)采集、管理、統(tǒng)計分析等功能，減輕交通環(huán)境監(jiān)測和數(shù)據(jù)統(tǒng)計人員在數(shù)據(jù)資料收集、整理、審核方面的工作量，有效提高數(shù)據(jù)的準確性，進一步增強交通環(huán)境監(jiān)測和數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作的效率和管理水平。

2.2功能需求

環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)是省級交通環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中重要的一個環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)交通環(huán)境實時動態(tài)監(jiān)測的有效手段，為了更全面、及時的掌握交通環(huán)境敏感區(qū)域的環(huán)境情況，同時為以后省級交通環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)平臺的完善，貴州交通環(huán)境監(jiān)測設(shè)置了在線監(jiān)測站點，擬建在線監(jiān)測以污水、噪聲和大氣為主要內(nèi)容，其建設(shè)規(guī)模為:在全省范圍內(nèi)，選擇2條高速公路進行在線環(huán)境監(jiān)測的試點工作，其中，1處高速公路服務(wù)區(qū)建生活污水在線監(jiān)測系統(tǒng)1套; 1處高速公路收費站建

環(huán)境大氣監(jiān)測在線監(jiān)測系統(tǒng)1套，1處隧道口建環(huán)境大氣監(jiān)測在線監(jiān)測系統(tǒng)1套; 2處臨路學校(或居民聚集區(qū))聲環(huán)境敏感路段建噪聲在線監(jiān)測系統(tǒng)2套。詳見表1。

表1　環(huán)境在線監(jiān)測站點規(guī)模一覽表

3　系統(tǒng)設(shè)計

3.1系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

本系統(tǒng)應該使用連通性強和用戶使用方便的基于超文本傳輸協(xié)議(Hyper Text Transfer Protocol，HTTP)的瀏覽器/服務(wù)器模式結(jié)構(gòu)(Browser/Server，B/S)。

本項目根據(jù)基于物聯(lián)網(wǎng)的省級交通運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)分層架構(gòu)設(shè)計建設(shè)，本次項目建設(shè)內(nèi)容分為三個層次，以智能感知層(2個大氣環(huán)境自動監(jiān)測站點、1個水質(zhì)自動監(jiān)測站、2個噪聲環(huán)境自動監(jiān)測站點建設(shè))為基礎(chǔ);傳輸層(依托貴州省環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)運營商)為樞紐;智能應用層(包含了交通環(huán)境監(jiān)控中心、交通環(huán)境自動監(jiān)控標準集建設(shè)、6個交通環(huán)境智能監(jiān)測信息管理平臺應用軟件:交通環(huán)境自動監(jiān)控數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)、交通環(huán)境噪聲在線監(jiān)控系統(tǒng)、交通環(huán)境水質(zhì)智能在線監(jiān)控與統(tǒng)計分析系統(tǒng)、交通環(huán)境空氣智能在線監(jiān)控與統(tǒng)計分析系統(tǒng)、交通環(huán)境地理信息系統(tǒng)、交通環(huán)境數(shù)據(jù)中心系統(tǒng))為建設(shè)重點，構(gòu)建貴州省交通運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，提升貴州省交通運輸環(huán)境監(jiān)測能力，實現(xiàn)對交通環(huán)境的有效感知。

3.2系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計

省級交通運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)能通過動態(tài)伸縮更好地平衡各個層面上服務(wù)器的負載，均衡網(wǎng)絡(luò)上的信息流量，從而提高系統(tǒng)的吞吐量;系統(tǒng)硬件采用這種分層結(jié)構(gòu)、分布式分布可方便地以添加方式擴展相應層面上服務(wù)器數(shù)量以擴展處理能力和系統(tǒng)規(guī)模。

3.3系統(tǒng)功能設(shè)計

在交通環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，省級交通運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)將建設(shè)交通環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的服務(wù)中心、分析和決策中心和持久化中心，為交通運輸環(huán)境管理提供信息化支持。細化出系統(tǒng)需要開發(fā)的功能和提供的服務(wù)。系統(tǒng)總體模塊層次結(jié)構(gòu)見圖1。

3.4系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫設(shè)計在特定的應用場景下，設(shè)計數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和初始化數(shù)據(jù)的過程，做為軟件系統(tǒng)開發(fā)重要技術(shù)。將系統(tǒng)中不同數(shù)據(jù)按照特定的規(guī)則組織，使用各個模塊可以共享這些數(shù)據(jù)，使這些模塊可以快速方便的對數(shù)據(jù)進行持久和查詢等操作功能。在貴州省交通運輸環(huán)境監(jiān)測信息平臺數(shù)據(jù)庫體系設(shè)計的基礎(chǔ)上形成數(shù)據(jù)庫體系。

3.5系統(tǒng)前端設(shè)計

省級交通運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)前端主要有五大功能模塊，分別是: 1.0空氣在線監(jiān)控、2.0噪聲在線監(jiān)控、3.0水質(zhì)在線監(jiān)控、4.0地理信息系統(tǒng)、5.0數(shù)據(jù)中心等。系統(tǒng)功能模塊表見表2。

圖1　系統(tǒng)總體模塊層次結(jié)構(gòu)圖

表2　系統(tǒng)功能模塊表

3.6系統(tǒng)安全性、可靠性、擴展性設(shè)計

(1)系統(tǒng)的安全是整個項目建設(shè)的根本保障?；诖嗽颍趯ο到y(tǒng)行安全建設(shè)時，需要考慮完整的安全構(gòu)架?？紤]多方面、多層的系統(tǒng)安全。(2)可靠性是系統(tǒng)能夠連續(xù)運行的保證，即使是系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，可靠性也能夠保證系統(tǒng)不會進一步出現(xiàn)更大的錯誤，而且能夠迅速從故障中恢復，具有自我檢查和自我修復的能力。(3)省級交通運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)具有以各個子系統(tǒng)為單元的可以根據(jù)實際應用場景進行配置的能力，保證每個子系統(tǒng)單獨運行正常，并且增加新子系統(tǒng)時，無需修改原有子系統(tǒng)，便于在現(xiàn)有系統(tǒng)中進行擴展。為了便于系統(tǒng)的擴展，如建立交通環(huán)境預警預報系統(tǒng)、交通環(huán)境應急指揮系統(tǒng)、交通信息共享和發(fā)布系統(tǒng)等。

4　結(jié)語

本文提出一個基于物聯(lián)網(wǎng)的省級交通運輸環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計方案，并描述了它的需求分析和設(shè)計過程。為貴州省交通運輸環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)試點工程項目提供了一定的技術(shù)支撐。項目建成后，將成為全國交通運輸行業(yè)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，同時也將納入到貴州省環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)之中，對于推動交通建設(shè)可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)綠色交通，提升交通運輸行業(yè)的整體形象，都將具有十分積極的意義。

參考文獻:

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作者簡介:肖佑銘(1985－)，男，貴州金沙人，工程師，研究方向:環(huán)境影響評價、環(huán)境監(jiān)測、水土保持、節(jié)能評估等工作。

收稿日期:2014－11－25

中圖分類號:U492

文獻標識碼:C

文章編號:1008－3383(2015) 05－0144－02