淺析智慧環(huán)保系統(tǒng)在智慧園區(qū)中的應(yīng)用

張春光，張東霞

（太極計算機(jī)股份有限公司）

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淺析智慧環(huán)保系統(tǒng)在智慧園區(qū)中的應(yīng)用

張春光，張東霞

（太極計算機(jī)股份有限公司）

【摘要】論文給出了智慧環(huán)保系統(tǒng)在智慧園區(qū)中應(yīng)用現(xiàn)狀及建設(shè)目標(biāo)，并重點描述其總體架構(gòu)規(guī)劃和建設(shè)內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】智慧環(huán)保；在線監(jiān)測；智慧園區(qū)

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(huán)保系統(tǒng)在智慧園區(qū)應(yīng)用現(xiàn)狀

我國經(jīng)濟(jì)社會的持續(xù)快速發(fā)展給生態(tài)環(huán)境帶來了巨大壓力，黨中央將生態(tài)文明、美麗中國的發(fā)展戰(zhàn)略提高到國家戰(zhàn)略層面。環(huán)境保護(hù)作為生態(tài)文明、美麗中國建設(shè)的主戰(zhàn)場和著力點，責(zé)任重大。隨著人們對環(huán)境及其規(guī)律認(rèn)識的不斷深化,環(huán)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(huán)境保護(hù)、生態(tài)平衡和可持續(xù)發(fā)展的資源問題。

我國的環(huán)境保護(hù)管理模式，正在從以污染控制為目標(biāo)開始向以環(huán)境質(zhì)量改善為目標(biāo)轉(zhuǎn)變，現(xiàn)有環(huán)境監(jiān)控模式和能力在適應(yīng)這種轉(zhuǎn)變方面還存在明顯差距。

近年來，我國環(huán)保信息化受到政府和環(huán)境保護(hù)部門的重視，國務(wù)院在《關(guān)于落實科學(xué)發(fā)展觀加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的決定》中明確提出：“要完善環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)‘金環(huán)工程’，實現(xiàn)‘?dāng)?shù)字環(huán)?！?，加快環(huán)境與核安全信息系統(tǒng)建設(shè)，實行信息資源共享機(jī)制”。環(huán)境保護(hù)事業(yè)進(jìn)入新的發(fā)展階段，其中嘉興港區(qū)、蘇州工業(yè)園區(qū)等智慧園區(qū)經(jīng)過智慧環(huán)保的建設(shè)，在管理體制、環(huán)保信息化、技術(shù)創(chuàng)新方面都有長足發(fā)展，信息技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域凸顯更大的作用和意義。

2 智慧環(huán)保系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

智慧環(huán)保系統(tǒng)可真正實現(xiàn)“現(xiàn)狀、趨勢和預(yù)警”結(jié)合，與“防、控、導(dǎo)”形成一體，通過智慧環(huán)保平臺監(jiān)測現(xiàn)狀、分析趨勢和風(fēng)險預(yù)警，預(yù)防和管控環(huán)境資源污染。

智慧環(huán)保方案將支持環(huán)保部門提升業(yè)務(wù)能力，提高管理效率，提升環(huán)境保護(hù)效果，支持企業(yè)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)準(zhǔn)確掌握排污數(shù)據(jù)，提高企業(yè)管理水平，承擔(dān)起企業(yè)社會責(zé)任；同時能夠很好地滿足公眾對于環(huán)境狀況的知情權(quán)，并可以通過舉報與投訴處理平臺，向環(huán)保部門提出投訴與舉報，從而幫助環(huán)保部門更加有效地管理違規(guī)排污企業(yè)，保持環(huán)境良好。

智慧環(huán)保系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)如下：

1）建成安全、開放以及功能完善的智慧生態(tài)環(huán)境平臺；

2）打造“面向政府，面向公眾，面向企業(yè)”的智慧環(huán)保服務(wù)體系；

3）形成“智能監(jiān)管、決策支持、政務(wù)管理、公共服務(wù)”的協(xié)同管理能力；

4）實現(xiàn)“測得準(zhǔn)、看得見、說得清、管得住”的環(huán)境管理目標(biāo)；

5）推動環(huán)境保護(hù)管理和服務(wù)的體制機(jī)制創(chuàng)新；

6）探索信息產(chǎn)業(yè)和環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展融合的新道路。

3 智慧環(huán)保系統(tǒng)總體架構(gòu)

智慧環(huán)保解決方案是一套整體的環(huán)保解決方案。為了實現(xiàn)智慧環(huán)保的總體目標(biāo)，我們將依托于整個環(huán)保事業(yè)的各項保障措施，從環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)體系推進(jìn)、智慧環(huán)保平臺支撐、環(huán)保服務(wù)產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展三大方向進(jìn)行落實。

智慧環(huán)保頂層框架的制定，決定了總體規(guī)劃的范圍和高度。我們將以“整合、服務(wù)、協(xié)同、創(chuàng)新”為設(shè)計靈魂，進(jìn)行全面的頂層框架設(shè)計。在頂層架構(gòu)示意圖設(shè)計基礎(chǔ)上，對智慧環(huán)保系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行深化。具體系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

3.1 智慧感知層

感知層由各種感知設(shè)備組成，實現(xiàn)了環(huán)境數(shù)據(jù)的采集及匯聚，是智慧環(huán)保監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)的源頭。感知層利用各種傳感設(shè)備實現(xiàn)對水氣輻射源等環(huán)境因素的實時監(jiān)測監(jiān)控，并通過數(shù)字采集儀等設(shè)備，將監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)匯聚并上傳到數(shù)據(jù)中心平臺；同時，感知層設(shè)備可以被數(shù)據(jù)中心進(jìn)行反向控制，實現(xiàn)中心監(jiān)管。

智慧環(huán)保感知層的建設(shè)目標(biāo)：在現(xiàn)有部署的條件下逐步向智慧感知演進(jìn)；結(jié)合實際情況，建設(shè)一個“廣泛感知、準(zhǔn)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(huán)保應(yīng)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(yīng)用，承載監(jiān)測數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、控制信令的重要上傳下達(dá)通道。

3.3 智慧集成層

智慧集成層采集的環(huán)境數(shù)據(jù)，通過智慧傳輸層，進(jìn)入各個環(huán)境信息系統(tǒng)。這些環(huán)境信息系統(tǒng)在智慧集成層進(jìn)行數(shù)據(jù)抽取、篩選等操作，進(jìn)入智慧環(huán)保統(tǒng)一平臺，供上層服務(wù)使用。

3.4 融合支撐層

融合支撐層是智慧環(huán)保系統(tǒng)的核心層，包括數(shù)據(jù)中心平臺、地理信息平臺、服務(wù)組件平臺。該層下接環(huán)境數(shù)據(jù)，上承應(yīng)用系統(tǒng)層的數(shù)據(jù)支撐服務(wù)。整個系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)都在該層上實現(xiàn)統(tǒng)一建模、存儲、檢索、分析、發(fā)布和管理，并提供不同業(yè)務(wù)之間的數(shù)據(jù)共享交換平臺。該層還為應(yīng)用系統(tǒng)層提供數(shù)據(jù)訪問、全文搜索、地理信息、工作流、統(tǒng)一權(quán)限管理及視頻解碼等服務(wù),實現(xiàn)業(yè)務(wù)的連貫性及訪問的統(tǒng)一性。

融合支撐層的建設(shè)主要包括以下幾個平臺。

1）數(shù)據(jù)中心平臺

主要實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一建模、收集匯聚、存儲檢索、分析處理、發(fā)布管理，提供不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)間的共享交換平臺，支撐應(yīng)用系統(tǒng)對規(guī)范統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)需求。

2）地理信息平臺

主要實現(xiàn)矢量地圖數(shù)據(jù)與遙感地圖建設(shè)，并結(jié)合環(huán)保業(yè)務(wù)需求完成各類專題圖（如污染源專題圖、環(huán)境質(zhì)量專題圖等）設(shè)計，為業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供有效地理信息服務(wù)支撐。

圖1　智慧環(huán)保系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

3）服務(wù)組件平臺

主要實現(xiàn)統(tǒng)一用戶管理、統(tǒng)一權(quán)限管理、統(tǒng)一日志管理、數(shù)據(jù)訪問、全文搜索、地理信息、工作流、及視頻解碼等服務(wù)，為應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)一性、連貫性的服務(wù)提供支撐。

圖2　智慧環(huán)保應(yīng)用支持平臺系統(tǒng)框架圖

3.5 應(yīng)用服務(wù)層

本層將環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和地理信息系統(tǒng)進(jìn)行整合提煉，并形成智能監(jiān)管系統(tǒng)、政務(wù)管理系統(tǒng)、公共服務(wù)系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)4大應(yīng)用系統(tǒng)，真正實現(xiàn)以服務(wù)為向?qū)В瑸橛脩籼峁┴S富的服務(wù)。

3.6 終端用戶層

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

智慧環(huán)保系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)就是對系統(tǒng)建設(shè)的選用技術(shù)進(jìn)行分析和設(shè)計，對于系統(tǒng)建設(shè)起著重要的技術(shù)指導(dǎo)意義，關(guān)乎系統(tǒng)建設(shè)優(yōu)劣甚至成敗。

4 智慧環(huán)保主要建設(shè)內(nèi)容

智慧環(huán)保系統(tǒng)的主要建設(shè)內(nèi)容為：一個支撐平臺、兩大感知系統(tǒng)、三大保障系統(tǒng)、四大應(yīng)用系統(tǒng)及配套內(nèi)容。

4.1 一個支撐平臺

實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的匯聚和分析處理，為應(yīng)用系統(tǒng)提供規(guī)范的數(shù)據(jù)和通用的組件服務(wù)，建設(shè)重點是環(huán)保數(shù)據(jù)中心和環(huán)保服務(wù)組件。

應(yīng)用支撐平臺是環(huán)保業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它為構(gòu)建其上的環(huán)保業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供公共的安全以及基礎(chǔ)業(yè)務(wù)服務(wù)，包括：統(tǒng)一的用戶權(quán)限管理、統(tǒng)一的身份認(rèn)證、統(tǒng)一的日志服務(wù)、統(tǒng)一搜索服務(wù)、數(shù)據(jù)交換服務(wù)、報表服務(wù)等；減少業(yè)務(wù)系統(tǒng)的開發(fā)工作量，使業(yè)務(wù)系統(tǒng)能專注于業(yè)務(wù)邏輯的構(gòu)建。應(yīng)用支撐平臺的系統(tǒng)框架如圖2所示。

4.2 兩大感知系統(tǒng)

具體指“環(huán)境質(zhì)量感知系統(tǒng)、污染源感知系統(tǒng)”。

環(huán)境質(zhì)量感知系統(tǒng)，就是對環(huán)境實現(xiàn)“實時、準(zhǔn)確、全面”的在線監(jiān)測，具體監(jiān)測項包含“城市空氣、飲用水源地”等。

污染源感知系統(tǒng)，就是對污染源實現(xiàn)“實時、準(zhǔn)確、全面”的在線監(jiān)測，具體監(jiān)測項包含“污水、廢氣、企業(yè)排污”等。

智慧環(huán)保系統(tǒng)支持現(xiàn)有各污染源監(jiān)測站點的數(shù)據(jù)接入，包括廢水、清下水和廢氣的監(jiān)測；監(jiān)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(tǒng)支持《污染源在線自動監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》（HJ/ T 212—2005），且能夠根據(jù)實際需求添加對特殊污染因子的監(jiān)測。

4.3 三大保障系統(tǒng)

具體講就是“責(zé)任追溯系統(tǒng)、運(yùn)維管理系統(tǒng)、信息安全系統(tǒng)”。

責(zé)任追溯系統(tǒng)主要功能是對各個系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行跟蹤，全面記錄系統(tǒng)運(yùn)行中的異常運(yùn)行和違規(guī)運(yùn)行，確保系統(tǒng)運(yùn)行情況的可溯源性，為整個系統(tǒng)有序運(yùn)行和持續(xù)改善提供保障。

運(yùn)維管理系統(tǒng)是一套為各個系統(tǒng)運(yùn)營維護(hù)提供信息的系統(tǒng)，用于保障系統(tǒng)運(yùn)維工作的高效性和規(guī)范性，以及智慧環(huán)保各個系統(tǒng)生生不息的健康運(yùn)行。

信息安全系統(tǒng)主要功能是為系統(tǒng)提供安全可靠的運(yùn)行環(huán)境和便捷服務(wù)及安全運(yùn)行保障，防止信息泄露、數(shù)據(jù)破壞、業(yè)務(wù)篡改等不安全情況發(fā)生。

4.4 四大應(yīng)用系統(tǒng)

具體講就是“智能監(jiān)管系統(tǒng)、政務(wù)管理系統(tǒng)、公共服務(wù)系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)”。

智能監(jiān)管系統(tǒng)主要功能是實現(xiàn)對環(huán)保感知數(shù)據(jù)的管理，并基于這些數(shù)據(jù)對企業(yè)進(jìn)行環(huán)保監(jiān)管，且能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一的分析與展現(xiàn)。其中對企業(yè)監(jiān)管是本系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，涉及執(zhí)法、處罰、監(jiān)察全過程。

政務(wù)管理系統(tǒng)主要功能是實現(xiàn)環(huán)保局各業(yè)務(wù)處室的業(yè)務(wù)管理，涵蓋行政審批、實驗室管理、辦公自動化系統(tǒng)、企業(yè)在線辦事等多個子系統(tǒng)。

公共服務(wù)系統(tǒng)主要功能是為公眾提供環(huán)保信息服務(wù)，涵蓋“環(huán)保通”手機(jī)、環(huán)保輿情分析、咨詢投訴與信訪、戶外環(huán)保信息發(fā)布等系統(tǒng)。

決策支持系統(tǒng)主要功能是基于大量環(huán)保數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和云計算技術(shù)，為政府提供預(yù)測預(yù)警、輔助決策、以及應(yīng)急管理等服務(wù)。

4.5 配套建設(shè)內(nèi)容

配套建設(shè)內(nèi)容，概況為一套標(biāo)準(zhǔn)體系、兩大設(shè)施中心、三大傳輸網(wǎng)絡(luò)。

1）一套標(biāo)準(zhǔn)體系，具體講就是“環(huán)保管理規(guī)范、環(huán)保技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”。

環(huán)保管理規(guī)范是環(huán)保監(jiān)管部門依據(jù)國家法律法規(guī)和當(dāng)?shù)貙嶋H環(huán)境監(jiān)管情況，制定的環(huán)保管理規(guī)范，用以保證智慧環(huán)保系統(tǒng)有管理規(guī)范可作依據(jù)。

環(huán)保技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是融合地方標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)組成的標(biāo)準(zhǔn)體系，用以保障智慧環(huán)保系統(tǒng)建設(shè)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)可作依據(jù)。

2）兩大設(shè)施中心，具體講就是“環(huán)保監(jiān)控處置中心、環(huán)保公眾宣教中心”。

環(huán)保監(jiān)控處置中心是一個集“環(huán)境信息監(jiān)控、環(huán)境信息處置、環(huán)境事故應(yīng)急指揮、環(huán)境問題專家會商”于一體的辦公場地。

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

3）三大傳輸網(wǎng)絡(luò)，具體講就是“監(jiān)控專網(wǎng)、業(yè)務(wù)專網(wǎng)、門戶外網(wǎng)”。

監(jiān)控專網(wǎng)，就是承載環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)和監(jiān)控視頻的環(huán)保監(jiān)控虛擬專網(wǎng)。

業(yè)務(wù)專網(wǎng)，就是承載環(huán)保局與省廳和分局間環(huán)保業(yè)務(wù)辦公虛擬專網(wǎng)。

門戶外網(wǎng)，就是為企業(yè)在線辦事和公眾在線咨詢等，提供基于公共互聯(lián)網(wǎng)的、支持多運(yùn)營商接入的公共傳輸網(wǎng)絡(luò)。

5 智慧環(huán)保的應(yīng)用效果及功能實現(xiàn)

智慧生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)圖，通過將分散于不同位置的環(huán)保感知點的數(shù)據(jù)信息和GIS系統(tǒng)進(jìn)行交互，實現(xiàn)一張圖直觀顯示區(qū)域內(nèi)各類環(huán)保數(shù)據(jù)的功能，如圖3所示。

圖3　智慧生態(tài)環(huán)境示意圖

功能實現(xiàn)：一方面，直觀地顯示各類環(huán)保數(shù)據(jù)的實時信息，并且通過不同顏色標(biāo)注各類環(huán)保數(shù)據(jù)的狀態(tài)，提高整個區(qū)域環(huán)保情況的識別率；另一方面，通過對各個點位設(shè)置預(yù)警閥值，在點位數(shù)據(jù)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(jié)束語

“智慧環(huán)保”的基礎(chǔ)是物聯(lián)網(wǎng)。鑒于“數(shù)字環(huán)?！逼脚_和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的深入發(fā)展，構(gòu)建環(huán)保領(lǐng)域覆蓋全國的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，是實現(xiàn)由“數(shù)字環(huán)?！毕颉爸腔郗h(huán)?！鞭D(zhuǎn)化的第一步。在智慧園區(qū)建立環(huán)境物聯(lián)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實時采集污染源數(shù)據(jù)、水環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)、空氣環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)、噪聲數(shù)據(jù)等環(huán)境信息，對重點區(qū)域?qū)嵤┲悄芑h(yuǎn)程監(jiān)測，對各種環(huán)境信息進(jìn)行智能分析，將為“智慧環(huán)?！钡娜嫱七M(jìn)奠定良好基礎(chǔ)。

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