包頭市非國控污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

王宏寬

摘 要：包頭市作為內(nèi)蒙古自治區(qū)最大的工業(yè)城市，擁有鋼鐵、冶金、化工、電力等眾多大型工業(yè)企業(yè)，環(huán)境壓力巨大。為進一步加強對重點工業(yè)企業(yè)的監(jiān)督管理，建設了包頭市非國控污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)充分發(fā)揮信息網(wǎng)絡、通訊、3S（GPS、GIS、GRS）技術的優(yōu)勢，實現(xiàn)對污染源污染物排放情況24小時實時監(jiān)控，能夠自動采集數(shù)據(jù)、自動傳輸數(shù)據(jù)、自動處理及自動分析、匯總數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)字化、智慧化的環(huán)境監(jiān)控管理。

關鍵詞：污染源 在線監(jiān)控 環(huán)境保護

中圖分類號：TP277；TP311.52 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）08（b）-0099-02

改革開放以來，伴隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境問題日益嚴重，包頭市也面臨著同樣的問題。包頭市的環(huán)境管理工作面臨著排污企業(yè)分散，監(jiān)管難度大；環(huán)境監(jiān)察人員有限，監(jiān)察工作力不從心；環(huán)境管理效率不高；環(huán)境監(jiān)測、監(jiān)察頻率低等問題。為解決上述問題，污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)的建立，可提供24小時連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，為環(huán)境管理提供強大的數(shù)據(jù)基礎，從而使環(huán)保部門在環(huán)境執(zhí)法中處于主動地位，更好地做好環(huán)境管理工作。

1 包頭市非國控污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)的架構設計

1.1 框架結構

系統(tǒng)總體框架主要由數(shù)據(jù)源層、數(shù)據(jù)共享服務層、應用支撐層和業(yè)務展現(xiàn)層4個層次構成。

數(shù)據(jù)源層主要包括污染企業(yè)綜合監(jiān)控管理相關內(nèi)容，主要功能是管理數(shù)據(jù)的匯聚，包含前端設備以及后臺的業(yè)務管理系統(tǒng)。前端采集、監(jiān)控設備收集到各類環(huán)保實時監(jiān)測數(shù)據(jù)后統(tǒng)一由后臺業(yè)務系統(tǒng)收集并進行整理匯總，為開展業(yè)務應用提供基礎支持。

數(shù)據(jù)共享服務層包括環(huán)境空間數(shù)據(jù)共享服務平臺和環(huán)境數(shù)據(jù)中心兩個部分，環(huán)境空間數(shù)據(jù)服務共享平臺負責對空間數(shù)據(jù)的存儲管理，包括所有的地圖數(shù)據(jù)、圖層數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)等，對外提供GIS服務以及基本的空間分析能力；環(huán)境數(shù)據(jù)中心存儲所有的環(huán)保業(yè)務數(shù)據(jù)，包括污染源數(shù)據(jù)、環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)等，對外提供環(huán)境數(shù)據(jù)服務。

應用支撐層包括統(tǒng)一用戶管理、數(shù)據(jù)交換引擎等一系列成熟的組件。系統(tǒng)支持多種事務實現(xiàn)機制，充分考慮基于環(huán)保應用中事務管理的復雜性，并提供相關技術實現(xiàn)；支持組件化的開發(fā)部署，并提供相關API接口來減少系統(tǒng)間的耦合度，便于系統(tǒng)的擴充和部署。

業(yè)務展現(xiàn)層主要是污染源自動監(jiān)控平臺的使用和管理。污染源自動監(jiān)控管理是整個系統(tǒng)的核心，它提供一套完整的環(huán)保業(yè)務集成框架，在該框架的基礎上，通過插件的形式豐富業(yè)務功能，每一個具體的業(yè)務邏輯通過模塊化設計，能進行方便快捷的嵌入與分離。

1.2 系統(tǒng)組成

在線監(jiān)控系統(tǒng)設計為界面展示系統(tǒng)、界面服務系統(tǒng)、業(yè)務服務系統(tǒng)和公共服務系統(tǒng)4個部分：

（1）界面展示系統(tǒng)的主要功能是與用戶完成數(shù)據(jù)及功能交互，是在線監(jiān)控系統(tǒng)功能的集中呈現(xiàn)。通過界面插件的不同組合能夠快速定制出面向不同用戶和應用場景的界面，功能的插件化也便于新功能模塊的快速開發(fā)和部署。

（2）界面服務系統(tǒng)是界面展示系統(tǒng)數(shù)據(jù)展示和功能交互的支撐，完成了用戶操作控制與界面呈現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理。界面服務系統(tǒng)實現(xiàn)了用戶界面呈現(xiàn)與業(yè)務數(shù)據(jù)和業(yè)務邏輯的分離，能夠快速適應用戶界面需求的變化。

（3）業(yè)務服務系統(tǒng)通過在ESB（Enterprise Service Bus，企業(yè)服務總線）上發(fā)布的服務接口，向界面服務系統(tǒng)提供業(yè)務支撐。業(yè)務服務系統(tǒng)通過調(diào)用環(huán)境數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)接口和環(huán)境空間數(shù)據(jù)共享服務平臺的GIS接口分別讀取環(huán)境數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)運算結果通過服務接口進行發(fā)布。

（4）公共服務系統(tǒng)主要包括環(huán)境數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)接口服務和環(huán)境空間數(shù)據(jù)共享服務平臺的GIS接口服務，公共服務系統(tǒng)在ESB上發(fā)布的兩個服務接口既能夠支撐自身系統(tǒng)的上層應用軟件，也能夠為其他應用系統(tǒng)提供支撐。

2 包頭市非國控污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)的安全設計

2.1 網(wǎng)絡安全

一是從企業(yè)現(xiàn)場端到環(huán)保局監(jiān)控中心機房全部采用光纖專線接入，在保證網(wǎng)絡速率的同時，確保了數(shù)據(jù)的安全性。二是設置了硬件防火墻，防火墻位于內(nèi)部核心交換和接入網(wǎng)絡之間，監(jiān)控內(nèi)部網(wǎng)絡與接入網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)通信，為內(nèi)部網(wǎng)絡設置了一道屏障，保護了內(nèi)部網(wǎng)絡和服務器的安全[2]。三是設置了入侵檢測系統(tǒng)，設置相應的安全策略，通過監(jiān)測并分析網(wǎng)絡中各用戶和系統(tǒng)的活動，識別已知的攻擊行為，統(tǒng)計分析異常行為，提供對內(nèi)部攻擊、外部攻擊和誤操作的實時保護。

2.2 數(shù)據(jù)信息安全

一是服務器操作系統(tǒng)選用Windows server 2008企業(yè)版，數(shù)據(jù)庫選用sql server 2008企業(yè)版，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全性與易維護性的統(tǒng)一。二是設置了數(shù)據(jù)庫的自動備份、自動收縮及磁盤占用情況的自動檢測功能，監(jiān)控系統(tǒng)的自動備份功能，系統(tǒng)服務磁盤占用情況的自動檢測功能，確保數(shù)據(jù)的可用性[3]。三是系統(tǒng)采用分級管理，訪問授權驗證，用戶信息加密等措施，確保數(shù)據(jù)的安全性。四是系統(tǒng)采用分層結構設計，各層間耦合度低，易于系統(tǒng)的修正及二次開發(fā)。

3 包頭市非國控污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)

3.1 污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)的功能

系統(tǒng)功能分為系統(tǒng)運維管理平臺，環(huán)境空間數(shù)據(jù)共享服務平臺，污染源在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集，污染源在線監(jiān)控企業(yè)的管理，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)報警管理，在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的審核修約管理，在線監(jiān)控企業(yè)統(tǒng)計分析及移動端應用系統(tǒng)等。

3.2 污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)的目標控制

污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)的建設完成，補充了國發(fā)的“國控重點污染企業(yè)在線監(jiān)控系統(tǒng)”未能監(jiān)控的企業(yè)，對規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)全部進行監(jiān)控，監(jiān)控范圍達到了全覆蓋；同時完善了“國控重點污染企業(yè)在線監(jiān)控系統(tǒng)”的不足，增加了GIS系統(tǒng)、報表統(tǒng)計、告警處理、移動端應用等功能。非國控污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)與包頭市現(xiàn)有的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)、高空視頻監(jiān)控系統(tǒng)、機動車排氣檢測監(jiān)管系統(tǒng)結合，形成一個統(tǒng)一的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，配合12369環(huán)保舉報熱線、通過網(wǎng)格化監(jiān)督管理平臺（包括環(huán)保執(zhí)法車輛GPS跟蹤、指揮呼叫、移動執(zhí)法等），實現(xiàn)了全市環(huán)境監(jiān)管的統(tǒng)一調(diào)度指揮。

4 結語

包頭市非國控污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)的建設，實現(xiàn)了如下4個具體的目標。

（1）非國控企業(yè)在線數(shù)據(jù)的實時查看。

實時反映監(jiān)控企業(yè)的排污情況，包括水污染物和氣污染物的實時數(shù)據(jù)，小時數(shù)據(jù)、日數(shù)據(jù)及各類實時參數(shù)。

（2）在線數(shù)據(jù)的報警及處理。

監(jiān)控過程中出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)、超標數(shù)據(jù)，系統(tǒng)要能夠自動識別并進行報警，工作人員對報警進行判定后，系統(tǒng)根據(jù)判定結果對數(shù)據(jù)進行審核。

（3）各類統(tǒng)計報表的一鍵式生成。

系統(tǒng)具備自動生成各類工作報表的能力，如超標快報、監(jiān)控周報、監(jiān)控月報、超標通報等。同時，在其他業(yè)務數(shù)據(jù)支持下，系統(tǒng)能自動生成在線數(shù)據(jù)應用的各類報表。

（4）決策分析的依據(jù)。

系統(tǒng)能及時發(fā)現(xiàn)問題，從宏觀到微觀逐步對問題進行定位，從而為領導的決策提供信息化的支撐。

參考文獻

[1] 鄢學貧，羅宇，李彬，等.鄭州市環(huán)境監(jiān)控應急指揮中心系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].鄭州輕工業(yè)學院學報：自然科學版，2006，21（3）：48-50.

[2] 李振，杜斌，彭林，等.山西省污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2012，4（3）：130-135.

[3] 陳樹沛.江門市污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的應用現(xiàn)狀研究[J].環(huán)境科學與管理，2014，6（3）：137-139.