环境自动监控管理系统总体设计方案.doc

环境自动监控管理系统总体设计方案作为环保局环境自动监控工作的控制中心和对外窗口，该系统应具备先进、实用、安全、开放的特点。系统开发时所采用的工具、技术、模式及手段等，均应是当前软件业界中的主流，具有一定的先进性，成熟可靠，并有成功的应用实例。系统立足环保工作现状和在线监测（监控）工作的具体要求，能够切实解决实际问题；同时，平台软件具有美观、大方且人性化的界面，操作简单，易于上手，方便管理者的使用。系统涉及大量在线监测（监控）数据，需要完善、可靠的数据安全及操作安全的保障方案，包括数据库系统的选型、用户权限的设计及控制、用户操作的详细日志记录、重大操作的提示确认等。系统既要能够对污染源端的仪器设备进行控制，又要能够将监测数据上报给上级管理部门；在线监测（监控）工作是持续改进的，平台软件也需要不断的发展和完善。因此，平台软件应当是开放的、可扩展的，具有易实现的接口，具有良好的兼容性，可以与其他环保业务软件协同工作，并可以方便的进行功能的扩展和升级。系统充分考虑环保监测业务拓展的要求，实现与重点企业污染源在线监测设备、地表水自动监测站、大气环境质量自动监测站等的接口，以实现在统一平台上的常规监测数据及污染源监测数据的管理及监测信息的共享。另外，系统实现环境12369举报投诉系统，12369环保投诉受理系统作为环保局最外的一个窗口，该系统的长期稳定运行至关重要。另外要实现污染源应急指挥系统，实现在污染事故发生时的快速应对策略，及时控制事故的发生。1.1 系统总体架构图上图简示了环境自动监测监控系统网络结构及环境信息网络与省环境监控中心的关系。环境自动监测监控系统网络是环境信息网络的组成部分。因此，环境自动监测监控信息集成系统的设计应充分了解环境信息网络的纵向上、下接口，横向接口，以及Internet发布的接口。本项目主要实现图中所示范围的系统集成目标。现场采集站点（地表水、空气质量和污染源)的数据通过各种通讯方式直接统一汇总到市环境自动监控数据中心；或者现场采集站点（地表水、空气质量和污染源)的数据通过各种通讯方式先统一汇总到省环境自动监控数据中心，然后再向市环保局转发。在市数据中心进行统一的数据处理、审核和整理，然后向环境质量自动监控中心、污染源自动监控中心和其它部门发布。自动监控数据在数据中心的存储分两个库，一是接收到的原始数据存储库，没有经过任何审核修改；二是由自动监控业务人员使用本项目开发的数据审核模块，按照一定的业务规则，对原始数据进行必要的逻辑性审核，剔除无效数据或修订存在问题的数据，然后存储到核定库中。环境质量自动监控中心人员负责对环境质量自动监测数据的审核入库。污染源自动监控中心人员负责对污染源在线监测数据的审核入库。环保局其它业务处室的人员根据权限可以访问核定库中的数据，而原始库中的数据一般不对普通用户开放。1.1.1 污染源环境自动监控网络结构及传输u 网络结构建立污染源自动监测监控中心，有条件的县区、企业也可建立监测监控中心或监测监控工作站，并实现与省环境监控中心的呼应，最终形成省、市、县（市、区）三级分层管理的监测监控网络，三级监测监控网络与企业监测监控工作站相对独立，互不干扰，实现时间同步、数据库同步，并根据权限和优先级别进行实时监控和数据采集。u 通信传输数据采集仪（上位机）统一通讯协议，兼容有线和GPRS无线传输方式，以无线传输方式为主，可实现一对多和多对一的交互式实时、在线、连续传输，具有从监测监控点位到各级监测监控中心的数据自动上报功能，根据权限，各监测监控中心或特定的手机可通过GSM网络按级别权限采集实时数据或查询数据库数据， 并可设定数据自动传输间隔。为提高系统的可靠性。应采取必要的避雷和抗干扰措施，上位机和数据传输装置可长期持续通电运行。1.1.2 环境质量自动监测网络结构及传输u 网络结构建立环境质量自动监测中心，形成与省、市二级分层管理的监测监控网络。省、市均可采集水、气自动站的数据、工作状态、报警信息。监控中心还应具备对自动站现场的控制/参数设置操作功能。u 通信传输数据采集仪（上位机）统一通讯协议，兼容有线和GPRS无线传输方式，以无线传输方式为主，可实现一对多和多对一的交互式实时、在线、连续传输，具有从监测监控点位到各级监测监控中心的数据自动上报功能，根据权限，各监测监控中心或特定的手机可通过GSM网络按级别权限采集实时数据或查询数据库数据， 并可设定数据自动传输间隔。为提高系统的可靠性。应采取必要的避雷和抗干扰措施，上位机和数据传输装置可长期持续通电运行。对于已经建成的水、空气自动站系统，原系统集成商的数据采集及管理控制系统应继续保留备用，但对自动站的监控管理由本系统完成。1.2 系统网络集成设计信息中心系统包括服务器、计算机、存储设备、网络设备、通讯设备、UPS等。信息中心的局域网采用千兆以太网。为高效的数据服务和应用服务提供性能保障。现代通信、计算机技术正以惊人的速度向前发展，各种高科技手段也越来越为环境系统战线的用户所接受。随着网络技术的发展，环境保护工作对信息通讯的要求也越来越高。在本次计算机网络的建设中，主干基础采用千兆以太网多层交换技术，接入层采用智能化交换机，路由和安全设备采用高性能应用服务路由器和防火墙等为构建计算机网络通讯基础架构提供整体的设计方案。网络系统的建设将有力地支撑起电子政务系统，水质自动检测系统，废水、废气重点检测系统，对外信息服务系统的应用。信息中心系统的物理结构如下图所示：1.3 监控中心的硬件要求环境自动监控数据中心部署在市环境监控中心，系统包括服务器、计算机、存储设备、网络设备、通讯设备、UPS、相关软件等。信息中心的局域网采用千兆以太网，为高效的数据服务和应用服务提供性能保障。环境自动监控数据中心是数据召集上传和控制指令（参数）下达的通信中枢，是原始数据的存储中枢，也是环境自动监控数据共享和发布系统的服务运行中枢。1.4 模型的规划按照环保部门环境自动监测和污染源远程监控业务管理相关部门的分工和职能，本着环保系统以信息中心负责管理运行的数据中心为数据采集、存储、共享、通信中枢的原则，提出下图所示的环境自动监控系统集成模型。由图中可见，环境自动监控业务模型以省全省的环境自动监控业务模型为基础，系统按照行政隶属关系可分成三层，分别为省、省辖市和县（市）层。作为市级环境自动监控中心，自动监控系统（中心）包括：自动监控数据中心、环境质量自动监控中心和污染源自动监控中心，在环保系统内部分别隶属于信息中心、环境监测中心站和监察支队的业务职能。环境自动监控系统模型图中左右两侧的小圆形图标代表隶属各级各类监控中心的在线监测（控）现场系统。按照传统的分级模型，在理想状态下，自动监控数据应在水平和垂直两个方向流动和汇集。以市级系统为例，污染源监控数据和环境质量监测数据，首先汇集到本市的信息中心，然后向上汇集到省信息中心。本集成项目的重点要实现级层面的数据采集和控制集成，兼顾省环保局省级自动监控中心的数据采集需要，项目规划中的自动监控业务模型如下： （一）环境自动监控数据采集和利用业务模型l 环境自动监控数据先进入自动监控数据中心集中管理，通过数据中心实现与省数据中心的数据同步；或者环境自动监控数据先直接上传到省数据库中心，再由省数据中心下发给市环保局数据中心。l 各级数据中心向同级环境监测中心和环境监察部门分发数据。l 对于环境空气质量、地表水监测系统，由于是各厂家自成体系的专有系统，采取一刀切的完全改造模式，可能会对日常工作带来冲击。因此，将采取保留原先电话拨号接口、增加GPRS路径的方式，两种通讯方式并存、独立运行。l 对于纳入本次污染源系统集成的重点污染源自动监控点，对已具备GPRS传输能力，因此可在原有基础上做必要的采集系统改造，集成到本系统中来。l 对于纳入本次系统集成的各级自动监控点，将逐个个案调查研究，测试现场GPRS信号强度和稳定性，拟定改造、集成方案，逐步完成通信集成工作。在本项目的方案设计和系统实施中，我们将严格按照以上业务模型的架构，实现市级层面的数据采集和控制集成，提供向省环保局传送自动监控数据的功能及软件平台。（二）环境自动监控系统的控制、管理业务模型环境自动监控在业务上分别由监测部门负责环境质量自动监测以及环境监察部门负责污染源的在线自动监控。环境质量自动监测系统的控制、管理业务模型：市环境质量自动监测控制中心对全市能进行GPRS通信改造的地表水、空气自动站点的现场仪器应能远程设置采样时间、校时、一些不影响现场仪器稳定工作的参数设置管理，获取现场仪器的工作状态。对现场的控制或状态信息的召唤指令通过数据中心的通信服务接入平台传下去，对监控数据的访问则从数据中心的数据库中提取。参见下图。环境自动监控系统的控制、管理业务模型图1.5 GPRS传输网络本系统主要采用GPRS技术来改造各自动监控点的通信传输系统，组建环境自动监控数据传输网。在环境自动监测系统中，GPRS应用模型如下图所示。现场数据采集器配置GPRS通讯传输装置，通过GGSN连接Internet，进而接入位于监测中心的接入服务器。接入服务器终结应用层协议，屏蔽通讯方式和仪器类型的差异，将拆包数据递交给数据库服务器。现场模块的IP 地址由GPRS网络中的DNS/DHCP服务器动态分配；接入路由器、接入服务器IP地址，必须申请公网固定IP地址。GPRS环境监测应用模型