CN112000037A - 一种环境污染治理设施信息监控平台及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环境污染治理设施信息监控平台及方法，涉及治污监管技术领域。本发明包括访问层、业务应用层、公共服务层、支撑平台层、数据中心层和基础设施层；公共服务层包括访问控制服务、环境模型服务、身份验证服务和地图共享服务；数据中心层包括应用系统数据、主数据、数据管理和资源中心。本发明通过市级、省级和国家级平台的数据需求，建立基于XML的交换指标体系，使用各类WEB服务完成数据交换，保证国家、省、市三级平台的数据流转，便于后期数据的网络传输，提高信息共享效率和准确率，同时对国家级和省级平台实现跨区域、跨平台的综合预警，为各级主管部门的环境管理提供技术支撑和决策依据。
Description
技术领域
本发明属于治污监管技术领域，特别是涉及一种环境污染治理设施信息监控平台及方法。
背景技术
现在国家加强环保工作，希望能随时随地掌握环境质量变化的第一手资料，远距离实时在线监测是必不可少的，这就必须使环境质量监测数字化与信息化，随着无线技术的发展和无线网路的成熟，在环保设备监控方面运用无线传输将大大改善以往数据传输因地域的限制而使中小污染企业分散监控难以推广的局面。
大型污染源治理现场的在线仪器仪表数据一般采用中央控制室的计算机和现场控制器同享数据，由中央控制室集中管理，完成显示、备份、分析和打印等数据后期处理，要监控的设备运行情况采用集中报表形式在中央控制室的计算机上显示，同时中央控制室的计算机和需治理的污染企业的局域网连接，在局域网内共享数据，现在污染源治理中在线监测的仪器仪表种类繁多，通讯接口多，各个产品之间的兼容性极差，极大地影响了环境监测的顺利进行。同时，由于多种环境污染治理设施数据格式不一致，“信息孤岛”、资源浪费和信息难共享等问题更为突出，也为今后的信息通达、信息共享、系统整合带来巨大的隐患。
本申请文件针对上述问题，提供了一种环境污染治理设施信息监控平台及方法能够很好的整合各部门环境数据，使环保工作能够用数据说话，放置盲目决策，约束生态环境行政自由裁量，为生态治理提供更可靠的依据及保障。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环境污染治理设施信息监控平台及方法，通过市级、省级和国家级平台的数据需求，建立基于XML的交换指标体系，使用各类WEB服务完成数据交换，保证国家、省、市三级平台的数据流转，解决了现有的污染源治理中各个产品之间的兼容性极差，数据格式不统一、各级主管部门之间信息共享困难的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种环境污染治理设施信息监控平台，包括访问层、业务应用层、公共服务层、支撑平台层、数据中心层和基础设施层；
所述访问层，用于多种角色通过无线网络访问业务应用层；
所述业务应用层，用于部署环境污染治理设施信息监控平台；所述业务应用层中地理信息共享平台作为内部业务系统及外部单位访问信息的支撑平台，提供统一的地理信息访问服务；
所述公共服务层包括访问控制服务、环境模型服务、身份验证服务和地图共享服务；所述公共服务层提高基于SOA的业务支撑服务；
所述支撑平台层包括门户平台、数据交换共享平台、三维基础平台、商业智能平台、ESB、GIS平台、OLAP和ETL；所述支撑平台层提供中间件服务；
所述数据中心层包括应用系统数据、主数据、数据管理和资源中心；所述数据中心层为系统运行提供数据支撑和基础数据管理工作；
所述基础设施层，包括用于采集环境污染数据的环境监测仪、用于治理污染环境的设施和用于对环境污染指标超标进行安全警示的设备；所述基础设施层为上层应用和平台提供运行环境的支撑。
优选地，所述应用系统数据包括监测数据、应急指挥数据、环境基础数据、环境管理数据、环境空间数据和污染源管理数据；所述主数据包括空气数据、水质数据、监测数据、污染源数据、采样数据、大气数据、气象数据、共享数据、环境质量数据、空间数据和元数据；其中，所述空间数据包括基础矢量地图数据、遥感影像数据和三维模型数据；所述数据管理包括数据访问引擎、数据集中管理和元数据定义引擎；所述资源中心包括自动监测、常规监测、污染源、航拍视频和主题库。
优选地，所述门户平台包括国家级平台、省级平台和市级平台；所述市级平台对数据进行综合处理后逐级上报给省级平台和国家级平台；所述市级平台、省级平台和国家级平台之间通过数据交换共享平台进行数据的交换传递。
优选地，所述数据交换共享平台采用XML数据交换标准化格式进行数据之间的交换，具体数据交换步骤如下：
步骤X1：对源数据进行数据抽取和汇总；
步骤X2：对抽取和汇总后的数据清洗；
步骤X3：自定义XML标准化格式并进行XML转换；
步骤X4：将数据传输到上一级平台；
步骤X5：上一级平台对传输过来的数据进行加载；
步骤X6：得到平台能够识别的数据结构作为目的数据。
优选地，所述环境监测仪采集各个污染源的环境数据，通过RS485或者直连的方式传输给数据采集终端，采集总段内部的分析决策模块会对采集的数据进行初步分析，再通过GPRS通信模块传递给数据中心。
优选地，所述数据采集终端包括型号为S3C2410ARM920Core的单片机和分别与单片机双向连接的电源电路、SDARM、SD CARD、FLASH、触摸屏、多个串口、USB和GPIO。
本发明为一种环境污染治理设施信息监控方法，包括如下步骤：
步骤S1：环境监测仪采集各个污染源的环境数据传递给数据中心；
步骤S2：数据中心对数据进行统计、整理、分类形成资源库；
步骤S3：对资源库内的数据进行清洗交换并上传至省级平台和国家级平台；
步骤S4：将治理污染环境设施工作方案加入资源库；
步骤S5：模糊匹配形成初步对应关系；
步骤S6：人工进行干预，进行修正形成最终的方案应对关系；
步骤S7：为每个监控环境数据信号打上触发标签，形成标签化的监控信号数据资源库；
步骤S8：将标签化的监控信号数据资源库和方案数据资源库加载到计算机程序中，完成建模。
优选地，所述步骤S3中，省级平台与市级平台之间进行数据清洗交换的工作流程如下：
步骤T1：省级平台定时插入指令要求市级上报数据指令表；
步骤T2：数据交互工具定时调用web service查询是否新指令；
步骤T3：数据交换工具解析省级平台指令；
步骤T4：调用市级平台Web service提出需要获取的数据内容；
步骤T5：对数据进行清洗、汇总、打包并压缩为XML影式传输给数据交换工具；
步骤T6：市级平台的XML数据报加密；
步骤T7：调用数据入库web service；
步骤T8：省级数据XML包解密数据入库省级平台；
步骤T9：入库成功后，更新指令表；
步骤T10：省级平台反馈数据交换状态至数据交换工具；
步骤T11：数据交换工具写日志表。
优选地，所述数据交互工具部署在城市级平台的前置机中，按照制定的频率，调用省级平台的服务，确认是否有上班指令；根据上报指令，调用市级平台相应的数据出库服务，对数据进行清洗、汇总、打包和压缩，通过MD5加密以后才输出给MD5省级平台；所述省级平台调用数据入库服务，经过验证后入库，并给数据交换工具反馈，更新指令表；数据交换工具下次访问指令表时，不在调用已入库成功的指令。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明根据市级、省级和国家级平台的数据需求，通过建立基于XML的交换指标体系，使用各类WEB服务完成数据交换，保证国家、省、市三级平台的数据流转；仅需通过市级平台实现环境设施信息的实时监控，并开展信息预警和时间应急处理，同时对国家级和省级平台实现跨区域、跨平台的综合预警，为各级主管部门的环境管理提供技术支撑和决策依据。
(2)本发明通过对环境监测仪采集各个污染源的环境数据进行数据抽取和汇总，并在交换前开展数据清洗，以确保数据的一致性和准确性；定义XML数据交换标准化格式，进行XML格式的转换，调用数据交换工具的服务，提交数据完成交换，便于后期数据的网络传输，提高信息共享效率和准确率。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种环境污染治理设施信息监控平台总体架构图；
图2为总体数据交换方案的示意图；
图3为数据交换共享平台进行数据之间交换的时序图；
图4为数据采集设备的硬件架构图；
图5为一种环境污染治理设施信息监控方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种环境污染治理设施信息监控平台，包括访问层、业务应用层、公共服务层、支撑平台层、数据中心层和基础设施层；
访问层，用于多种角色通过无线网络访问业务应用层；多种角色如专家、游客、维护人员、管理员等等；
业务应用层，用于部署环境污染治理设施信息监控平台；业务应用层中地理信息共享平台作为内部业务系统及外部单位访问信息的支撑平台，提供统一的地理信息访问服务；
公共服务层包括访问控制服务、环境模型服务、身份验证服务和地图共享服务；公共服务层提高基于SOA的业务支撑服务；
支撑平台层包括门户平台、数据交换共享平台、三维基础平台、商业智能平台、ESB、GIS平台、OLAP和ETL；支撑平台层提供中间件服务；
数据中心层包括应用系统数据、主数据、数据管理和资源中心；数据中心层为系统运行提供数据支撑和基础数据管理工作；应用系统为市级环境监测信息管理系统，应用系统主要负责业务数据的管理和展示；
基础设施层，包括用于采集环境污染数据的环境监测仪、用于治理污染环境的设施和用于对环境污染指标超标进行安全警示的设备；基础设施层为上层应用和平台提供运行环境的支撑。
其中，应用系统数据包括监测数据、应急指挥数据、环境基础数据、环境管理数据、环境空间数据和污染源管理数据；主数据包括空气数据、水质数据、监测数据、污染源数据、采样数据、大气数据、气象数据、共享数据、环境质量数据、空间数据和元数据；其中，空间数据包括基础矢量地图数据、遥感影像数据和三维模型数据；数据管理包括数据访问引擎、数据集中管理和元数据定义引擎；资源中心包括自动监测、常规监测、污染源、航拍视频和主题库。
空间数据包为实时地图监控模块提供了基础；地图监控模块能够对地图进行基本操作的一线地图基本功能，包括地图的放大、缩小、地图的测距、地图上环境污染治理设施的展示等等，以及相关矢量地图和影像地图的监测点位操作，图例的水质类别对象和统计数据、水质等级、空气质量等级、气象等级的关联性操作；同时通过地图将湖体、河道、重点排放源、自动监测站的监测点在地图上以图标的形式进行分布展示，可以通过进行快速定位，在地图上进行闪烁展示，也可以通过GIS操作可以实现系统做所有的业务功能；用户可以了解监测站以及各个环境污染治理设施的空间地理信息，并且集成各个监测点的相关监测视频、全景影像、航摄视频功能，让用户能够以空间结合数据的方式了解水质监测点水质情况。
其中，门户平台包括国家级平台、省级平台和市级平台；市级平台对数据进行综合处理后逐级上报给省级平台和国家级平台；市级平台、省级平台和国家级平台之间通过数据交换共享平台进行数据的交换传递；由于国家级平台、省级平台和市级平台的功能各有侧重，市级平台的功能重点主要是实现环境设置信息的实时监控，并召开信息预警和事件应急处理，为城市环境管理部门提供较为全面的信息决策支撑；而省级、国家级的平台侧重宏观监管，实现跨地区、跨流域的水环境综合预警，为国家、省级行政主管部门的环境管理提供技术支撑和决策依据。
由于市级平台对数据进行综合处理后逐级上报给省级和国家级的平台，对于未建立省级平台但建立市级平台的地区，可以直接向国家级平台上报，上报的数据包括：
(1)基础信息，包括治污设施、排污打呼、河湖水体、空气质量、生态缓冲区、气象信息、服务面积、服务人口等等；
(2)月报信息，包括排污设施、河湖水体、生态缓冲区的月报信息
(3)在线监测信息，包括各在线监测点的基本信息、在线监测信息、例如监测点的监测能力、在线监测详细数据；
(4)预警、应急、异常事件信息，包括各省、市的环境突发事件及处理情况；
(5)资源库信息，包括案例、专家、应急预警、法规标准、应急技术等等。
国家级平台给省级平台下发部分数据，内容包括：
(1)基础信息，污染环境处理设施，垃圾处理设施的基础信息；
(2)月报信息，污染环境处理设施，垃圾处理设施的月报信息；
(3)数据库信息，包括案例、专家、应急预案、法规标准和应急技术等等。
如图2所述，数据交换共享平台采用XML数据交换标准化格式进行数据之间的交换，具体数据交换步骤如下：
步骤X1：对源数据进行数据抽取和汇总；
步骤X2：对抽取和汇总后的数据清洗；
步骤X3：自定义XML标准化格式并进行XML转换；
步骤X4：将数据传输到上一级平台；
步骤X5：上一级平台对传输过来的数据进行加载；
步骤X6：得到平台能够识别的数据结构作为目的数据。
实施了数据交换解决了以下三个问题：不同平台对数据力度要求不一致的问题，为此，编写数据汇总的存储过程在市级数据库端定时执行，汇总后上报；各地对同一类型的环境处理设施数据描述方式不一致的问题，为此，建立数据字典，对通用类型定义统一的描述，对无意义的乱码进行清洗，对不符合标准的数据修改和对多余的数据进行删除处理；同构和异构冲突所带来的数据转换的问题，为此，各平台遵循标准将滋生数据转换为XML格式，调用数据交换工具的服务，提交数据完成交换。
其中，环境监测仪采集各个污染源的环境数据，通过RS485或者直连的方式传输给数据采集终端，采集总段内部的分析决策模块会对采集的数据进行初步分析，再通过GPRS通信模块传递给数据中心。
如图4所示，数据采集终端包括型号为S3C2410ARM920Core的单片机和分别与单片机双向连接的电源电路、SDARM、SD CARD、FLASH、触摸屏、多个串口、USB和GPIO。
请参阅图5所示，本发明为一种环境污染治理设施信息监控方法，包括如下步骤：
步骤S1：环境监测仪采集各个污染源的环境数据传递给数据中心；
步骤S2：数据中心对数据进行统计、整理、分类形成资源库；
步骤S3：对资源库内的数据进行清洗交换并上传至省级平台和国家级平台；
步骤S4：将治理污染环境设施工作方案加入资源库；
步骤S5：模糊匹配形成初步对应关系；
步骤S6：人工进行干预，进行修正形成最终的方案应对关系；
步骤S7：为每个监控环境数据信号打上触发标签，形成标签化的监控信号数据资源库；
步骤S8：将标签化的监控信号数据资源库和方案数据资源库加载到计算机程序中，完成建模。
如图3所述，步骤S3中，省级平台与市级平台之间进行数据清洗交换的工作流程如下：
步骤T1：省级平台定时插入指令要求市级上报数据指令表；
步骤T2：数据交互工具定时调用web service查询是否新指令；
步骤T3：数据交换工具解析省级平台指令；
步骤T4：调用市级平台Web service提出需要获取的数据内容；
步骤T5：对数据进行清洗、汇总、打包并压缩为XML影式传输给数据交换工具；
步骤T6：市级平台的XML数据报加密；
步骤T7：调用数据入库web service；
步骤T8：省级数据XML包解密数据入库省级平台；
步骤T9：入库成功后，更新指令表；
步骤T10：省级平台反馈数据交换状态至数据交换工具；
步骤T11：数据交换工具写日志表。
其中，数据交互工具部署在城市级平台的前置机中，按照制定的频率，调用省级平台的服务，确认是否有上班指令；根据上报指令，调用市级平台相应的数据出库服务，对数据进行清洗、汇总、打包和压缩，通过MD5加密以后才输出给MD5省级平台；所述省级平台调用数据入库服务，经过验证后入库，并给数据交换工具反馈，更新指令表；数据交换工具下次访问指令表时，不在调用已入库成功的指令。
值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (9)
1.一种环境污染治理设施信息监控平台，包括访问层、业务应用层、公共服务层、支撑平台层、数据中心层和基础设施层，其特征在于：
所述访问层，用于多种角色通过无线网络访问业务应用层；
所述业务应用层，用于部署环境污染治理设施信息监控平台；
所述公共服务层包括访问控制服务、环境模型服务、身份验证服务和地图共享服务；
所述支撑平台层包括门户平台、数据交换共享平台、三维基础平台、商业智能平台、ESB、GIS平台、OLAP和ETL；
所述数据中心层包括应用系统数据、主数据、数据管理和资源中心；
所述基础设施层，包括用于采集环境污染数据的环境监测仪、用于治理污染环境的设施和用于对环境污染指标超标进行安全警示的设备。
2.根据权利要求1所述的一种环境污染治理设施信息监控平台，其特征在于，所述应用系统数据包括监测数据、应急指挥数据、环境基础数据、环境管理数据、环境空间数据和污染源管理数据；所述主数据包括空气数据、水质数据、监测数据、污染源数据、采样数据、大气数据、气象数据、共享数据、环境质量数据、空间数据和元数据；其中，所述空间数据包括基础矢量地图数据、遥感影像数据和三维模型数据；所述数据管理包括数据访问引擎、数据集中管理和元数据定义引擎；所述资源中心包括自动监测、常规监测、污染源、航拍视频和主题库。
3.根据权利要求2所述的一种环境污染治理设施信息监控平台，其特征在于，所述门户平台包括国家级平台、省级平台和市级平台；所述市级平台对数据进行综合处理后逐级上报给省级平台和国家级平台；所述市级平台、省级平台和国家级平台之间通过数据交换共享平台进行数据的交换传递。
4.根据权利要求3所述的一种环境污染治理设施信息监控平台，其特征在于，所述数据交换共享平台采用XML数据交换标准化格式进行数据之间的交换，具体数据交换步骤如下：
步骤X1：对源数据进行数据抽取和汇总；
步骤X2：对抽取和汇总后的数据清洗；
步骤X3：自定义XML标准化格式并进行XML转换；
步骤X4：将数据传输到上一级平台；
步骤X5：上一级平台对传输过来的数据进行加载；
步骤X6：得到平台能够识别的数据结构作为目的数据。
5.根据权利要求1所述的一种环境污染治理设施信息监控平台，其特征在于，所述环境监测仪采集各个污染源的环境数据，通过RS485或者直连的方式传输给数据采集终端，采集总段内部的分析决策模块会对采集的数据进行初步分析，再通过GPRS通信模块传递给数据中心。
6.根据权利要求5所述的一种环境污染治理设施信息监控平台，其特征在于，所述数据采集终端包括型号为S3C2410ARM920Core的单片机和分别与单片机双向连接的电源电路、SDARM、SD CARD、FLASH、触摸屏、多个串口、USB和GPIO。
7.一种环境污染治理设施信息监控方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：环境监测仪采集各个污染源的环境数据传递给数据中心；
步骤S2：数据中心对数据进行统计、整理、分类形成资源库；
步骤S3：对资源库内的数据进行清洗交换并上传至省级平台和国家级平台；
步骤S4：将治理污染环境设施工作方案加入资源库；
步骤S5：模糊匹配形成初步对应关系；
步骤S6：人工进行干预，进行修正形成最终的方案应对关系；
步骤S7：为每个监控环境数据信号打上触发标签，形成标签化的监控信号数据资源库；
步骤S8：将标签化的监控信号数据资源库和方案数据资源库加载到计算机程序中，完成建模。
8.根据权利要求7所述的一种环境污染治理设施信息监控方法，其特征在于，所述步骤S3中，省级平台与市级平台之间进行数据清洗交换的工作流程如下：
步骤T1：省级平台定时插入指令要求市级上报数据指令表；
步骤T2：数据交互工具定时调用web service查询是否新指令；
步骤T3：数据交换工具解析省级平台指令；
步骤T4：调用市级平台Web service提出需要获取的数据内容；
步骤T5：对数据进行清洗、汇总、打包并压缩为XML影式传输给数据交换工具；
步骤T6：市级平台的XML数据报加密；
步骤T7：调用数据入库web service；
步骤T8：省级数据XML包解密数据入库省级平台；
步骤T9：入库成功后，更新指令表；
步骤T10：省级平台反馈数据交换状态至数据交换工具；
步骤T11：数据交换工具写日志表。
9.根据权利要求8所述的一种环境污染治理设施信息监控方法，其特征在于，所述数据交互工具部署在城市级平台的前置机中，按照制定的频率，调用省级平台的服务，确认是否有上班指令；根据上报指令，调用市级平台相应的数据出库服务，对数据进行清洗、汇总、打包和压缩，通过MD5加密以后才输出给MD5省级平台；所述省级平台调用数据入库服务，经过验证后入库，并给数据交换工具反馈，更新指令表；数据交换工具下次访问指令表时，不在调用已入库成功的指令。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202010824827.XA CN112000037A (zh) | 2020-08-17 | 2020-08-17 | 一种环境污染治理设施信息监控平台及方法 |
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