CN113505989A - 一种智慧环保监控平台 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生态环境监管技术领域，公开了一种智慧环保监控平台，包括中心总控模块以及与中心总控模块输出端连接的黑烟车监管单元、空气质量监测单元、信息管理单元、环境管理单元、实时地图定位单元、数据管理平台、报警单元，结合不同地区在线监控，对黑烟车抓拍、空气质量管理、水污染源监管；数据管理平台包括依次连接的标准层、采集层、数据库、服务层。本发明可根据实际需求自主集成，满足多种监测环境，打破了监测和监管数据在各自的子系统里，无法互相配合使用的格局，能够将各类污染源排放主体与环境要素客体有机的统一起来，在地图上及时、全面的反映出监管区域内的污染源、排放、空气污染等状况，便于快速的全方位、无盲区监管。

Description

一种智慧环保监控平台
技术领域
本发明涉及生态环境监管技术领域，尤其涉及一种智慧环保监控平台。
背景技术
智慧环保监控平台为用户提供监管、监测、视频等异构数据的管理、多维度展示和分析的功能，实现“用数据说话，用数据管理，用数据决策”，提高生态环境监管的主动性、准确性和有效性。平台系统打破了监测和监管数据在各自的子系统里，无法互相配合使用的格局，可以让监控中心的核心用户通过环保一张图来统筹掌握整体的生态环境情况，同时也可以为不同业务分工的用户切换环境专题图，进行专项管理。
智慧环保监控平台包含如下：
(1)大气监测一张网
根据不同区域可能出现的污染源，配合布设的相应监测设备，依照《大气污染物综合排放标准》要求，统一整合优化，逐步建设涵盖空气质量、尾气、水质等污染物的一张精准繁复的大网，形成“全区域设点、全区域联网、自动预警、依法追责”的目标方针。
(2)信息管理一套数
信息资源是环境监管部门的重要资产，智慧环保监控平台将监测区域内污染物排放全生命周期在环境管理、监察、处罚、监测等方面的台帐、报表、报告、数据等信息资源全部集中起来，并分门别类、依序编排，统一建档，最终为每个污染源形成一套全面的、全过程的、动态的、综合的并能真实反映污染源工作全貌的环保信息档案。通过大气污染物无组织排放平台管理系统的建设，对所有相关信息系统进行适当改造，可以方便整合其他业务系统中的数据。同时对大气污染物进行分门别类的管理。
(3)综合监管一平台
依照本项目污染物排放的特殊性，满足当前环境管理需要，基于已有资源，应用物联网、移动互联、GIS等技术，整合监测、监控设施，集空气质量监管子系统、黑烟车抓拍子系统、水源地水质监测子系统形成综合监测平台，并结合GIS服务平台，对监控因子、监控数据进行立体、可视化展示。其次，以不同的子系统归类整合不同的监测类型，实现监测监管的规范化、智能化、流程化、标准化、专业化。
(4)环境管理一张图
结合GIS的应用，以业务信息和环境信息的空间化、可视化为目的，统一设计在线监控、空气质量管理、黑烟车抓拍、水污染源监管等功能，分别显示综合分析“一张图”、空气质量“一张图”、黑烟抓拍“一张图”，通过“一张图”总览各子系统的关键数据技术指标，将监测区域内环境状况一览无余地展现于环境管理者面前，真正实现环境管理的全方位、无盲区监管。平台将各类污染源排放主体与环境要素客体有机的统一起来，在地图上及时、动态、形象的反映出监管区域内的污染源、排放、污染状况，实现环境监管工作的可视化、透明化管理。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种智慧环保监控平台。
本发明提出的一种智慧环保监控平台，包括中心总控模块以及与中心总控模块输出端连接的黑烟车监管单元、空气质量监测单元、信息管理单元、环境管理单元、实时地图定位单元、数据管理平台、报警单元，结合不同地区在线监控，对黑烟车抓拍、空气质量管理、水污染源监管；
数据管理平台包括依次连接的标准层、采集层、数据库、服务层，其中标准层采用国际标准及国家标准对输入数据标准化，以及采用标准编码，使进入数据库的数据格式共享，实现了数据格式标准、数据接口标准、数据传输标准、数据集成标准；
采集层采用批量导入或手工输入两种方式实现对数据的采集，对采集到的数据进行校验合格、规则处理后再进行归类入库；
数据库用于元数据、基础数据的存储和管理，包括建库管理、数据输入、数据查询输出、数据维护管理、代码维护、数据库安全管理、数据库备份恢复、数据库外部接口，是数据更新、数据库建立和维护的主要工具，以及在系统运行过程中进行原始数据处理和查询；
服务层用于数据调用、数据写入、数据加密以及数据交换，通过Web Service接口与数据库相连。
优选地，所述报警单元包括空气质量超标报警、污染源超标报警，空气质量超标报警、污染源超标报警分别对应与空气质量监测单元、环境管理单元连接，用于对空气质量超标、污染源监测超标时报警。
优选地，所述黑烟车监管单元包括站点统计、车辆监控、污染占比，黑烟车监管单元分别与报警单元和实时地图定位单元连接，用于在空气质量超标时报警以及实时监控黑烟车。
优选地，所述空气质量监测单元用于对空气中细颗粒物、颗粒物、二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳数据实时监测、展示、统计及分析。
优选地，所述实时地图定位单元基于GIS地图的数据可视化，将监测数据接入，展示不同监测点信息及空气质量的变化，其包括地图风格设置模块、站点分类模块、点位检索模块、测距模块、网格划分模块：
地图风格设置模块用于对地图界面设置不同颜色的风格进行展示；
站点分类模块将国控站、省控站、镇控站、微型站在地图上分类展示；
点位检索模块通过地图页面上的检索模块对点位进行关键字检索，进行点位查询；
测距模块用于在地图上标出测距的起点、经过点和终点，并进行标记点的距离测量；
网格划分模块用于地图界面以乡、镇或街道为网格化单元，将区域划分为不同网格单元在地图上展示，并明显标注区域网格线。
优选地，所述站点分类模块的输出端分别连接有站点排名模块，站点排名模块包括：
实时排名子模块，以列表形式展示所有点位的实时排名，排名默认以AQI数值为准且与AQI等级颜色一致，表格展示包括点位名称、发布时间、AQI数值、综合指数、各项监测因子的数值，其中各项监测因子的数值选择升序、降序排名展示；
历史排名子模块，提供历史排名查询功能，以表格的形式展示，通过选择小时和日两种数据类型，选择所需查询时间段，展示站点的历史排名数据。
优选地，还包括与中心总控模块连接的云端信息存储单元；
所述云端信息存储单元与信息管理单元的输出端连接，用于存储所述空气质量监测单元、所述环境管理单元、所述实时地图定位单元的输入的检测信息，数据存储时间大于20天。
优选地，所述中心总控模块的输出端还依次连接有数据查询单元、数据分析单元，其中：
数据查询单元包括实时监控模块、历史监控模块，实时监控模块以表格形式展示各个点位空气质量的实时监测数据及统计情况，包括站点名称、发布时间、AQI、综合指数及各监测因子的实时数据；
历史监控模块以时间和地点分别形成查看结构，显示当前点位的空气质量历史监测数据。
优选地，所述数据分析单元包括对比分析、环比分析、同比分析三种分析模块：
对比分析模块为各监测因子的数据对比分析；
环比分析模块为日环比分析和月环比分析，日环比为同一监测因子当日二十四小时数据与昨日二十四小时对应数值的比较，月环比为同一监测因子当月每日数值与上月每日数值的比较；
同比分析模块分为日同比分析和月同比分析，日同比分析为同一监测因子当月某天数值与上月同天数值的比较，月同比分析为同一监测因子当年某月数值与上一年同月数值的比较。
优选地，所述中心总控模块的输出端还连接有蓝天计划管理单元、溯源分析单元、报表管理单元、报警管理单元，其中：
蓝天计划管理单元包括污染天数占比、超标天数占比、达标分析，污染天数占比通过不同地区以不同颜色统计区分污染等级，展示对应等级的污染天数占比信息；
超标天数占比通过不同地区的超标数据和达标数据对比，显示超标天数和占比比例；
达标分析对不同地区的年度达标情况，展示点位的年度达标/未达标天数及对应占比；
溯源分析单元根据各监测点位的监测因子统计数据，选择单个监测点位及其对应的时间，绘制出各污染源的占比图，根据监测点位实现污染物的溯源追踪；
报表管理单元分为AQI实时报、AQI日报；
报警管理单元的输入端连接报警设置单元，用于设置各监测因子的报警限值，根据报警类型上线、离线、超标查看报警统计结果，记录报警点位、时间及上线、离线、超标时长。
本发明中，所述一种智慧环保监控平台具有如下优点：
1、平台可根据实际需求自主集成，满足多种监测环境，打破了监测和监管数据在各自的子系统里，无法互相配合使用的格局，可以让监控中心的使用者通过环保一张图来统筹掌握整体的生态环境情况，同时也可以为不同业务分工的用户切换环境专题图，方便更全面的专项管理，极大地提高监管效率；
2、应用物联网、移动互联、GIS等技术，整合监测、监控设施，集空气质量监测单元、黑烟车抓拍单元、环境监测单元形成综合监测平台，并结合GIS服务平台，对监控因子、监控数据进行立体、可视化展示；
3、本发明的平台地图上能够将各类污染源排放主体与环境要素客体有机的统一起来，在地图上及时、全面的反映出监管区域内的污染源、排放、空气污染等状况，便于快速的全方位、无盲区监管。
附图说明
图1为本发明提出的一种智慧环保监控平台的系统框图；
图2为本发明的数据管理平台的框架图；
图3为本发明的实时地图定位单元的构架图；
图4为本发明的蓝天技术管理单元及溯源分析单元的架构图；
图5为本发明的实时地图定位单元的系统搭建示意图；
图6为本发明的数据查询单元的系统搭建示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例
参照图1，一种智慧环保监控平台，包括中心总控模块以及与中心总控模块输出端连接的黑烟车监管单元、空气质量监测单元、信息管理单元、环境管理单元、实时地图定位单元、数据管理平台、报警单元，结合不同地区在线监控，对黑烟车抓拍、空气质量管理、水污染源监管；所述报警单元包括空气质量超标报警、污染源超标报警，空气质量超标报警、污染源超标报警分别对应与空气质量监测单元、环境管理单元连接，用于对空气质量超标、污染源监测超标时报警。所述黑烟车监管单元包括站点统计、车辆监控、污染占比，黑烟车监管单元分别与报警单元和实时地图定位单元连接，用于在空气质量超标时报警以及实时监控黑烟车。所述空气质量监测单元用于对空气中细颗粒物、颗粒物、二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳数据实时监测、展示、统计及分析，包括空气质量情况、污染月历图、站点AQI月历图、实时曲线、实时地图、蓝天计划、超标报警、站点统计、污染占比及污染排名；其中实时曲线与站点AQI月历图将随实时地图中所选点位变化而变化，空气质量情况为当前监测区域的国发数据，作为质控或参考数据，以便对比其他点位污染情况。
该平台综合分析实时地图(显示所有监测点位的数量及位置)、空气质量情况、污染月历图、综合统计分析、实时曲线、视频监控、空气质量超标报警、污染源超标报警；各模块均为子系统的重点关注数据，通过综合分析一张图可实时掌握当前的环境污染情况，及时督察，便于分析。
本实施例中值得说明的是，所述中心总控模块的输出端还依次连接有数据查询单元、数据分析单元，其中：
数据查询单元包括实时监控模块、历史监控模块，实时监控模块另外以表格形式展示各个点位空气质量的实时监测数据及统计情况，包括站点名称、发布时间、AQI、综合指数及各监测因子(一氧化碳、臭氧、二氧化硫、二氧化氮、PM2.5、PM10、首要污染物、温度、湿度、气压、风速、风向)的实时数据，如图6；其中气体监测因子标签支持升序和降序排列，表格支持筛选标签、导出及打印操作。在页面还可以点击相应的选择框筛选未联网点位、离线点位及各空气质量等级的点位数据，可以根据需求选择页数和页面显示的条数。
历史监控模块以时间和地点分别形成查看结构，通过选择归属点位，查看相应点位的历史数据。其中数据类型可选择分钟、小时、日均值，时间根据所需自定义(结束时间不得超过开始时间)，确认后则会显示当前点位的空气质量历史监测数据，以表格的形式展示，表格支持导出与打印。
所述数据分析单元包括对比分析、环比分析、同比分析三种分析模块，其三种分析结果均支持数据导出：
对比分析模块为各监测因子的数据对比分析，可以选择分钟、小时、日三种数据类型，再选择起止时间，确定后显示各监测因子的对比分析数据图；
环比分析模块为日环比分析和月环比分析，日环比为同一监测因子当日二十四小时数据与昨日二十四小时对应数值的比较，月环比为同一监测因子当月每日数值与上月每日数值的比较，可以输入点位名称进行查询，选择点位后，再选择数据类型和查询时间，显示输出环比分析的对比数据图；
同比分析模块分为日同比分析和月同比分析，日同比分析为同一监测因子当月某天数值与上月同天数值的比较，月同比分析为同一监测因子当年某月数值与上一年同月数值的比较，可以输入点位名称进行查询，选择点位后，再选择数据类型和查询时间，显示同比分析的对比数据曲线图。
如图2，数据管理平台采用四层设计，主要有标准层、采集层、数据库层、服务层。在标准层采用国际标准及国家标准对输入数据标准化，采用标准编码，使进入数据库的数据格式共享，实现了数据格式标准、数据接口标准、数据传输标准、数据集成标准，通过这些标准的制定，系统就能够实现各个层面的良好交流。
数据采集层主要实现对数据的采集。数据入库的方式主要有两种批量导入和手工输入。在这个层面系统对采集到的数据进行校验，合格后才能入库。这些数据在经过校验、规则处理后再进行归类入库。
在数据服务层主要有数据调用、数据写入、数据加密、数据交换这些功能，通过WebService接口与数据库相连。
数据库层主要用于元数据、基础数据的存储和管理等功能，对于已经建设空气自动监测管理数据库的县来说，保持现有数据库管理体系，在现有数据库管理体系作进一步开发，作好与省、市级数据库管理系统的借口与数据交换功能，数据库管理系统的主要功能包括建库管理、数据输入、数据查询输出、数据维护管理、代码维护、数据库安全管理、数据库备份恢复、数据库外部接口等，是数据更新、数据库建立和维护的主要工具，也是在系统运行过程中进行原始数据处理和查询的主要手段。
如图3，所述实时地图定位单元基于GIS地图的数据可视化，将前端监测设备数据接入，展示不同监测点信息及空气质量变化。可视化效果简洁且易于理解，实现一张图展示效果，平台整体配色以突出数据为主，使用不同颜色区分空气质量等级，地图展示切换平滑流畅，数据显示效果明显，如图5；其中点位的颜色与空气质量等级相对应，且按照各个等级颜色表征，统计数量。打开使用工具，点击“+”、“-”即可对地图进行调整大小，也可通过对鼠标的控制来实现地图的放大和缩小。按住鼠标左键拖动鼠标可实现地图位置的移动。
实时地图定位单元还包括地图风格设置模块、站点分类模块、点位检索模块、测距模块、网格划分模块：
地图风格设置模块用于对地图界面设置不同颜色的风格进行展示，可选择标准、蓝黑、卫星、灰色、暖色不同地图风格展示；
站点分类模块将国控站、省控站、镇控站、微型站在地图上分类展示，如分别点击“国”“省”镇“”按钮后，被点击按钮会变为特定颜色；
点位检索模块通过地图页面上的检索模块对点位进行关键字检索，进行点位查询；
测距模块用于在地图上标出测距的起点、经过点和终点，并进行标记点的距离测量；
网格划分模块用于地图界面以乡、镇或街道为网格化单元，将区域划分为不同网格单元在地图上展示，并明显标注区域网格线，以便分区进行监管。
所述站点分类模块的输出端分别连接有站点排名模块，站点排名模块包括：
实时排名子模块，以列表形式展示所有点位的实时排名，排名默认以AQI数值为准且与AQI等级颜色一致，表格展示包括点位名称，发布时间、AQI数值、综合指数、各项监测因子的数值(最高值、最低值)，其中也可根据各项监测数值进行升序、降序排名展示，表格标签支持筛选和导出操作；
历史排名子模块，提供历史排名查询功能，以表格的形式展示，通过选择小时和日两种数据类型，选择所需查询时间段，展示站点的历史排名数据，表格标签支持筛选与导出操作。
本实施例中，该平台还包括与中心总控模块连接的云端信息存储单元；
所述云端信息存储单元与信息管理单元的输出端连接，用于存储所述空气质量监测单元、所述环境管理单元、所述实时地图定位单元的输入的检测信息，数据存储时间大于20天。
如图4，所述中心总控模块的输出端还连接有蓝天计划管理单元、溯源分析单元、报表管理单元、报警管理单元，其中：
蓝天计划管理单元包括污染天数占比、超标天数占比、达标分析，污染天数占比通过不同地区以不同颜色统计区分污染等级，展示对应等级的污染天数占比信息；
超标天数占比通过不同地区的超标数据和达标数据对比，显示超标天数和占比比例；
达标分析对不同地区的年度达标情况，展示点位的年度达标/未达标天数及对应占比；
溯源分析单元根据各监测点位的监测因子统计数据，选择单个监测点位及其对应的时间，绘制出各污染源的占比图，根据监测点位实现污染物的溯源追踪；
报表管理单元分为AQI实时报、AQI日报，按照HJ633-2012环境空气质量指数(AQI)技术规定要求，自动生成实时数据报表或日报数据报表，发布的指标包括各监测站点的监测站点信息、空气质量指数(AQI)、首要污染物、空气质量指数类别以及空气质量指数说明等信息，根据所选时间可自动生成报表；
报警管理单元的输入端连接报警设置单元，用于设置各监测因子的报警限值，根据报警类型上线、离线、超标查看报警统计结果，统计不同监测点位报警情况，实现报警信息统计，包括报警点位、时间范围、离线数量、上线数量、报警数量、超标数量等。
本实施例中，该平台还连接水源地水质监测子系统，采用平台链接跳转方式，访问现有水质系统。系统采用B/S结构，遵循Web浏览器规范实现，支持HTML、DHTML等通用的浏览器标准；同时，系统提供统一的数据交换接口和应用服务接口，数据交换的标准采用XML格式的标注语言，使用中间件技术来封装所有的业务逻辑，服务接口支持Web Service技术；支持外接数据进行展示或直接与现有平台进行对接。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智慧环保监控平台，其特征在于：包括中心总控模块以及与中心总控模块输出端连接的黑烟车监管单元、空气质量监测单元、信息管理单元、环境管理单元、实时地图定位单元、数据管理平台、报警单元，结合不同地区在线监控，对黑烟车抓拍、空气质量管理、水污染源监管；
数据管理平台包括依次连接的标准层、采集层、数据库、服务层，其中标准层采用国际标准及国家标准对输入数据标准化，以及采用标准编码，使进入数据库的数据格式共享，实现了数据格式标准、数据接口标准、数据传输标准、数据集成标准；
采集层采用批量导入或手工输入两种方式实现对数据的采集，对采集到的数据进行校验合格、规则处理后再进行归类入库；
数据库用于元数据、基础数据的存储和管理，包括建库管理、数据输入、数据查询输出、数据维护管理、代码维护、数据库安全管理、数据库备份恢复、数据库外部接口，是数据更新、数据库建立和维护的主要工具，以及在系统运行过程中进行原始数据处理和查询；
服务层用于数据调用、数据写入、数据加密以及数据交换，通过Web Service接口与数据库相连。
2.根据权利要求1所述的一种智慧环保监控平台，其特征在于，所述报警单元包括空气质量超标报警、污染源超标报警，空气质量超标报警、污染源超标报警分别对应与空气质量监测单元、环境管理单元连接，用于对空气质量超标、污染源监测超标时报警。
3.根据权利要求2所述的一种智慧环保监控平台，其特征在于，所述黑烟车监管单元包括站点统计、车辆监控、污染占比，黑烟车监管单元分别与报警单元和实时地图定位单元连接，用于在空气质量超标时报警以及实时监控黑烟车。
4.根据权利要求2所述的一种智慧环保监控平台，其特征在于，所述空气质量监测单元用于对空气中细颗粒物、颗粒物、二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳数据实时监测、展示、统计及分析。
5.根据权利要求1所述的一种智慧环保监控平台，其特征在于，所述实时地图定位单元基于GIS地图的数据可视化，将监测数据接入，展示不同监测点信息及空气质量的变化，其包括地图风格设置模块、站点分类模块、点位检索模块、测距模块、网格划分模块：
地图风格设置模块用于对地图界面设置不同颜色的风格进行展示；
站点分类模块将国控站、省控站、镇控站、微型站在地图上分类展示；
点位检索模块通过地图页面上的检索模块对点位进行关键字检索，进行点位查询；
测距模块用于在地图上标出测距的起点、经过点和终点，并进行标记点的距离测量；
网格划分模块用于地图界面以乡、镇或街道为网格化单元，将区域划分为不同网格单元在地图上展示，并明显标注区域网格线。
6.根据权利要求5所述的一种智慧环保监控平台，其特征在于，所述站点分类模块的输出端分别连接有站点排名模块，站点排名模块包括：
实时排名子模块，以列表形式展示所有点位的实时排名，排名默认以AQI数值为准且与AQI等级颜色一致，表格展示包括点位名称、发布时间、AQI数值、综合指数、各项监测因子的数值，其中各项监测因子的数值选择升序、降序排名展示；
历史排名子模块，提供历史排名查询功能，以表格的形式展示，通过选择小时和日两种数据类型，选择所需查询时间段，展示站点的历史排名数据。
7.根据权利要求1所述的一种智慧环保监控平台，其特征在于，还包括与中心总控模块连接的云端信息存储单元；
所述云端信息存储单元与信息管理单元的输出端连接，用于存储所述空气质量监测单元、所述环境管理单元、所述实时地图定位单元的输入的检测信息，数据存储时间大于20天。
8.根据权利要求1所述的一种智慧环保监控平台，其特征在于，所述中心总控模块的输出端还依次连接有数据查询单元、数据分析单元，其中：
数据查询单元包括实时监控模块、历史监控模块，实时监控模块以表格形式展示各个点位空气质量的实时监测数据及统计情况，包括站点名称、发布时间、AQI、综合指数及各监测因子的实时数据；
历史监控模块以时间和地点分别形成查看结构，显示当前点位的空气质量历史监测数据。
9.根据权利要求8所述的一种智慧环保监控平台，其特征在于，所述数据分析单元包括对比分析、环比分析、同比分析三种分析模块：
对比分析模块为各监测因子的数据对比分析；
环比分析模块为日环比分析和月环比分析，日环比为同一监测因子当日二十四小时数据与昨日二十四小时对应数值的比较，月环比为同一监测因子当月每日数值与上月每日数值的比较；
同比分析模块分为日同比分析和月同比分析，日同比分析为同一监测因子当月某天数值与上月同天数值的比较，月同比分析为同一监测因子当年某月数值与上一年同月数值的比较。
10.根据权利要求9所述的一种智慧环保监控平台，其特征在于，所述中心总控模块的输出端还连接有蓝天计划管理单元、溯源分析单元、报表管理单元、报警管理单元，其中：
蓝天计划管理单元包括污染天数占比、超标天数占比、达标分析，污染天数占比通过不同地区以不同颜色统计区分污染等级，展示对应等级的污染天数占比信息；
超标天数占比通过不同地区的超标数据和达标数据对比，显示超标天数和占比比例；
达标分析对不同地区的年度达标情况，展示点位的年度达标/未达标天数及对应占比；
溯源分析单元根据各监测点位的监测因子统计数据，选择单个监测点位及其对应的时间，绘制出各污染源的占比图，根据监测点位实现污染物的溯源追踪；
报表管理单元分为AQI实时报、AQI日报；
报警管理单元的输入端连接报警设置单元，用于设置各监测因子的报警限值，根据报警类型上线、离线、超标查看报警统计结果，记录报警点位、时间及上线、离线、超标时长。
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