包头市非国控污染源在线监控系统的设计与实现
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摘 要：包头市作为内蒙古自治区最大的工业城市，拥有钢铁、冶金、化工、电力等众多大型工业企业，环境压力巨大。为进一步加强对重点工业企业的监督管理，建设了包头市非国控污染源在线监控系统，系统充分发挥信息网络、通讯、3S（GPS、GIS、GRS）技术的优势，实现对污染源污染物排放情况24小时实时监控，能够自动采集数据、自动传输数据、自动处理及自动分析、汇总数据，实现数字化、智慧化的环境监控管理。
关键词：污染源 在线监控 环境保护
中图分类号：TP277；TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）08（b）-0099-02
改革开放以来，伴随着经济的高速发展，生态环境问题日益严重，包头市也面临着同样的问题。包头市的环境管理工作面临着排污企业分散，监管难度大；环境监察人员有限，监察工作力不从心；环境管理效率不高；环境监测、监察频率低等问题。为解决上述问题，污染源在线监控系统的建立，可提供24小时连续监测数据，为环境管理提供强大的数据基础，从而使环保部门在环境执法中处于主动地位，更好地做好环境管理工作。
1 包头市非国控污染源在线监控系统的架构设计
1.1 框架结构
系统总体框架主要由数据源层、数据共享服务层、应用支撑层和业务展现层4个层次构成。
数据源层主要包括污染企业综合监控管理相关内容，主要功能是管理数据的汇聚，包含前端设备以及后台的业务管理系统。前端采集、监控设备收集到各类环保实时监测数据后统一由后台业务系统收集并进行整理汇总，为开展业务应用提供基础支持。
数据共享服务层包括环境空间数据共享服务平台和环境数据中心两个部分，环境空间数据服务共享平台负责对空间数据的存储管理，包括所有的地图数据、图层数据、遥感数据等，对外提供GIS服务以及基本的空间分析能力；环境数据中心存储所有的环保业务数据，包括污染源数据、环境质量数据等，对外提供环境数据服务。
应用支撑层包括统一用户管理、数据交换引擎等一系列成熟的组件。系统支持多种事务实现机制，充分考虑基于环保应用中事务管理的复杂性，并提供相关技术实现；支持组件化的开发部署，并提供相关API接口来减少系统间的耦合度，便于系统的扩充和部署。
业务展现层主要是污染源自动监控平台的使用和管理。污染源自动监控管理是整个系统的核心，它提供一套完整的环保业务集成框架，在该框架的基础上，通过插件的形式丰富业务功能，每一个具体的业务逻辑通过模块化设计，能进行方便快捷的嵌入与分离。
1.2 系统组成
在线监控系统设计为界面展示系统、界面服务系统、业务服务系统和公共服务系统4个部分：
（1）界面展示系统的主要功能是与用户完成数据及功能交互，是在线监控系统功能的集中呈现。通过界面插件的不同组合能够快速定制出面向不同用户和应用场景的界面，功能的插件化也便于新功能模块的快速开发和部署。
（2）界面服务系统是界面展示系统数据展示和功能交互的支撑，完成了用户操作控制与界面呈现数据的管理。界面服务系统实现了用户界面呈现与业务数据和业务逻辑的分离，能够快速适应用户界面需求的变化。
（3）业务服务系统通过在ESB（Enterprise Service Bus，企业服务总线）上的服务接口，向界面服务系统提供业务支撑。业务服务系统通过调用环境数据中心的数据接口和环境空间数据共享服务平台的GIS接口分别读取环境数据和空间数据，将数据运算结果通过服务接口进行。
（4）公共服务系统主要包括环境数据中心的数据接口服务和环境空间数据共享服务平台的GIS接口服务，公共服务系统在ESB上的两个服务接口既能够支撑自身系统的上层应用软件，也能够为其他应用系统提供支撑。
2 包头市非国控污染源在线监控系统的安全设计
2.1 网络安全
一是从企业现场端到环保局监控中心机房全部采用光纤专线接入，在保证网络速率的同时，确保了数据的安全性。二是设置了硬件防火墙，防火墙位于内部核心交换和接入网络之间，监控内部网络与接入网络之间的数据通信，为内部网络设置了一道屏障，保护了内部网络和服务器的安全[2]。三是设置了入侵检测系统，设置相应的安全策略，通过监测并分析网络中各用户和系统的活动，识别已知的攻击行为，统计分析异常行为，提供对内部攻击、外部攻击和误操作的实时保护。
2.2 数据信息安全
一是服务器操作系统选用Windows server 2008企业版，数据库选用sql server 2008企业版，实现数据的安全性与易维护性的统一。二是设置了数据库的自动备份、自动收缩及磁盘占用情况的自动检测功能，监控系统的自动备份功能，系统服务磁盘占用情况的自动检测功能，确保数据的可用性[3]。三是系统采用分级管理，访问授权验证，用户信息加密等措施，确保数据的安全性。四是系统采用分层结构设计，各层间耦合度低，易于系统的修正及二次开发。
3 包头市非国控污染源在线监控系统的实现
3.1 污染源在线监控系统的功能
系统功能分为系统运维管理平台，环境空间数据共享服务平台，污染源在线监测数据的采集，污染源在线监控企业的管理，在线监测数据报警管理，在线监测数据的审核修约管理，在线监控企业统计分析及移动端应用系统等。
3.2 污染源在线监控系统的目标控制
污染源在线监控系统的建设完成，补充了国发的“国控重点污染企业在线监控系统”未能监控的企业，对规模以上工业企业全部进行监控，监控范围达到了全覆盖；同时完善了“国控重点污染企业在线监控系统”的不足，增加了GIS系统、报表统计、告警处理、移动端应用等功能。非国控污染源在线监控系统与包头市现有的环境质量监测系统、高空视频监控系统、机动车排气检测监管系统结合，形成一个统一的监测监控系统，配合12369环保举报热线、通过网格化监督管理平台（包括环保执法车辆GPS跟踪、指挥呼叫、移动执法等），实现了全市环境监管的统一调度指挥。
4 结语
包头市非国控污染源在线监控系统的建设，实现了如下4个具体的目标。
（1）非国控企业在线数据的实时查看。
实时反映监控企业的排污情况，包括水污染物和气污染物的实时数据，小时数据、日数据及各类实时参数。
（2）在线数据的报警及处理。
监控过程中出现的异常数据、超标数据，系统要能够自动识别并进行报警，工作人员对报警进行判定后，系统根据判定结果对数据进行审核。
（3）各类统计报表的一键式生成。
系统具备自动生成各类工作报表的能力，如超标快报、监控周报、监控月报、超标通报等。同时，在其他业务数据支持下，系统能自动生成在线数据应用的各类报表。
（4）决策分析的依据。
系统能及时发现问题，从宏观到微观逐步对问题进行定位，从而为领导的决策提供信息化的支撑。
参考文献
[1] 鄢学贫，罗宇，李彬，等.郑州市环境监控应急指挥中心系统的设计与实现[J].郑州轻工业学院学报：自然科学版，2006，21（3）：48-50.
[2] 李振，杜斌，彭林，等.山西省污染源自动监控系统的设计与实现[J].中国环境监测，2012，4（3）：130-135.
[3] 陈树沛.江门市污染源在线监控系统数据的应用现状研究[J].环境科学与管理，2014，6（3）：137-139.