包頭市非國控污染源在線監控系統的設計與實現

王宏寬

摘 要：包頭市作為內蒙古自治區最大的工業城市，擁有鋼鐵、冶金、化工、電力等眾多大型工業企業，環境壓力巨大。為進一步加強對重點工業企業的監督管理，建設了包頭市非國控污染源在線監控系統，系統充分發揮信息網絡、通訊、3S（GPS、GIS、GRS）技術的優勢，實現對污染源污染物排放情況24小時實時監控，能夠自動采集數據、自動傳輸數據、自動處理及自動分析、匯總數據，實現數字化、智慧化的環境監控管理。

關鍵詞：污染源 在線監控 環境保護

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，伴隨著經濟的高速發展，生態環境問題日益嚴重，包頭市也面臨著同樣的問題。包頭市的環境管理工作面臨著排污企業分散，監管難度大；環境監察人員有限，監察工作力不從心；環境管理效率不高；環境監測、監察頻率低等問題。為解決上述問題，污染源在線監控系統的建立，可提供24小時連續監測數據，為環境管理提供強大的數據基礎，從而使環保部門在環境執法中處于主動地位，更好地做好環境管理工作。

1 包頭市非國控污染源在線監控系統的架構設計

1.1 框架結構

系統總體框架主要由數據源層、數據共享服務層、應用支撐層和業務展現層4個層次構成。

數據源層主要包括污染企業綜合監控管理相關內容，主要功能是管理數據的匯聚，包含前端設備以及后臺的業務管理系統。前端采集、監控設備收集到各類環保實時監測數據后統一由后臺業務系統收集并進行整理匯總，為開展業務應用提供基礎支持。

數據共享服務層包括環境空間數據共享服務平臺和環境數據中心兩個部分，環境空間數據服務共享平臺負責對空間數據的存儲管理，包括所有的地圖數據、圖層數據、遙感數據等，對外提供GIS服務以及基本的空間分析能力；環境數據中心存儲所有的環保業務數據，包括污染源數據、環境質量數據等，對外提供環境數據服務。

應用支撐層包括統一用戶管理、數據交換引擎等一系列成熟的組件。系統支持多種事務實現機制，充分考慮基于環保應用中事務管理的復雜性，并提供相關技術實現；支持組件化的開發部署，并提供相關API接口來減少系統間的耦合度，便于系統的擴充和部署。

業務展現層主要是污染源自動監控平臺的使用和管理。污染源自動監控管理是整個系統的核心，它提供一套完整的環保業務集成框架，在該框架的基礎上，通過插件的形式豐富業務功能，每一個具體的業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 系統組成

在線監控系統設計為界面展示系統、界面服務系統、業務服務系統和公共服務系統4個部分：

（1）界面展示系統的主要功能是與用戶完成數據及功能交互，是在線監控系統功能的集中呈現。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和部署。

（2）界面服務系統是界面展示系統數據展示和功能交互的支撐，完成了用戶操作控制與界面呈現數據的管理。界面服務系統實現了用戶界面呈現與業務數據和業務邏輯的分離，能夠快速適應用戶界面需求的變化。

（3）業務服務系統通過在ESB（Enterprise Service Bus，企業服務總線）上發布的服務接口，向界面服務系統提供業務支撐。業務服務系統通過調用環境數據中心的數據接口和環境空間數據共享服務平臺的GIS接口分別讀取環境數據和空間數據，將數據運算結果通過服務接口進行發布。

（4）公共服務系統主要包括環境數據中心的數據接口服務和環境空間數據共享服務平臺的GIS接口服務，公共服務系統在ESB上發布的兩個服務接口既能夠支撐自身系統的上層應用軟件，也能夠為其他應用系統提供支撐。

2 包頭市非國控污染源在線監控系統的安全設計

2.1 網絡安全

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

2.2 數據信息安全

一是服務器操作系統選用Windows server 2008企業版，數據庫選用sql server 2008企業版，實現數據的安全性與易維護性的統一。二是設置了數據庫的自動備份、自動收縮及磁盤占用情況的自動檢測功能，監控系統的自動備份功能，系統服務磁盤占用情況的自動檢測功能，確保數據的可用性[3]。三是系統采用分級管理，訪問授權驗證，用戶信息加密等措施，確保數據的安全性。四是系統采用分層結構設計，各層間耦合度低，易于系統的修正及二次開發。

3 包頭市非國控污染源在線監控系統的實現

3.1 污染源在線監控系統的功能

系統功能分為系統運維管理平臺，環境空間數據共享服務平臺，污染源在線監測數據的采集，污染源在線監控企業的管理，在線監測數據報警管理，在線監測數據的審核修約管理，在線監控企業統計分析及移動端應用系統等。

3.2 污染源在線監控系統的目標控制

污染源在線監控系統的建設完成，補充了國發的“國控重點污染企業在線監控系統”未能監控的企業，對規模以上工業企業全部進行監控，監控范圍達到了全覆蓋；同時完善了“國控重點污染企業在線監控系統”的不足，增加了GIS系統、報表統計、告警處理、移動端應用等功能。非國控污染源在線監控系統與包頭市現有的環境質量監測系統、高空視頻監控系統、機動車排氣檢測監管系統結合，形成一個統一的監測監控系統，配合12369環保舉報熱線、通過網格化監督管理平臺（包括環保執法車輛GPS跟蹤、指揮呼叫、移動執法等），實現了全市環境監管的統一調度指揮。

4 結語

包頭市非國控污染源在線監控系統的建設，實現了如下4個具體的目標。

（1）非國控企業在線數據的實時查看。

實時反映監控企業的排污情況，包括水污染物和氣污染物的實時數據，小時數據、日數據及各類實時參數。

（2）在線數據的報警及處理。

監控過程中出現的異常數據、超標數據，系統要能夠自動識別并進行報警，工作人員對報警進行判定后，系統根據判定結果對數據進行審核。

（3）各類統計報表的一鍵式生成。

系統具備自動生成各類工作報表的能力，如超標快報、監控周報、監控月報、超標通報等。同時，在其他業務數據支持下，系統能自動生成在線數據應用的各類報表。

（4）決策分析的依據。

系統能及時發現問題，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.鄭州市環境監控應急指揮中心系統的設計與實現[J].鄭州輕工業學院學報：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控系統的設計與實現[J].中國環境監測，2012，4（3）：130-135.

[3] 陳樹沛.江門市污染源在線監控系統數據的應用現狀研究[J].環境科學與管理，2014，6（3）：137-139.