智慧环保解决方案.docx
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智慧环保解决方案
智慧环保解决方案
一、行业背景
2011年11月，在省委、省政府制定的《珠江三角洲地区改革发展规划纲要（2008-2020）》、《关于加快发展物联网建设智慧广东的实施意见》的指导下，广东省经济和信息化委员会制定了《关于加快发展物联网建设智慧广东的实施意见（2011-2015）》。
根据该实施意见的发展目标，到2012年，广东地区智慧城市建设将取得实质性进展，物联网技术在生产、生活、公共等领域得到广泛应用，物联网产业总产值超1000亿元，规模以上企业超过1000家，机器对机器（M2M）应用终端数量超过1000万台。
到2015年，物联网技术在经济社会各领域将得到广泛应用，智慧广东建设将取得阶段性重大成果。
环保行业是未来国家的发展方向,也是智慧城市中非常重要的一个环节,智慧环保利用云计算、物联网和移动技术，为提升广东环保行业信息化程度和管理、服务水平提供基础设施。
在智慧环保体系中，环保执法及监控是政府部门环保行业应用的重要的一个环节。
结合我司合作伙伴的移动执法系统及监控系统,为环保系统提供软件、硬件和通信一体化的解决方案。
本方案通过应用无线网络传输技术、GIS地理信息技术、GPS（AGPS）卫星定位技术、智能终端等技术和设备，建立一套环保行业智能执法系统，通过智能终端完成日常执法作业，例如指派执法任务、将现场的事件类别信息、事件内容、事件位置、事件现场图片或视频等信息传送到调度中心，相关部门可对执法人员的实时位置进行调度和指挥，远程布置执法任务等，以提高执法效率，提升集团公司的服务能力。
同时通过部署软硬件系统、前端传感器、摄像头，实现污染源的综合监控。
二、x简介和优势
x
三、系统建设原则
1）实用性
在系统的建设中，充分利用成熟的软件平台技术和网络通信技术，避免盲目追求最新技术；在硬件设备和系统软件的选择上，充分考虑系统对处理能力、性能的要求，避免盲目追求高处理能力、高性能；我们坚持系统的建设要始终业务需求为基础，根据业务需求来确定软件系统模块和功能划分、规划系统平台和体系结构的建设。
2）可靠性
由于系统需要和环保的多个业务系统进行对接，因此，我们充分考虑了系统可靠性的设计。
对业务数据、客户资料必须确保万无一失。
3）可扩展性
整个系统的网络结构、数据库服务器、应用软件采用分布式架构并易于扩充，以满足今后不断增加的用户需求和可能出现的较大负荷。
4）易维护性
从硬件平台系统的选择到应用系统的设计都考虑了系统的易维护性，设计上尽量采用易于维护的系统平台，保证操作简单，且维护成本较低。
5）可操作性
操作管理系统的界面友好，充分考虑录入人员的特点，使数据处理工作简单、方便、快捷，业务流程清晰，符合常规业务处理习惯，系统数据维护方便。
6）投资保护
在保证系统能够安全、可靠运行的前提下，最大限度地降低系统造价，保护原有的计算机设备及应用系统投资。
例如，在系统建设过程中，考虑到计算机与网络技术的发展是非常迅速的，通常不可能选择一种永远不过时的计算机产品及网络技术。
四、移动执法解决方案
4.1系统总体架构
图4-1移动执法整体系统示意图
整体系统通过应用无线网络传输技术、GIS地理信息技术、GPS（AGPS）卫星定位技术、智能终端等技术和设备，建立一套环保行业智能执法系统，通过智能终端完成日常执法作业，系统主要包括三个层次：
4.1.1前端系统层
前端系统包括执法终端和管道设备上的电子标签两部分：
●执法终端：
在移动终端上实现户外工作执法人员的智能化办公，主要包含任务指派、实时定位、日常执法事务上报、GIS浏览及信息查询和定位、上下班打卡、终端环保数据自动更新、终端系统软件自动升级等功能。
●电子标签（或二维码）：
在环保设备或管道上粘贴有电子标签或二维码标签，执法终端可读取这些标签的信息，作为执法的凭据，并且可以实现把执法和维护信息写入标签的功能。
4.1.2网络和定位层
网络层主要实现执法终端和服务器之间的无线数据传输和连接，目前我们主要推荐使用x的WCDMAAPN业务作为传输的通道，该业务具备传统VPN的功能，又比VPN多了一层安全性，同时比VPN节省投资，是执法系统传输网络的良好选择。
定位系统主要使用GPS作为定位平台，如果广东环保系统有室内或GPS覆盖不了的地方的定位需要，我们可以提供x的综合定位平台（安保通）提供基于通信基站的cellid粗定位功能，该平台可以与执法系统对接。
4.1.3服务器系统层
主要包括执法服务器和数据库，以及和内部原有GIS和流程系统的接口，以及APN接入网络设备和服务器等等组成。
服务器层的主要功能是对前端系统进行管理、对接、服务和调度定位、统计分析等等，是执法系统的核心。
4.2逻辑分层架构
示意图如下：
执法人员在外出执法时，通过移动智能终端执法器，自动（每隔1分钟，间隔可设置）或手动向中心发送一条报文，汇报当前执法人员的位置，时间，速度等信息，若发现故障，则把故障类型、设备编号并结合当前的GPS定位信息发送到监控中心。
为了提高定位准确率，采用了先进的坐标推算筛选法，取最优点保存发送。
监控中心接收到上报信息并进行运算处理存储。
系统对接收到的信息通过系统进行读取，分解出隐患发生的时间、地点、设备类型，发现者，并把这些数据信息自动存入数据库服务器，并同时在平台上发布。
监控终端借助GIS系统在电子地图上实时地显示执法状态，如显示各个执法人员发现的故障点，各类故障的紧急情况，处理情况，目前状态，各执法人员在某一时刻的位置和执法路线。
系统还可以对存放在数据库中的各类历史数据进行统计、汇总、分析，用各类图表或报表的格式显示某种故障在某段时间内发生的频率和发生对象，供管理人员通过预测分析加强管理和制定应对措施。
达到事前控制的目的，以减少事故发生率，确保安全大生产的顺利进行。
4.3功能模块结构
本系统功能架构主要分为移动终端执法系统和后台管理系统两大层面，移动终端执法系统包括地图基础功能、问题上报管理、执法任务接收和处理、语音呼叫、GPS轨迹上传、数据同步等；后台管理系统包括人员在岗信息、关键点签到、执法任务下发、GIS应用管理；事件上报、统计管理、系统管理。
具体如下所示：
4.4系统功能设计
4.4.1环境执法信息电子交换系统
建立污染源企业与环保部门的执法信息沟通平台，使企业可以通过网络报送与环境监察相关的信息到环保部门，为移动执法系统提供完整的、实时的数据支撑,打造政府环保管理部门与污染源企业的网上互动平台。
4.4.2污染源数据中心移动检索系统
污染源数据中心的数据包括：
污染源基础信息、污染源普查、环境统计、总量减排、企业信用、在线监控、排污收费、建设项目环境管理、排污许可证、危废经营许可证等。
●统一的污染源数据服务平台
根据污染源综合管理信息模型和分析模型，为各污染源管理部门提供统一的污染源管理数据服务。
针对污染源综合数据管理的要求，实现污染源数据的查询访问、代码库和标准库的管理，指标管理、污染源综合台帐管理、排放指标核算、达标评价和报表服务等功能。
●移动终端本地数据管理要求
为适应移动终端的使用需要，系统可以将部分数据预存至移动终端本地，使系统在网络条件不佳的情况下也可以检索到预存的数据。
为保证安全，本地数据必须加密，即使终端遗失也不会造成数据泄漏。
4.4.3污染源在线监控系统移动检索系统
广东省污染源自动监控系统已经汇集了全省国控及重点污染源的自动监控数据，本期建设的重点是充分利用最新的信息化技术，建立自动监控数据的移动检索系统。
建设内容包括：
1.实时监控
在线监测中，所有监测点都24小时在线，而且管理中心始终保持有所有监测点的在线监测仪器的最新的数据和状态值，用户可以通过系统，实时监控到每一个监测点的数值变化趋势和状态变换的情况，并获得异常数据的报警信息。
2.GIS查询
监测数据的监控、报警以及查询等都能够与GIS有机结合成一个整体。
例如，根据移动终端的位置获取附近的自动监控站点信息；在地图上选取一些监测点位，就可以动态地以各种图表方式（饼图、柱图、曲线图等等）显示它们的实时监测数据以及监测仪器的状态数据等。
3.历史数据查询分析
查询分析是系统的基本组成部分，也是一般用户使用频次最高的功能。
历史数据经过审核统计后即可提供给各类用户进行查询分析。
数据查询分析的范围包括：
在线监测点的基本信息，有史以来的历史数据，包括原始数据以及按时间、空间、行业等类别进行统计的结果等。
查询分析结果的表现形式丰富多样，除了数字和文本外，还包括直观的图表（包括曲线图、柱状图和直方图等）、GIS空间分布等。
4.移动终端本地数据管理要求
为适应移动终端的使用需要，系统可以将部分数据预存至移动终端本地，使系统在网络条件不佳的情况下也可以检索到预存的数据。
为保证安全，本地数据必须加密，即使终端遗失也不会造成数据泄漏。
示意图：
4.4.4水环境质量移动检索系统
水环境质量包括全省水环境常规监测及全省水环境自动监测，本期建设的重点是充分利用最新的信息化技术，建立水环境质量移动检索系统。
建设内容包括：
1.水环境常规监测数据检索
水环境常规监测是监测部门定期对水环境质量进行监测的一种手段，用户通过系统，可随时检索监测部门的监测结果，并实时获得异常数据的报警信息。
2.水环境自动监测实时监控
水环境自动监测中，所有监测点都24小时在线，而且管理中心始终保持有所有监测点的在线监测仪器的最新的数据和状态值，用户可以通过系统，实时监控到每一个监测点的数值变化趋势和状态变换的情况，并获得异常数据的报警信息。
3.GIS查询
监测数据的监控、报警以及查询等都能够与GIS有机结合成一个整体。
例如，根据移动终端的位置获取附近的自动监控站点信息；在地图上选取一些监测点位，就可以动态地以各种图表方式（饼图、柱图、曲线图等等）显示它们的实时监测数据以及监测仪器的状态数据等。
4.珠江流域河流汇水区分析
根据水环境常规监测及水环境自动监测数据，结合GIS对珠江流域河流河水区进行分析，并以各种图表方式（饼图、柱图、曲线图等等）在移动设备端显示。
5.水污染溯源分析
根据水环境常规监测及水环境自动监测数据，结合污染源数据中心及GIS对水污染溯源进行分析，并以各种图表方式（饼图、柱图、曲线图等等）在移动设备端显示。
6.移动终端本地数据管理要求
为适应移动终端的使用需要，系统可以将部分数据预存至移动终端本地，使系统在网络条件不佳的情况下也可以检索到预存的数据。
为保证安全，本地数据必须加密，即使终端遗失也不会造成数据泄漏。
4.4.5环境知识库移动检索系统
环境知识库包括法律法规、监察执法工作规范、应急预案和案例、监察工作案例、污染治理、危险品及处理方法，本期建设的重点是建立环境知识库，并将相关资源入库，同时实现移动设备端的检索。
✧移动终端本地数据管理要求
为适应移动终端的使用需要，系统应该将环境知识库资源预存至移动终端本地，用户所的操作均是针对本地的数据，同时可通过无线等网络定期与数据中心进行同步更新。
为保证安全，本地数据必须加密，即使终端遗失也不会造成数据泄漏。
示意图：
4.4.6环境监察现场执法管理系统
为了增强环境监察部门现场执法的能力，提高工作的效率，建设环境监察现场执法管理系统，建设内容包括：
●执法任务综合管理，包括任务制定、任务分派、任务跟踪、任务执行、任务预警等；
●执法任务管理，监控中心可以通过系统将任务实时发布工作指令到现场执法人员的终端，同时能够以各种图表、报表的方式对执法任务的执行情况、执行结果、完成情况进行查询、分析和监测，并可进行任务分派和执法调度工作。
●现场执法管理，执法人员根据某个任务进行现场执法，并利用移动端设备的高科技技术对执法现场进行拍照、拍摄、取证，同时提供填写表单、现场打印表单，责任人签字等功能。
●与企业信用管理系统连接，现场笔录的信息可以直接推送至企业信用管理系统；
●结合GIS地理信息系统，提供全省范围内各种污染源数据的分析，以提供执法人员的决策支持；
●稽查考核，建立严格并科学的考核体系，包括考勤、痕迹、轨迹、目标管理等队伍管理以及相关的考核标准及考核方法。
✧移动终端本地数据管理要求
为适应移动终端的使用需要，系统可以将数据预存至移动终端本地，使系统在网络条件不佳的情况下可以提交及检索数据，待网络完备后自动上传到服务器。
为保证安全，本地数据必须加密，即使终端遗失也不会造成数据泄漏。
4.4.7重点污染源综合管理系统
在现有数据中心数据库的基础上，提取收集污染源普查、环境统计、总量减排、企业信用、在线监控、排污收费、建设项目环境管理、排污许可证等业务系统的数据，并进行审核、清洗和关联，为对重点源的监管工作提供坚实的信息基础。
重点污染源基础数据的日常管理包括重点污染源名单的日常维护与变更、以及对重点污染源基础数据的省市县三级审核。
4.4.8建设环境监察应急通信系统移动系统
环境监察小组可以将现场的情况以文本、图片、视频等各种方式及时反馈回指挥中心，使应急指挥部门能及时了解现场情况，并做出相应的应对措施。
应急指挥中心，实现中心对移动终端的管理，包括移动终端所在的位置、下达最新的指令和任务；同时实现应急指挥中心及移动终端、移动终端相互之间的数据交互，包括终端所的位置、数据文件、文件内容、图片、视频等各种类型数据。
为保证安全，本地数据必须加密，即使终端遗失也不会造成数据泄漏。
4.4.9环境监察工作任务管理系统
环境监察工作任务管理是对执法任务的综合管理，它包括执法任务的调度、分发、审核等内容，同时还包括了监察资源的管理，如执法车、执法船及执法人员等的管理。
在环境监察工作任务管理中，除了执法任务的日常管理外，执法任务及执法人员的工作情况跟踪也是关键，如：
工作历史情况查询、分析；工作效率分析等。
4.4.10危险废物转移移动检索系统
目前广东省环境保护厅已经建设了危险废物管理信息数据库，本次建设的重点是建设危险废物转移移动检索系统，相关工作人员可通过移动终端检索危险废物转移联单，并结合电子地图及GPS跟踪危险废物转移的路线及周边的情况。
由于危险废物信息数据存储于污染源数据中心，因此对危险废物信息数据的访问需要建设与污染源数据中心的接口。
✧移动终端本地数据管理要求
为适应移动终端的使用需要，系统应该将环境知识库资源预存至移动终端本地，用户所的操作均是针对本地的数据，同时可通过无线等网络定期与数据中心进行同步更新。
为保证安全，本地数据必须加密，即使终端遗失也不会造成数据泄漏。
4.4.11信访投诉移动检索系统
与省信访投诉系统实现数据共享，移动终端可以实时检索省信访投诉系统的数据，根据信访投诉的内容完成现场监察任务，收集所需的证据并做出相应的处理后，回复相关投诉人，并记录信访投诉的整个处理过程进行归档。
✧移动终端本地数据管理要求
为适应移动终端的使用需要，系统应该将环境知识库资源预存至移动终端本地，用户所的操作均是针对本地的数据，同时可通过无线等网络定期与数据中心进行同步更新。
为保证安全，本地数据必须加密，即使终端遗失也不会造成数据泄漏。
4.5设备和系统配置方案
4.5.1手机终端选型
项目
参数要求
说明
CPU：
主频400MHz以上
操作系统：
Windows,Android
内置GPS
实时定位10M之内
内置相机：
像素130万以上
电池容量：
1300mAH以上
夜间拍摄功能:
支持夜间拍摄
4.5.2网络设备选型（可选）
类别
名称
数量
配置
硬件
防火墙
1
华为UGS2210
4.5.3网络通信选型
类别
名称
数量
配置
通信
wcdmaapn
200
●配置200张usim卡，开通广东环保系统专用的apn域名
●x的核心3g网的ggsn网元通过一条专线连接到环保公司的路由器，之间走l2tp或gre协议，建立隧道，用来传送终端和服务器之间的数据信息
●在x的3g核心网的ggsn设备上进行配置，把该番燃apn域名的所有流量都指向广东环保系统公司的路由器
●x的3g核心网会对接入的usim卡的imsi号进行鉴权，在环保公司内部的usim卡才允许接入环保公司内部网；环保公司也可以通过自己的路由器对执法终端进行网络层的验证，或者通过服务器对执法员的身份和密码进行验证。
4.5.4服务器选型
类别
名称
数量
配置
硬件
服务器
1
DellR710（或华为同等配置服务器）:
2个四核E5506/内存4G/2x300G硬盘/两个热插拔高效570w电源/操作系统windows
选型原则：
（1）开放性
1）系统各项技术首先应遵循现有的（或通用的）国际技术标准；
2）主机系统可在操作系统一级（进程一级）与其他计算机系统实现互连；
3）支持不同数据库的互访；
4）能采用WEB服务器发布各种数据、分析结果，并且各种系统中的数据和分析结果应能被WEB服务器访问。
（2）扩充性、灵活性
1）可根据需要灵活的模块化扩充处理能力和存储能力；
2）应用系统的功能扩充，各种应用软件包均提供二次开发的功能；
3）可靠性、安全性；
4）保证系统故障率低于0.01％，在出现故障时，系统能不间断运行；
5）关键部件具有冗余备份；
6）能有效防卫来自外部网络以及内部的恶意攻击以及病毒的侵犯；
（3）良好的性价比
选购的设备应能满足较高的处理能力和存储容量、处理效率、高可靠性及强容错能力、可扩展性及供应商的良好的售后服务和技术支撑水平。
（4）高效性
网络结构简单合理、在带宽以及处理能力上满足业务发展的需要；
（5）可管理性
具有友好简洁的集中维护界面，实时监控网络的安全运行。
性能要求：
（1）稳定性：
能够保证系统故障率低于0.01％，在出现故障时，系统能不间断运行，关键部件具有冗余备份。
（2）安全性：
支持C2或以上安全标准、多级安全控制。
（3）性价比：
较高的处理能力和存储容量、处理效率、高可靠性及强容错能力、可扩展性、适中的价格及供应商的良好的售后服务和技术支撑水平。
（4）可管理性：
具有友好简洁的集中维护界面，实时监控网络的安全运行。
4.5.4数据库选型
选型原则：
（1）开放性
系统基于B/S或者C/S体系结构，客户的应用可以运行在不同的硬件平台和操作系统上的。
在分布式的环境下，具有和异种数据库的互操作性。
数据库必须支持ODBC的标准、满足企业一级的互操作性需要的开放式中间件产品。
支持关系模型、支持流行的网络协议（TCP/IP,IPX/SPX等）、支持主流的操作系统（各种UNIX，NT,NETWARE等）、兼容ANSI/ISOSQL,SQL92标准
（2）安全性和可靠性
对数据的提取应提供至少两个级别的权限、支持表级修改、插入和删除的安全性，保证字段级更新和查询的安全性。
提供完善的客户授权处理、支持通过存储过程来进行的限制客户执行某些数据库操作，将安全性提高到过程一级。
具有联机备份、数据库自动备份、日志文件管理等恢复机制，使数据库能够在各种异常情况中自动恢复数据，保证24小时的联机运行。
类别
名称
数量
配置
软件
数据库
1
ORACLE10G或相关数据库产品（利旧）
webserver
1
WEBLOGIC（利旧）
五、污染源综合监控解决方案
污染源综合监系统负责监测环境基础设施及重点污染源排放情况，通过部署污染源在线监测仪器和数据采集仪并完成联网，使监控中心获得重点污染源各种因子排放的准确数字，直接为环境管理和科学决策提供依据。
对重点污染源监控的因子主要为：
●废气企业：
排放量、二氧化硫、氮氧化物、烟尘、工业粉尘等。
●废水企业：
排放量、COD、氨氮等；
污染源在线监控系统前端设备（企业端）主要包括：
前端在线监测设备、数据采集设备（数采仪）。
系统后端主要包括：
服务器设备、存储设备及环保管理业务软件。
污染源自动监测系统架构如下图所示：
污染源在线监控前端系统中主要包括以下方面的内容：
●数据采集传输仪设备
●污染源自动监测设备
污染源自动监测设备分析污染物中各种监测因子的成分和浓度，由数据采集仪将监测结果转化为数字信号，并通过多种传输方式发送至监控中心的污染源监测应用系统存储并进一步分析。
5.1污染源自动监测设备
污染源排放口安装的前端自动监控设备是系统建设的前提，是污染源监控数据的来源。
5.1.1烟气排放自动监测系统
烟气连续排放监测系统（Continuousemissionmonitoringsystemsforfluegas，简称CEMS）是由颗粒物CEMS、气态污染物CEMS（含SO2或CO2）、烟气辅助参数测量子系统、数据采集与控制分析子系统组成。
通过直接采样分析和抽取采样方式测定烟气中污染物浓度，同时测量烟气温度、烟气压力、流速、烟气含湿量（或输入烟气含湿量）、烟气含氧量（或二氧化碳含量）；同时计算烟气污染物排放率、排放量；显示和打印各种参数、图表并通过数据图文传输系统传输至监控中心。
所使用的烟气连续排放监测系统符合我国工业产品标准的要求，并参照执行下列标准：
●《固定污染源烟气排放连续监测技术规范》（HJ/75—2007）
●《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法》（HJ/76—2007）
●《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-1996）
●《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》（GB/T16157-1996）
5.1.1.1系统组成
烟气连续排放监测系统组成如上图所示，具体如下：
●颗粒物检测：
测量探头、零点及跨度校准器、吹扫系统等；
●气态污染物监测：
⏹气体分析仪：
具有自动校准功能；
⏹取样探头：
具有自加热及温控功能,并带自动反吹,防止探头堵塞；
⏹温控伴热取样管线：
材质为聚四氟乙烯,有较强的耐腐蚀性；
⏹预处理系统：
包括制冷器、排水泵、防腐取样泵、精密过滤器、电磁阀等；
●烟气辅助参数测定子系统：
包括氧气、温度、压力、流速等在线监测仪器；
●系统控制、数据采集及数据处理系统：
包括数据采集系统硬件、CEMS监测软件。
一般烟气连续排放监测系统测量参数包括：
SO2、NOx、CO、CO2、O2、颗粒物、流量、温度、压力、湿度。
5.1.1.2系统设备功能和特点
（1）烟气连续监测系统运行时无需人员值守
烟气连续监测系统是严格按照工业标准和环保标准生产的成熟产品，系统运行稳定、可靠，维护方便且工作量小，能真正实现无人值守，既能作为环保监测设备使用，又能满足工控设备要求。
（2）采样装置和采样管线设计特点
采用自动温度监测的外部电加热采样设备，设计规格可以满足过程气体烟尘浓度为20g/m3，温度为300℃，运行压力为2bar的气体连续采样。
使用加热自动调节单元，最高可加热至180℃，避免冷凝、SO2溶解带来的腐蚀和测量误差问题。
采用2μ气孔的陶瓷过滤器元件，最大限度地克服堵塞问题，降低维护工作量。
采样管线采用无需更换的Teflon（聚四氟乙烯）管簇，自动温度控制设计，精确保证伴热温度。
（3）气体分析仪特点
具有双量程、自动切换功能。
其优点有：
减少测量误差；在除尘器出现故障时仪表自动切换到高量程，使系统仍能正常运行。
不具备双量程的仪表只能报警，不能使系统正常运行。
可用空气标定，节省标气和运行成本。
由于空气中SO2含量固定不变，用空气标定与用SO2钢瓶气标定能够达到相同的效果，红外分析仪每
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