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智慧环境平台总体构架及构建路径探讨——以沈阳经济开发区智慧环境平台建设为例

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  • 更新时间2015-09-17
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韩璐 郅二铨 于会彬 宋永会

摘要目前我国智慧环境体系建设处于探索阶段,本文以沈阳经济开发区为研究对象,设计出智慧环境平台的总体构架,提出“1122”的平台运行模式。智慧环境平台包括感知层、数据层、传输层、应用层、展示层5个方面,能够实现智能处理、决策支持、模拟分析、移动电子政务等多重功能。平台建设将有效提升环境管理部门、企业以及社会公众对环境风险的感知能力,提高各级环境管理部门的科学管理与决策水平。

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关键词 智慧环保;智慧环境平台:物联网:风险防范:环境管理

目前,我国正处于快速工业化、城镇化进程中,环境污染事故屡屡发生,如何有效防控环境污染,成为政府部门、人民群众关注的热点。“智慧环保”理念开辟了环保新道路,智慧环境平台的建设在一定程度上弥补了环保部门的监控盲区,能有效提升环境污染防控能力和水平。

基于“智慧环保”的理念,将物联网技术应用于环境保护领域可以有效整合通信基础设施资源和环保基础设施资源。

沈阳经济技术开发区创建于1988年6月,总规划面积为3416km2,建成区面积488km2,是全国唯一的装备制造业发展示范区。开发区内化学工业园、化工企业较多,内部分类复杂,化学工业涉及的原料和产品大多为易燃易爆与有毒有害物质,一旦发生火灾、爆炸或化学品泄露扩散事故,有可能引发灾难性的“多米诺”连锁效应。随着环境压力的上升和环境容量对区域发展的约束,沈阳经济技术开发区亟需提升环境风险防控能力,开展基于信息技术、智能技术的智慧环境体系建设研究。

本研究以沈阳经济开发区为例,阐述了智慧环境平台设计的总体构架。从感知层、数据层、传输层、应用层、展示层5个方面,提出了基于物联网的“一个平台(基础设施平台)、一个中心(智能数据中心)、两个门户(内、外网门户),两个保障(安全保障、运行维护)”智慧环境平台“1122”模式。

智慧环境平台总体架构

建设智慧环境平台要以环境信息共享为基础,针对环境智慧化、信息化管理体制机制不完善、统筹不到位、集成共享力度不够、数据共享程度不高等问题,加强统筹规划与顶层设计,建立一套完整的智慧环境平台框架体系,见图1。

根据沈阳市经济开发区业务管理特点,智慧环境信息平台通过内网门户,实现综合办公、环境业务协同、移动执法、风险防控、应急管理、GIS应用、决策支持等应用功能;通过建设综合数据中心,进行环境信息整合与资源共享,采用第三方运营模式保障智慧环境信息平台稳定运行。

智慧环境基础设施

基础设施构成智慧环境平台的感知层,利用水、气环境传感器采集、传输、控制环境基础数据。针对环境质量监测、污染排放核算、风险源特征分析等不同用途,选择适合的传感器和数据采集设备,包括视频传感器、无线传感器(WSN)、污染物在线监测设备以及监测仪器关键节点运行状态参数实时数据采集仪等。

智慧环境数据中心

数据中心包括基础数据库、主题数据库、工具数据库、模型库。其中,基础数据库包含排污申报信息、污染源监测信息、环境统计信息、污染源普查信息、环境质量信息等;主题数据库面向业务部门,旨在解决环境信息化建设中的“信息孤岛”问题,包括社会经济发展数据、建设项目审批数据、环境监察管理数据、行政处罚数据;工具数据库包含标准导则、法律法规、风险源数据;模型库包括一维水质扩散模型、烟团扩散模型、爆炸模型等。

智慧环境网络地理信息系统

智慧环境网络地理信息系统主要由WebGIS技术、数据库技术以及网络开发技术构成。WebGIS使用的是ESRI公司的ArcGIS产品,包括ArcGISDesktop、ArcIMS、ArcServer和ArcSDE四部分:数据库采用目前流行的soL Server作为开发软件,主要用于存储监测数据、模型数据以及周边环境因素等;Web网站在.NET环境下基于微软的Internet信息服务( IIS)进行构建,利用ASP技术在Visual Studio环境下进行网页开发。利用3G无线网络和Internet网络的优势,随时随地将现场的图像和声音实时传输到远程指挥中心,同时也能够接收远程指挥中心的指挥视频图像,实现双向传输与远程监控管理。智慧环境平台的业务功能与应用

综合办公一体化功能

通过使用先进的信息技术,实现区内行政工作流程化定制与管理,提高工作人员工作效率。综合办公自动化系统包括公共事务、个人办公、工作交流、系统管理四大部分,要求局机关、下属单位之间实现办公信息交互和共享,完善内部事务流程化管理与可视化定制。

智能处理功能

利用智慧环境信息平台在线监测网络和云计算技术,对数据中心海量的数据和信息进行分析处理,计算出企业能源、资源消耗量和污染排放异常点排放量,实现对环境质量和污染排放的智慧监测,根据风险源状态参数等信息,制定出提高资源利用效率、减少污染排放量的综合解决方案。

决策支持功能

决策支持系统主要用于数据分析、数据查询、污染总量控制等方面的决策支持。系统结合GIS模型,进行环境影响评价、环境预测预警,同时实时发送信息至相关管理部门,便于管理部门及时采取管制措施。

模拟分析功能

根据环境管理需求,对各类环境数据进行智能分析,结合环境风险预警和事故影响评估结果给出应急处理方案,确定人员疏散途径及最佳路径。

移动电子政务门户功能

用户平台实施授权分级管理,厅局领导、信息中心、业务主管部门、业务人员等不同类别用户可以通过移动终端自行登录,依据智慧分析、问题诊断及异常排放预警等分析功能,获取所需信息。

智慧环境信息平台第三方运行保障管理

引入第三方机构进行市场化平台运营,为政府和企业提供真实数据,由政府和企业支付相关的服务费用,对环境公共服务平台进行日常管理维护。

智慧环境安全保障管理

安全管理是沈阳经济开发区智慧环境平台建设的关键。针对智慧环境平台的使用范围、应用密级程度及可能存在的安全风险,安全保障内容涵盖了网络安全、数据安全、系统操作、口令管理等各层面,建立不定期检查制度,在不通知第三方运营商的前提下,突击检查第三方运营商现场运行维护工作,以确保平台执行成效。

智慧环境平台运行维护管理

运行维护管理包括网络管理、主机系统管理、数据库管理,通过对远程系统运行状态的监管,了解第三方运营商的运行维护工作状态;建立监测仪器的日常巡检制度,要求第三方运营商对各仪器设备严格运行维护,并做详细记录以备查。

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参考文献

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[3]许亚飞,毕如田,余勤飞,等.基于WebGIS的污染场地信息共享平台的架构设计与应用[J].环境工程技术学报,2013 (1):71- 77.

(韩璐、郅二铨、于会彬,中国环境科学研究院;宋永会系中国环境科学研究院副院长、研究员)