生态环境监测预警平台

一、生态环境监测预警平台概述平台总体介绍当前生态文明建设已上升到国家战略地位，水、空气监测是基础，中国电科为了改善环境指标数据采集量不足，采集代价大的现状，自主研发了包括前端实时采集设备，后端软件系统的生态环境实时监测预警平台。通过布设实时在线的，水、空气等质量监测设备，形成监测网络，结合气象、水文以及其他环境数据，通过大数据应用，实现实时监测报警、污染情况溯源、实时预警等功能，并建设第三方机构，为国家生态文明建设提供基础性保障。当前经济快速增长带来的环境压力与现有监测管理能力的矛盾日益加剧，为适应新形势需要，形成主动、事前、预防的环境保护监测工作，公司研发出了生态环境监测预警平台，采用数据处理芯片上与硬件传感器相结合的方式，实现前端数据的自动处理和多频次实时传输，并调用环境分析预测模型，强化数据的挖掘分析能力，对环境发展趋势进行预测分析，进而实现高效精确的环境实时监测及预测预警，全面提升环境监测整体能力。生态环境实时监测预警系统是对相关区域的各类环境指标进行实时采集、校准、存储、管理、分析、预警和可视化表达的综合信息处理系统。通过融合传感器技术、物联网技术、无线通信技术和网络化平台、大数据及云计算技术，由前端监测设备获取空气、水质等环境监测实时数据，通过无线网络（GPRS或W旧）将数据回传至服务

器并校准保存，同时为客户提供监测区域空气、水质的实时监测、污染溯源、预警预测等服务。平台总体架构图如下：环境生态环境监测预警平台生态环境数据中心平台支撑数据服务计算机软硬件及网璃安全设备平台总体架构图平台特点•产品精度高：采用进口传感器，设备精确度高，同时通过前端数据预处理及后台数据校准提高数据准确度；•可扩展性强：监测设备及后台软件均采用模块化设计，可依据客户需求进行传感器选配和软件模块的调整；环境生态环境监测预警平台生态环境数据中心平台支撑数据服务计算机软硬件及网璃安全设备平台总体架构图•实时性强：回传间隔5分钟，可依据客户需求进行调整；•性价比高：与同类产品比较，价格便宜，运行成本低，适合大范围布点；•性能稳定：正常工作环境下，可持续30*24小时不停运作，无需停机维护；•部署简单、易于维护：设备安装部署简单，支持终端远程升级和日常维护；•功能强大，可操作性强：平台采用人性化设置，易于操作，同时借助预警预测模型，满足各种监测预警需求。平台实用意义生态环境监测预警平台是集实时环境监测、数据存储、风险预警、信息查询与发布为一体的新型环境质量监控方式，相较于传统环境监测手段，低成本高精度实时监测设备更适合大范围的监测布点，提高区域环境监测的精准性，同时通过监测数据的高频次传输与环境模型的利用，极大的提高了环境监测的实时性及数据的利用率，为环境维护提供科学保障。平台采用模块化设计，可依据实际情况与环保部门现有系统实现良好结合，进而对开放源进行有效监控和执法，在很大程度上降低相关部门在环境监测投入的人力物力资源，提高环境监控效能。二、平台功能该平台提供对监测区域环境的实时监测、污染溯源、预测预警等功能。实时监测通过前端传感器设备高频次的实时获取监测指标，取其平均值进行数据预处理并回传，同时采用先进的数据中心数据校准技术，经过数据积累（设备数据和参照用的标准数据）和自学习功能来建立一个数学模型，在数据入库的时候使用该模型来对数据进行进一步的校准，使得数据中心校准后的数据更为精确。随后基于GIS地图将环境监测区域的站点实时反馈信息进行显示，展示各站点环境指标详情。通过与预先设置的告警阈值进行比对，超过阈值则给予报警提示。环境监测站点分布图如下：环境监测站点分布图同时系统还提供相关站点的比对信息、历史监测数据以及监测指标的实时变化曲线等功能，如下图所示：站点实时监测视图污染溯源通过读取区域内相关历史监测数据，提供环境趋势热力图回放功能，展示过去一段时间范围内环境污染指标的变化情况，为污染溯源提供参考依据。同时系统通过调用因子分析模型进行异常检测数据的关联性分析，结合污染源排放数据进行污染源对应分析，并调用污染层次分析模型结合相关经验数据，进行污染源诊断，进而获取对污染事故负主要责任污染源的定位，从而达到对污染源溯源目的。环境趋势热力图如下：

环境趋势热力图预测预警系统通过调用水质、空气预测模型，导入水质、空气监测数据、气象预测数据、相关调度方案等参数，对未来一段时间内水质、空气指标进行预测分析，获取监测区域环境预测分析成果，以图表的方式进行展示。同时将预测分析成果与预先设置的告警阈值进行比对，超过阈值则发布预警提示。水质评价预警图如下：水质评价预警图三、监测设备前端采集设备具有实时监测、数据精准、价廉物美、模块定制、易于维护等特点。空气在线监测设备空气在线监测设备采用摆钟外形设计，便于室外悬挂安装或者包装，目前可在线监测空气6项参数（PM2.5、PM10、O3、SO2、NO2、CO），通过移动网络向数据平台实时发送数据，每次回传间隔5分钟（可依据客户需求进行调节），支持网页、移动客户端多终端访问。空气在线监测设备技术参数表如下：应用领域城市大气环境监测、企业环境监测、应急监测环境评价监测检测指标（可扩展）细颗粒物（PM2.5）、可吸入颗粒物（PM10）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）、臭氧（O3）等测量周期（可调）5分钟数据传输GPRS显示方式远程监控终端电压供电电压：DC12V温度工作温度范围：-20°C~50°C贮存温度范围：5~25C；水质在线监测设备水质在线监测设备采用的是圆筒型容器的外形设计，便于投入水中进行水质监测，可在线监测水质7项参数（温度、PH值、浊度、电导率、化学需氧量COD、溶解氧DO、氨氮），通过移动网络向数据平台实时发送数据，每次回传间隔5分钟（可依据客户需求进行调节），支持网页、移动客户端多终端访问。水质在线监测设备技术阐述表如下：应用领域地表水监测、工农业废水监测、地下水监测、污水处理排放水监测检测指标（可扩展）温度、酸碱度（PH）、浊度（TUR）、电导率（CT）、溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）等测量周期（可调）5分钟数据传输GPRS显示方式远程监控终端电压供电电压：DC12V温度工作温度范围：5°C~50°C，贮存温度范围：-20~55C；四、软件系统生态环境在线监测预警平台是采用采用组件化技术和基于BROWER/APPSERVER/DBSERVERO三层应用架构模型，以B/S方式实现。集监测、数据收集、数据管理、分析处理等多项实用功能于一身的数据处理平台。可通过指标切换、图表对比，实现环境数据的管理与分析。此外，还可实现历年同时段数据的同期比较，同时同地的各项指标比较，不同地点的同一数据比较等多形式的数据比较分析。通过折线图、柱状图、饼状图等多角度的数据图表分析，再多方面得出数据分析结果。Web客户端采用数据分析处理软件开发设计而成，提供全国监测、实时监测、历史分析、区域分析等功能选择，操作页面如下：

页面视图.™wruH:•5国旧旧EE生■二=1.全国监测页面视图.™wruH:•5国旧旧EE生■二=提供基于GIS地图的全国范围内各站点监测指标显示，并实时监测各个站点的各项环境指标，当某站点监测指标超过阈值时，将自动在GIS地图上以红色标记进行警告提示，同时将超标站点信息在报警站点区域显示。全国监测页面图全国监测页面图1）类别及站点选择用户可以通过筛选器来选择查询的种类、指标类型、查询区域及

站点即可开始数据查询；用户也可以根据自己的查询需要，通过GIS地图的缩放进行监测区域选择，缩小查询范围至某省甚至某市，同时通过GIS地图下方时间轴进行时间选择，获取更加细致的站点数据对比，得出小范围内的数据变化结论。翻砒瞄R响sms城93'服|（w菽竹i^^=倒点（球ig翻砒瞄R响sms城93'服|（w菽竹i^^=倒点（球ig沔【雕&优SM点号筛选器GIS地图与时间轴2）查询结果显示通过用户对筛选器、GIS地图、时间轴等的操作，可获取所选站点的监测数据、历史排名、区域排名、站点基本信息等查询结果，提供最基本的环境数据查询信息。

查询结果显示2.实时监测查询结果显示用户通过页面筛选器供选择查询的种类、指标类型、查询区域及站点，查询所选站点的实时监测信息、报警站点信息、相关站点的对比信息、站点历史信息以及站点实时曲线变化信息等。实时监测页面图实时监测页面图1）实时监测与报警系统实时监测所选站点的各项环境指标，当某站点监测指标超过阈值时，将自动在报警站点区域显示超标站点信息；同时实时显示所选站点指标监测值。报警信息及监测值显示2）站点对比信息与历史信息系统依据用户所选监测类型及指标，在站点列表区域自动显示相关站点对比分析信息，在站点情况区域显示站点历史监测数据情况。站点对比信息及历史信息3）监测指标变化曲线图提供监测站点指标实时变化曲线视图，用户可通过页面筛选器进行站点指标选择，同时调节底部时间轴，查询某个时间段的变化曲线。当实时监测指标超过阈值时，即超出阈值水平线部分，会自动以红色线条进行显示，提示用户监测指标超标。监测指标变化曲线图

历史分析历史分析主要用于某一站点的历史数据比较。页面显示某站点某指标在不同时间跨度内的最近变化图，用户可以借此分析得出该指标的变化规律并预测其变化趋势。历史分析页面图1）范围及参数选择用户通过类别及站点筛选器选取所需查询的站点及指标，并通过时间单位选择窗口选择查询范围获取历史监测数据的对比分析图。筛选器

时间单位选择2）历史数据分析图系统依据用户所选站点、指标类别、时间范围，显示监测站点同期对比柱状图，监测指标年、季度变化曲线以及详细变化曲线图。历史数据分析

区域分析区域分析主要是基于GIS地图以不同颜色进行监测区域污染程度的展示，并通过随时间变化改变颜色直观的反映出所选区域在某一时间段的污染