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摘 要:本文结合江门市建设5A数字化环境信息管理体系,分析物联网技术在环境管理体系中的应用,科学落实环境保护部关于环境信息化建设的要求。
关键词:物联网环境管理应用
中图分类号:X321 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)08(b)-0028-02
在多年的环境管理工作中,我们开发了大量的应用系统,积累了大量的基础数据,但这些系统和数据库的采集、传输、加工、存储和应用比较分散,缺少规范化,功能上局限于简单的查询和统计,环境数据尚未全面转化为可用的信息资源。同时,由于对信息化认识的不足而出现各自为政、封锁闭塞的现象,导致“信息孤岛”、“数据烟囱”不断出现,成为环境信息共享和充分利用的重要瓶颈。
如何突破环境管理的瓶颈和限制,最大程度保障环境信息实现共享和充分利用,改进目前固有的工作方式和方法,为此,我们提出以5A数字化信息管理体系为基础,建立一个敏捷、准确、先进、智能的数字化环保管理模式,建设一个能汇总各类污染源和环境要素的监督管理、自动监测能力,对各类投诉、信访、事故、系统报警等外部信息,覆盖全区的集智能感知能力、有效报警能力、现场执法与通讯能力、智能分析能力和综合管理能力于一体的管理平台,对环保局降低综合决策和业务管理成本,及时掌握污染物排放现状,对推动环保战略目标的实现具有极其重要的意义。
1 环保物联网5A管理体系概念
物联网5A体系是一种利用物联网技术,由感知(Apperceive)、分析(Analyse)、报警(Alarm)、行动(Action)和管理(Administration)五大功能模块组成的智能管理体系。由于五大模块的英文单词都一个字母均是“A”,因此命名为物联网5A管理体系,图1。
该体系采用模块化、开放式设计理念,制定统一的体系标准。遵循该标准,不同厂家、不同技术的不同产品均可接入体系中,成为体系的一个组成部分。
通过建设一个开放性、实用性、先进性,集智能感知能力、智能处理能力和综合管理能力于一体的新一代网络化智能环保系统,将数据采集、数据管理、数据分析及数据利用融为一体,做到环境管理体系化、环境监控可视化、环境服务公众化、环境决策科学化,形成集环境监测中心、执法中心、数据中心、应急指挥中心、综合业务中心和宣传演示中心于一体的智慧环保综合管理系统,最终达到“测得准、传得快、说得清、管得好”的效果,旨在创新环境管理新模式,推进污染减排、加强环境保护,实现环境与人、经济乃至整个社会的和谐发展,并可实现“四化”:(1)环境管理体系化。通过建立数据标准,实时采集和交换各应用系统数据,建成统一的数据中心,实现数据的共享和信息的整合;通过对环境管理中的审批、监督、执法、监测、处罚、信访等核心流程进行规范,建立污染源全生命周期的动态更新体制,综合分析污染源与环境质量的关联关系;通过将分散在各个业务系统的流程通过梳理和再造,集成在一起,实现了跨部门业务流转和环境管理体系化。(2)环境监控可视化。通过污染源在线监控和视频监控技术实现环境质量、企业排污情况、各主要监控点敏感点状况、应急事故现场状况、危险辐射源监控情况的实时动态监控,另外通过图形化的方式对全局公文流转、审核、签批等行政事务的监控,动态跟踪每一件事情的处理情况。(3)环境服务公众化。按照阳光政府的要求,构建为企业和公众提供服务的一站式环保门户网站,为公众提供全方位的环境信息,为企业提供一对一的服务门户和沟通平台。(4)环境决策科学化。利用专业的数学模型和现有的环境数据,建立基于GIS的环境质量分析和預警平台,为领导决策提供支持。
该项目的实施将推进环境管理资源的优化整合,构建职责分明、统一高效、监管有力、精耕细作的环境管理责任体系,提高行政执行力和工作效率,提高环保部门环境管理效率和综合决策能力,建设负责任、有权威、高效率的服务型政府和阳光政府,同时将大大推进环境管理业务的变革。
2 环保物联网5A管理体系五大组成模块
2.1 感知模块
利用物联网技术,实现数据采集和传送,解决“测得准”和“传得快”的问题。包括各种的现场在线监控仪器、数据采集器、传输网络和数据交换设备等。由于感知模块是具体的监控、数据采集应用子系统,必须建立行之有效的设备管理制度和数据校验制度。
感知模块的延伸在于对现有系统和数据的初步挖掘分析,不是被动式的而是主动的。通过感知模块,按照体系规定的业务数据标准,主动到各应用系统和模块数据库中调取所需信息和数据形成信息链,综合成数据报表和图形图表,以提供更好、更直接、更有用的信息给环境管理人员。
2.2 分析模块
主要对从感知模块收集到的信息进行分析,解决“算得清”的问题。从手段上看,该模块分为智能分析和人工分析,从功能上看该模块分为数据分析、行动分析、报警分析。
数据分析:基于数据仓库、数据挖掘技术,利用钻取分析、多维分析、专题分析、宏观分析、趋势分析等分析方法将感知模块传输来的海量数据进行抽取、筛选、转换、装载形成有效图表为人工分析提供信息。
行动分析:定义相应的行动体系规则,以智能、人工方式触发行动模块。
报警分析:定义相应的报警体系规则,自动分析对应数据、触发报警模块动作。
2.3 报警模块
根据分析模块的结果信息,通过人机界面、手机短息、电子邮件等手段,通知相关人员,是“管得好”的一个重要技术支持。报警模块是一个综合性的报警系统,不同种类的报警综合处理。
根据业务报警的级别进行不同级别的报警,分别对企业环保负责人、企业法人代表、环保监督管理人员、环保局主管领导和局长进行报警。
提供后台报警设置功能,可以对体系内各类报警功能进行设置,可以对报警的具体动作进行详细的设置,根据数据大小、时间长短、业务报警级别、通讯畅通等等规定相应的动作。
2.4 行动模块
[0]实际就是现场执法系统,利用GPS、GIS、3G等技术,为执法人员现场执法提供强有力的技术支持,是实现“管得好”的重要手段。该模块是为加强环境执法能力建设,创新环境执法手段,提高执法成效而建立的,由移动执法系统和执法调度系统组成。
移动执法系统包括现场快速监测设备、移动办公设备、现场音像取证设备、GPS定位设备和单兵视频设备等。现场执法人员通过手机或笔记本电脑可以通过中控平台查询到企业相关信息(包括企业基本情况、联系方式、视频监控情况和在线监控数据等)、环境质量和群众投诉举报信息,现场可以完成检查笔录制作、拍照、录音、摄像等调查取证相关工作,同时可以通过中控平台反控企业现场仪器。可以将执法过程的有关数据、视频图像实时传回中控平台,以自觉接受监督。同时可以通过系统查询相关法律法规,以提高执法质量,
执法调度系统主要将企业超标报警情况、环境质量超标情况、群众投诉情况和环境应急情况及时通知相关执法人员,并将现场处理情况及时反馈有关单位。调度系统可以通过GPS定位技术掌握执法人员的去向,通知该地区最近的人员进行处理,同时也是保护执法人员的一种手段。
2.5 管理模块
管理模块根据环保日常工作的需要,提供不同界面,为网上办公、网上申报、信息发布、排污费计征、危险废物管理、放射源管理、排污许可证管理和排污权交易等需要对外的工作提供强有力的技术支持,实现“服务便”,进一步便民、利民,打造服务型政府的形象。使得污染源从产生开始,自动将相关信息转后续监管部门共享,并且后续的信息自动归聚到同一污染源,随时反映污染源的动态管理状况;同时加强对环境质量数据的管理,并且在污染源排污状况与环境质量状况之间建立联系,从而达到通过对点源的管理改善宏观环境质量的目标。
3 体系特点
环保物联网5A管理体系特点可以归纳为统一框架、统一数据中心、统一视频中心、统一门户、环境管理一体化。
3.1 统一框架
平台采用一体化应用开发与集成框架式建设,将来所有的应用系统都建立在此基础框架之上,相互之间通过基础框架所提供的接口实现协同运作。也就是说,今后巴南区环保管理系统可以实现统一身份和资源管理、统一认证、统一内容管理、统一的界面入口、个性化界面、一致的用户体验、流程和内容定制。
3.2 统一数据中心
以环境数据的数据标准体系、安全标准、存储标准和传输标准为基础,通过对环境管理对象的研究来抽象数据对象,建立满足环境管理要求、标准规范的环保空间和业务一体化的数据中心。建立一个统一的数据交换标准,不同厂家的系统,可以通过这个统一的数据交换标准,实现与统一数据中心的数据交换。这样,系统就能够兼容环保局已经存在的不同厂家系统,他们在一个统一的平台下展现出来。
3.3 统一视频中心
把不同厂家的視频数据通过视频系统集成标准集成到一个平台上,实现视频数据的标准化,有利于视频数据的共享、统一展示。也就是说,建立一个统一的流媒体数据中心,收集各个厂家设备的视频数据,并通过一个统一的标准接口发布出去。
3.4 统一门户
平台用户在日常工作中,只需要通过一个统一的界面,一个统一的用户身份,就能够通过门户实现应急业务的管理。普通市民也可以通过环保局网站了解政务公开信息、工作动态和日常管理工作信息。就像飞机的驾驶窗,用户在一个页面上能够看到大部分自己想看到的内容。而且,不同的用户在自己的门户上看到的内容不一样,门户功能遵守“个人-角色-责任-门户”的原则,实现门户的个性化。
3.5 环境管理一体化
在统一框架、统一数据中心、统一视频中心、统一门户的基础上,围绕环保局实际业务需要展开业务应用系统的开发。包括环境数据中心系统,综合业务办公与信息发布系统,污染源在线监控系统,环境污染事故应急指挥系统,视频监控系统,放射源监控管理系统,环境监察移动执法PDA系统,地理信息系统等。这些不同的应用可能来源于不同的厂家,但是它们在统一的标准规范下,紧密的连接起来,实现整个体系的统一化。
4 环保物联网5A管理体系标准
环保5A数字化信息管理中包括的标准规范主要有:数据交换规范、视频集成规范、身份认证协议等。
数据交换规范:主要是规范了各个应用系统与数据中心的数据交换规则,保证各个应用系统的业务数据能准确实时地上传到数据中心,同时应用系统也能够从数据平台获取需要的数据。数据交换接口采用标准的XML协议实现数据交换,统一通过WebService实现功能。
视频集成规范:主要是为了规范视频监控系统与视频数据中心的集成,保证自动监控数据的统一展示,为视频系统的建设和集成提供统一的技术标准,实现自动监控视频数据的信息共享,为环境保护管理和决策提供信息服务。视频数据中心与视频系统的建设和部署都需要遵循本规范所提要求,以使视频系统可以集成到中心平台中,各级的用户都可以从中心平台中查看到视频数据。
视频数据由现场的视频监控设备采集,编码,通过网络传送到视频数据中心,视频数据中心负责收集、存储、分发,并遵循规范与其他平台软件集成。各个子系统通过集成在软件中的视频控件,查看实时视频和历史录像。
身份认证协议:各个应用系统通过身份认证协议,与5A系统进行身份认证,统一的认证才能保证整个体系的安全。通过统一的认证,用户在5A体系下,只要登陆一次,就可以任意切换到另一个应用系统,而不需要再次登陆,实现单点登陆的功能。
5 结语
通过环保物联网5A环保管理体系建设,环保部门将可以建设一个覆盖全区的集智能感知能力、有效报警能力、现场执法与通讯能力、智能分析能力和综合管理能力于一体的管理平台,从而达到较好的环境效益、经济效益、社会效益,为物联网技术在环境管理体系中的应用树立了一个典范。
关键词:物联网环境管理应用
中图分类号:X321 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)08(b)-0028-02
在多年的环境管理工作中,我们开发了大量的应用系统,积累了大量的基础数据,但这些系统和数据库的采集、传输、加工、存储和应用比较分散,缺少规范化,功能上局限于简单的查询和统计,环境数据尚未全面转化为可用的信息资源。同时,由于对信息化认识的不足而出现各自为政、封锁闭塞的现象,导致“信息孤岛”、“数据烟囱”不断出现,成为环境信息共享和充分利用的重要瓶颈。
如何突破环境管理的瓶颈和限制,最大程度保障环境信息实现共享和充分利用,改进目前固有的工作方式和方法,为此,我们提出以5A数字化信息管理体系为基础,建立一个敏捷、准确、先进、智能的数字化环保管理模式,建设一个能汇总各类污染源和环境要素的监督管理、自动监测能力,对各类投诉、信访、事故、系统报警等外部信息,覆盖全区的集智能感知能力、有效报警能力、现场执法与通讯能力、智能分析能力和综合管理能力于一体的管理平台,对环保局降低综合决策和业务管理成本,及时掌握污染物排放现状,对推动环保战略目标的实现具有极其重要的意义。
1 环保物联网5A管理体系概念
物联网5A体系是一种利用物联网技术,由感知(Apperceive)、分析(Analyse)、报警(Alarm)、行动(Action)和管理(Administration)五大功能模块组成的智能管理体系。由于五大模块的英文单词都一个字母均是“A”,因此命名为物联网5A管理体系,图1。
该体系采用模块化、开放式设计理念,制定统一的体系标准。遵循该标准,不同厂家、不同技术的不同产品均可接入体系中,成为体系的一个组成部分。
通过建设一个开放性、实用性、先进性,集智能感知能力、智能处理能力和综合管理能力于一体的新一代网络化智能环保系统,将数据采集、数据管理、数据分析及数据利用融为一体,做到环境管理体系化、环境监控可视化、环境服务公众化、环境决策科学化,形成集环境监测中心、执法中心、数据中心、应急指挥中心、综合业务中心和宣传演示中心于一体的智慧环保综合管理系统,最终达到“测得准、传得快、说得清、管得好”的效果,旨在创新环境管理新模式,推进污染减排、加强环境保护,实现环境与人、经济乃至整个社会的和谐发展,并可实现“四化”:(1)环境管理体系化。通过建立数据标准,实时采集和交换各应用系统数据,建成统一的数据中心,实现数据的共享和信息的整合;通过对环境管理中的审批、监督、执法、监测、处罚、信访等核心流程进行规范,建立污染源全生命周期的动态更新体制,综合分析污染源与环境质量的关联关系;通过将分散在各个业务系统的流程通过梳理和再造,集成在一起,实现了跨部门业务流转和环境管理体系化。(2)环境监控可视化。通过污染源在线监控和视频监控技术实现环境质量、企业排污情况、各主要监控点敏感点状况、应急事故现场状况、危险辐射源监控情况的实时动态监控,另外通过图形化的方式对全局公文流转、审核、签批等行政事务的监控,动态跟踪每一件事情的处理情况。(3)环境服务公众化。按照阳光政府的要求,构建为企业和公众提供服务的一站式环保门户网站,为公众提供全方位的环境信息,为企业提供一对一的服务门户和沟通平台。(4)环境决策科学化。利用专业的数学模型和现有的环境数据,建立基于GIS的环境质量分析和預警平台,为领导决策提供支持。
该项目的实施将推进环境管理资源的优化整合,构建职责分明、统一高效、监管有力、精耕细作的环境管理责任体系,提高行政执行力和工作效率,提高环保部门环境管理效率和综合决策能力,建设负责任、有权威、高效率的服务型政府和阳光政府,同时将大大推进环境管理业务的变革。
2 环保物联网5A管理体系五大组成模块
2.1 感知模块
利用物联网技术,实现数据采集和传送,解决“测得准”和“传得快”的问题。包括各种的现场在线监控仪器、数据采集器、传输网络和数据交换设备等。由于感知模块是具体的监控、数据采集应用子系统,必须建立行之有效的设备管理制度和数据校验制度。
感知模块的延伸在于对现有系统和数据的初步挖掘分析,不是被动式的而是主动的。通过感知模块,按照体系规定的业务数据标准,主动到各应用系统和模块数据库中调取所需信息和数据形成信息链,综合成数据报表和图形图表,以提供更好、更直接、更有用的信息给环境管理人员。
2.2 分析模块
主要对从感知模块收集到的信息进行分析,解决“算得清”的问题。从手段上看,该模块分为智能分析和人工分析,从功能上看该模块分为数据分析、行动分析、报警分析。
数据分析:基于数据仓库、数据挖掘技术,利用钻取分析、多维分析、专题分析、宏观分析、趋势分析等分析方法将感知模块传输来的海量数据进行抽取、筛选、转换、装载形成有效图表为人工分析提供信息。
行动分析:定义相应的行动体系规则,以智能、人工方式触发行动模块。
报警分析:定义相应的报警体系规则,自动分析对应数据、触发报警模块动作。
2.3 报警模块
根据分析模块的结果信息,通过人机界面、手机短息、电子邮件等手段,通知相关人员,是“管得好”的一个重要技术支持。报警模块是一个综合性的报警系统,不同种类的报警综合处理。
根据业务报警的级别进行不同级别的报警,分别对企业环保负责人、企业法人代表、环保监督管理人员、环保局主管领导和局长进行报警。
提供后台报警设置功能,可以对体系内各类报警功能进行设置,可以对报警的具体动作进行详细的设置,根据数据大小、时间长短、业务报警级别、通讯畅通等等规定相应的动作。
2.4 行动模块
[0]实际就是现场执法系统,利用GPS、GIS、3G等技术,为执法人员现场执法提供强有力的技术支持,是实现“管得好”的重要手段。该模块是为加强环境执法能力建设,创新环境执法手段,提高执法成效而建立的,由移动执法系统和执法调度系统组成。
移动执法系统包括现场快速监测设备、移动办公设备、现场音像取证设备、GPS定位设备和单兵视频设备等。现场执法人员通过手机或笔记本电脑可以通过中控平台查询到企业相关信息(包括企业基本情况、联系方式、视频监控情况和在线监控数据等)、环境质量和群众投诉举报信息,现场可以完成检查笔录制作、拍照、录音、摄像等调查取证相关工作,同时可以通过中控平台反控企业现场仪器。可以将执法过程的有关数据、视频图像实时传回中控平台,以自觉接受监督。同时可以通过系统查询相关法律法规,以提高执法质量,
执法调度系统主要将企业超标报警情况、环境质量超标情况、群众投诉情况和环境应急情况及时通知相关执法人员,并将现场处理情况及时反馈有关单位。调度系统可以通过GPS定位技术掌握执法人员的去向,通知该地区最近的人员进行处理,同时也是保护执法人员的一种手段。
2.5 管理模块
管理模块根据环保日常工作的需要,提供不同界面,为网上办公、网上申报、信息发布、排污费计征、危险废物管理、放射源管理、排污许可证管理和排污权交易等需要对外的工作提供强有力的技术支持,实现“服务便”,进一步便民、利民,打造服务型政府的形象。使得污染源从产生开始,自动将相关信息转后续监管部门共享,并且后续的信息自动归聚到同一污染源,随时反映污染源的动态管理状况;同时加强对环境质量数据的管理,并且在污染源排污状况与环境质量状况之间建立联系,从而达到通过对点源的管理改善宏观环境质量的目标。
3 体系特点
环保物联网5A管理体系特点可以归纳为统一框架、统一数据中心、统一视频中心、统一门户、环境管理一体化。
3.1 统一框架
平台采用一体化应用开发与集成框架式建设,将来所有的应用系统都建立在此基础框架之上,相互之间通过基础框架所提供的接口实现协同运作。也就是说,今后巴南区环保管理系统可以实现统一身份和资源管理、统一认证、统一内容管理、统一的界面入口、个性化界面、一致的用户体验、流程和内容定制。
3.2 统一数据中心
以环境数据的数据标准体系、安全标准、存储标准和传输标准为基础,通过对环境管理对象的研究来抽象数据对象,建立满足环境管理要求、标准规范的环保空间和业务一体化的数据中心。建立一个统一的数据交换标准,不同厂家的系统,可以通过这个统一的数据交换标准,实现与统一数据中心的数据交换。这样,系统就能够兼容环保局已经存在的不同厂家系统,他们在一个统一的平台下展现出来。
3.3 统一视频中心
把不同厂家的視频数据通过视频系统集成标准集成到一个平台上,实现视频数据的标准化,有利于视频数据的共享、统一展示。也就是说,建立一个统一的流媒体数据中心,收集各个厂家设备的视频数据,并通过一个统一的标准接口发布出去。
3.4 统一门户
平台用户在日常工作中,只需要通过一个统一的界面,一个统一的用户身份,就能够通过门户实现应急业务的管理。普通市民也可以通过环保局网站了解政务公开信息、工作动态和日常管理工作信息。就像飞机的驾驶窗,用户在一个页面上能够看到大部分自己想看到的内容。而且,不同的用户在自己的门户上看到的内容不一样,门户功能遵守“个人-角色-责任-门户”的原则,实现门户的个性化。
3.5 环境管理一体化
在统一框架、统一数据中心、统一视频中心、统一门户的基础上,围绕环保局实际业务需要展开业务应用系统的开发。包括环境数据中心系统,综合业务办公与信息发布系统,污染源在线监控系统,环境污染事故应急指挥系统,视频监控系统,放射源监控管理系统,环境监察移动执法PDA系统,地理信息系统等。这些不同的应用可能来源于不同的厂家,但是它们在统一的标准规范下,紧密的连接起来,实现整个体系的统一化。
4 环保物联网5A管理体系标准
环保5A数字化信息管理中包括的标准规范主要有:数据交换规范、视频集成规范、身份认证协议等。
数据交换规范:主要是规范了各个应用系统与数据中心的数据交换规则,保证各个应用系统的业务数据能准确实时地上传到数据中心,同时应用系统也能够从数据平台获取需要的数据。数据交换接口采用标准的XML协议实现数据交换,统一通过WebService实现功能。
视频集成规范:主要是为了规范视频监控系统与视频数据中心的集成,保证自动监控数据的统一展示,为视频系统的建设和集成提供统一的技术标准,实现自动监控视频数据的信息共享,为环境保护管理和决策提供信息服务。视频数据中心与视频系统的建设和部署都需要遵循本规范所提要求,以使视频系统可以集成到中心平台中,各级的用户都可以从中心平台中查看到视频数据。
视频数据由现场的视频监控设备采集,编码,通过网络传送到视频数据中心,视频数据中心负责收集、存储、分发,并遵循规范与其他平台软件集成。各个子系统通过集成在软件中的视频控件,查看实时视频和历史录像。
身份认证协议:各个应用系统通过身份认证协议,与5A系统进行身份认证,统一的认证才能保证整个体系的安全。通过统一的认证,用户在5A体系下,只要登陆一次,就可以任意切换到另一个应用系统,而不需要再次登陆,实现单点登陆的功能。
5 结语
通过环保物联网5A环保管理体系建设,环保部门将可以建设一个覆盖全区的集智能感知能力、有效报警能力、现场执法与通讯能力、智能分析能力和综合管理能力于一体的管理平台,从而达到较好的环境效益、经济效益、社会效益,为物联网技术在环境管理体系中的应用树立了一个典范。