环境污染源在线监控论文4.doc

省级环境在线监控数据库平台建设与应用*（*学院，*，*）摘 要: 文章基于Oracle 和SQL Server 2005 数据库平台, 采用集群、数据仓库、数据挖掘等技术开发出省环境监控数据库。该系统紧密结合省级环境保护机构的数据业务, 为污染源自动监控系统、地表水自动监控系统、空气质量自动监控系统、噪声自动监控系统、环保业务系统、环保门户办公等系统提供强有力的基础支持, 有效提高海量数据的处理能力1。关键词: 环境; 在线监控; 数据库Abstract: The paper is based on Oracle and SQL Server 2005 Data Plat form. The Environmental Monitoring Database of Province is dev eloped by the use of cluster s, data warehousing data mining techniques. The system is closely integrated with the data services of provincial environmental protection agency. It provides a basic support for the automatic monitoring system for the pollution sources, surface water and air quality as well as environmental business system and environmental office and so on. Environmental protection busin 作者简介：*（1989-），男，*人，本科，环境工程。ess systems, environmental effectively systems, it can improve the mass data processing capacity portals office.Key words: environment ; online monitoring; data base1 平台建设背景环境在线监控系统是一套以自动分析仪器为核心，运用传感技术、自动测量技术、自动控制技术、通信技术、网络技术、计算机应用技术等构成的复杂综合性系统。2系统由数据采集子系统、网络通信子系统和中心计算机应用控制子系统3部分组成，用来实现对环境要素的实时、动态监控。该系统是利用现代监测技术、信息网络技术和自动控制技术对排污企业实施全程监督控制，及时预防和处理污染事件发生的管理系统。为深入贯彻中华人民共和国环境保护法、污染源自动监测管理办法以及污染源自动监控设施行管理办法具体内容要求，加强我国国控、省控、市控重点污染源排放口的监管力度，实施污染物排放总量控制，预防污染事故的发生，提高环境管理科学化、信息化水平，针对发展过程面临的主要环保问题和工作任务，抓住环境监测最新发展要求，解决突出的环保问题，充分发挥污染源在线监控系统作用并提供技术支持是十分必要的。32 平台建设安徽省在线监控数据库平台的建设, 是为了更好满足环保监控、环保业务, 环保办公的需要,不断改善环保监控业务处理水平。在线监控数据库平台建设符合污染源监控中心建设规范, 同时有具有很大可扩展性和灵活性, 不仅能够满足现阶段在线自动监控需要, 也能满足今后一段时间的需要。同时在线监控系统能达到污染源监控中心各种要求, 符合分级分类指导原则、灵活建设可扩展性原则、先进性实用性原则、安全可靠原则,为环保监控提供强有力支撑和保证。安徽省在线监控数据库平台建设分为三个阶段:(1) 在线监控数据库平台硬件安装及培训阶段。在线监测数据库平台建设初期, 建立网络系统, 构建硬件环境, 搭建软件平台环境, 培训相关技术使用和管理数据库平台, 对数据库维护和管理进行指导。(2) 在线监控系统迁移阶段。将安徽省在线监控平台系统从SQL server 2005 迁移到Oracle10g 系统, 完善在线监控系统原有功能, 更好满足环境自动监控不断发展的需要, 建立健全数据库大数据量处理机制。(3) 建立环保数据分析系统阶段。建立数据仓库, 使用数据挖掘技术和商业智能技术, 将环境自动监控数据建立环保分析模型, 建立环保业务自动分析处理功能, 更好的为环保业务人员提供业务分析功能, 对环境自动监控数据进行预警分析, 方便及时处理环保突发情况, 让环境监控更加及时、有效, 更能提供环境监测监督作用。3 平台架构采用Oracle 10g 集群技术, 多服务器负载进行负载均衡, 采用Oracle 10g 数据库处理主要环境自动监控系统大数据量系统, SQL Server 2005处理环保业务相关系统和环保办公系统及环保门户系统等,平台架构如下图所示。环境自动在线监控( 监测) 通过数据采集仪等各类自动监测仪器产生的数据通过GPRS ( 无线分组业务) 传输到监控中心通讯服务器上, 通讯服务器分析数据后插入到数据库服务器里, 经应用系统对不同的数据进行展示, 提供给相关部门, 相关人员及社会公众查询。地市环保局数据库数据, 根据各地市不同的情况进行模式构建: 第一种: 构筑独立的通讯中心和环境监测应用系统, 采用通用GPRS 手机卡, 进行无线网络数据传输, 通过通讯中心对数据解析入库, 以查询使用。第二种: 由省厅建立省市一体的环境监测平台, 该系统依托于省平台通讯中心, 通讯转发中心, BizTalk转发进行完成。采用通用GPRS 无线分组技术, 将数据采集仪等设备产生的数据, 传输到通讯中心, 通讯中心将数据转发给通讯转发中心, 转发中心通过vpn专网转发给地市通讯中心进行解析, 通讯中心对数据直接进行解析入库,供环境监测系统使用。通讯转发中心还具有数据补录功能, 如果通讯数据由于网络问题, 出现数据不能传输到地市通讯中心, 通讯转发中心可以将补录那段没有转发数据给地市环保局通讯中心, 地市环保局重新解析入库, 以供查询。4 平台功能4.1 基本功能与构成安徽省环境监测应用系统在保证数据采集和处理及时有效功能的基础上, 充分利用计算能力,进行信息挖掘, 建立数据仓库和数据模型, 对数据进行分析、对比、汇总统计, 达到一定程度的环境监控辅助环保数据预测, 环境信息辅助决策的目的, 实现环境监控信息自动化目标。环境监测应用软件主要采用B/ S、C/ S 多种服务器体系架构, 开发平台采用. Net 平台, 具有极高的运行性能和良好的开放性、可扩展性, 对于普通用户采用B/ S, 它具有很强的通用性, 用户端无需维护, 服务器的开发和维护也很容易。安徽省环境监测应用软件体系包括以下四个方面:(1) 监测业务方面, 即基础信息收集系统, 如常规监测信息管理系统、污染源监测管理系统、空气自动监测数据采集系统、地表水自动监测数据采集系统等。(2) 监测数据分析及业务处理方面, 如在线申报系统、公众监督执行系统、建设项目管理系统、应急事故监测处理系统。(3) 数据查询方面, 如监测数据信息发布系统、环境统计数据系统等。(4) 数据上报和数据下发, 省级自动监控数据可以实现数据向国家上报和数据对市县下发, 实现数据共享、数据互通功能。4.2 环境自动监控系统功能环境自动监控主要有地表水监测系统、空气监测系统、重点污染源系统( 废水、废气) 、噪声监测系统等的数据上报、数据审核、数据查看、数据分析等功能。环境自动监控主要用于自动采集监控的数据, 包括实时数据、十分钟历史数据、小时历史数据、日历史数据、污染治理设施运行状态数据、污染治理设施运行时间日数据和超标报警数据。环境自动监控数据库包括实时数据、历史数据、超标数据、设备状态数据, 其中历史数据又按照小时、天、月、季、年形式汇总统计, 实时数据、历史数据又根据污染源类别不同进行分类。自动监控数据是数据采集仪通过GPRS 网络按照设定时间间隔进行上传, 传输到环保局通讯中心, 由通讯中心通讯服务器处理采集分析入库。超标数据由通讯服务器对实时监控数据根据设定报警上下限, 监测实时数据过大或过小, 属于异常数据, 不作为正常数据进行统计汇总, 环境自动监控系统数据补录功能对异常数据按照正常情况进行补录, 进行数据汇总、数据统计, 汇总相关月数据、季度数据、年数据。4环境监控系统基础数据包括用户管理、权限管理、地区数据、地理数据、行业编码等。它是环境监控系统基础, 更好满足不同人员、不同权限的相关操作等。环保业务系统包括环境重点污染源监管系统、在线申报系统、公众监督执行系统、建设项目管理系统等。环保门户系统及办公系统采用微软Share point技术平台开发。环保门户包括信息发布、在线办事、互动交流。办公系统包括环保信息发布、个人办公、环保业务办理等工作平台。环境自动监控数据转发平台包括通讯转发中心和数据交换中心。通讯转发中心由通讯中心的通讯服务器将环境自动监控数据转发一份到通讯转发中心, 由通讯转发中心通讯转发服务器根据省环保专网vpn 转发给地方环保局, 由地市环保局通讯服务器接收然后解析入库。数据交换中心是根据BizTalk 数据交换平台将省环保局自动监控数据转发给地市环保局, 根据数据交换规范进行自动解析入库。5 平台特点采用成熟的企业级Oracle 数据库, 支持OLT P 和OLA P 类型数据混合型操作, 满足海量数据的存储和大并发性操作; 使用表分区技术,提高数据的访问性能和可操作性; 使用集群技术/并行处理技术, 提高数据操作的性能、稳定性和可扩展性; 对热点数据和常量数据可以采用内存数据库技术, 减少响应时间, 提高吞吐量; 数据库提供图形化的管理工具, 便于数据的日常管理和维护; 提供数据库的自动诊断和调优功能, 提供各种优化建议: 内存参数、表结构、索引、SQL语句等; 支持数据库在线备份恢复机制; 支持灾备解决方案, 实现同城或异地数据保护。数据库平台采用强大的Oracle、SQL Server 技术, 能够使用最新的数据库, 比如数据挖掘, 数据仓库, 商业智能BI, 为更好提供环保业务分析, 提高环保业务系统水平打下坚实的基础, 为环保监测系统不断更新提供了技术保障。随着环保行业和环保业务的不断发展, 人们需要将业务数据抽取出来,通过不同的形式进行展示, 这就是商业智能的作用, 商业智能就是对业务数据进行分析, 更好满足环保人员的业务需求, 更加直接直观获取环保数据的情况, 为更好的决策提供帮助, 也更好地满足环保信息化不断发展的需要。56 存在的问题6.1 建设经费投入问题污染源在线监控系统主要是环保部门的管理、执法工具，真正的用户是环保部门。污染源在线监控系统的建设对排污单位来说是一项不经济的行为，因此，在推广的过程中出现的主要问题是排污企业不愿出钱建设无经济效益的在线监控系统，用各种理由拖延甚至拒绝安装，影响建设的进度，出现推广难的问题。6.2 运营模式问题目前国家并未规定在线设施运营的具体模式，各地推行的原则和方式差别很大，一般有以下三种主流模式：统一运营、特许经营、市场化运营。我区采用的是市场化运营模式。主要存在以下的问题：(1)市场化运营推广困难。市场化管理是按照国家规定，运营资金由排污单位支付，造成排污单位缺乏积极性和主动性，不愿意委托第三方经营，或运营经费不按时按额到位。(2)运营公司难以保持中立。市场化管理是由排污单位支付运营资金的，排污单位拥有资金支配权，运营单位难免为了保持公司的正常运转而与排污单位私下结成利益同盟，使得在线监控系统成为摆设，而无法发挥监控系统的管理、监控作用。6.3 管理模式问题污染源在线监控系统的管理可细化为在线监测和在线监控两部分。在线监测是指对污染物浓度和总量的控制，而在线监控是对排污处的监测设施运转状况进行控制。目前，在线监控系统应由哪个部门负责管理的问题尚未明确，存在监测数据多头上报、系统内沟通渠道不畅、各部门的优势难以发挥的问题。6.4 监测数据的合法性问题按照中华人民共和国计量法规定，在线监控仪器设备作为环境监测方法的计量器具列入强制检定目录，实行强制检定，年度强检合格后，其数据才合法有效。目前，仅有部分在线监控仪器设备有国家检定规程，强检工作无法全面展开，数据不能合法应用。6.5 监测数据的质量问题监控数据须具备以下条件：代表性、完整性、准确性、精密性和可比性。虽然国家已出台了不少在线监测设备的管理制度和技术标准、规范，但实际应用中仍存在一些问题，表现在：(1)受现有技术手段限制、仪器维护等影响，常发生数据缺失、不稳定或异常等情况，数据的准确性、稳定性差。(2)监测数据有效性审核制度和程序还不完善，缺少监督考核环节，无法准确反映排污的真实情况。(3)比对规范和程序还不完善，如只对pH、COD 个别项目作出要求，其它项目的比对无规范可循；在线仪器的分析原理与实验室的分析原理存在差异，比对结果差异较大，难以达到比对要求。6.6 监控视频传输问题目前，受各种因素限制，我区各监控系统使用的视频传输方法不尽相同，传输方法难以统一，视频图象质量、传输效率得不到保障。使用ADSL 网络传输，信号延时，图像质量差；使用光纤传输，维护技术要求高，不易升级扩容，不够经济；使用3G无线技术传输，技术尚未成熟，应用少，成本高，难以实现实时监控。由于各企业采用不同的传输方法，标准化不一，环保部门无法对视频信号进行统一管理、调度。7 应对对策7.1 推行BOT模式BOT(BUILD-OPERATE-TRANSFER)，即建设经营转让，是指政府通过契约授予私营企业以一定的特许专营权，许可其融资建设和经营特定的公共基础设施，并准许其通过向用户收取费用或出售产品以清偿贷款，回收投资并赚取利润；特许权期届满时，该基础设施无偿移交给政府。在线监控系统目前面临的主要困难是如何解决系统建设和运营资金的问题。依靠企业自身出资建设和运营，推进难度很大。可尝试通过BOT 模式，将系统投资、建设交给第三方，通过第三方经营、管理来解决。7.2 强制执行，适当补助，掌控经费由于运营资金所限，不能要求所有的企业都实施市场化运营，但对于重点污染源、有违法行为、长期受投诉及敏感区域的污染企业，为保证有效监控，环保部门可直接指定具备资质的运营单位，强制要求实施市场化运营，并由政府支付运营经费或给予适当补贴。环保部门可申请在排污费中提取一定的比例，设立运营专项基金，补助运营经费，减轻排污单位的抵触情绪和经济负担，促进市场化运营的推广。运营经费由谁支付、如何支付，会对第三方运营商的中立性产生影响，谁掌握了运营资金，它必然倾向于谁，因此环保部门绝不能放弃经费的掌控权。不论运营费用由排污单位独立承担还是由政府分担，运营经费必须由环保部门实行统一管理，根据定期考评结果向运营方支付，掌握资金控制权，避免运营商从排污单位获取报酬，以保证其中立性。7.3 建立以监测部门为核心的管理模式在线监测是一项综合性、专项性强的技术工作，需要掌握仪器分析原理、数据传输技术、仪器质量控制、数据审核规则等，在实现现代化的污染源监管手段后，更多体现的是监测的技术性，而这些工作正是监测部门的专业优势，建立以监测部门为核心的管理模式更能顺应环境管理的要求。监测部门实行日报制度，将每日的运行情况报送局管理部门和监察部门；同时与运营方核实每日运行情况，及时了解现场仪器状况。当数据及设备出现异常情况时，监测部门立即通知监察部门；监察部门收到通知后，马上赶赴现场进行检查监督，并将检查结果反馈监测部门。以监测部门为中心的管理模式有利于系统运行顺畅，数据应用便利，提高了行政效率，且利于各部门优势的发挥。7.4 积极推进计量检定工作在目前在线监控仪器设备国家检定规程并未完善的情况下，环保部门应加强与质监部门的联系，通过编制在线监控设备检定规程，出台地方性的检定规程，以保证在线监测数据的有效溯源性、合法性，使其发挥在线监控数据在环境管理及执法工作中的作用。7.5 严格控制质量，加强监督管理除了按照国家的技术规范、标准进行管理外，可结合我区的实际情况，制定相应的管理办法和比对规范，进一步完善监测数据的比对规范和程序，明确比对要求，确保数据质量。另一方面，制定监测数据的有效性审核方法，积极开展有效性审核的培训工作，规范对监测数据的审核管理程序。在日常管理中，定期对在线监控数据与人工监测数据进行比对，确保数据的准确性；通过加强与监察部门、企业、运营方、设备厂商的联系，做到发现问题及时解决，保障仪器设备的运转率以及监控数据的上传率和准确率；加强值班制度，发现问题及时上报；要求运营公司实行分区管理，确保仪器故障发生后能及时得到修。7.6 采用全球眼网络视频监控全球眼网络视频监控系统，是通过利用现有的电信网络，以数字化和网络化为手段，将视频监控的摄像、传输、监控和控制四大部分，全部实现数字化处理的全数字式视频监控系统。该系统可充分利用电信现有资源，依托无处不在的中国电信网络，通过WLAN、ADSL、LAN 等多种方式接入，提供24 h 不间断、不可更改的实时图象传送，具有不受地理限制，成本低廉，结构简单、功能丰富、扩容方便、稳定可靠、便于标准化管理的优点。环保部门只要在监控中心安装客户端软件，即可通过互联网专线对前端监控点进行监控。通过该系统，可更高效、更经济地解决视频传输的问题。68 结论Oracle 数据库平台的建设以后, 更好满足污染源监控系统使用, 对大数据量处理提供强有力支撑, 为今后环保业务开展打下坚实的基础。将污染源自动监控平台SQL Server平台迁移到Oracle 平台, 建立完善污染源自动监控系统功能, 改进原有系统功能。同时建立一套污染源数据分析子系统, 对数据进行加工、汇总, 使用BI、数据仓库等技术让环保人员更加直观了解企业排放总体情况, 为环保业务提供决策支持。参考文献: 1 张学雷. 省级环境在线监控数据库平台建设与应用J.安徽职业技术学院学报, 2010，9(3)；16-19.2 周新民，林宣雄，张军，等.环境在线监控多维标准化研究J.环境保护, 2011，13;53-54 .3 李勇，栾辉.浅谈污染源在线监控系统建设J.油气田环境保护,2011,3(11)；11-12，35-36.4 陈德平,污染源在线监控系统运行维护的一点浅见J.江苏造纸，2012，106；47-48.5 张晓云. 环境在线监控平台的建设和应用J.中国高新技术企业，2011;75-76 .6 江远玲，梁汉超，刘蔚.污染源在线监控系统存在问题及应对对策J.广东化工, 2011，7( 38)；158，187.