市級環(huán)境保護監測站空氣質(zhì)量網(wǎng)格化

1、總體設計

系統設計遵循技術(shù)*進(jìn)、功能齊全、性能穩定、節約成本的原則。并綜合考慮施工、維護及操作因素，并將為今后的發(fā)展、擴建、改造等因素留有擴充的余地。通過(guò)對環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監測聯(lián)網(wǎng)平臺工作的內容及專(zhuān)業(yè)技術(shù)進(jìn)行了深入的研究和分析，對比分析國內研究成果和應用成果，并結合我國國情，參照相關(guān)國家標準和部門(mén)頒布標準，遵照超前性和客觀(guān)性相結合，信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)相結合，現代技術(shù)和急促設施改造相結合，以及*進(jìn)性與經(jīng)濟性相兼顧，管理手段與應用效果相兼顧的指導思想，zui終設計并開(kāi)發(fā)了該套縣級環(huán)境空氣質(zhì)量網(wǎng)絡(luò )化質(zhì)控平臺。在系統開(kāi)發(fā)中，綜合運用了計算機自動(dòng)控制技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、通訊技術(shù)、GIS開(kāi)發(fā)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數據庫技術(shù)等。

2、設計原則

（1）*進(jìn)性

采用當前成熟且*進(jìn)的技術(shù)，保持系統硬件、軟件、技術(shù)方法和數據管理的*進(jìn)性，保證系統建成后再技術(shù)層次上5～8年內不落后。同時(shí)具有較強的可移植性、可重用性，在將來(lái)能迅速采用技術(shù)，以長(cháng)期保持系統的*進(jìn)性。

（2）可靠性

以可靠成熟的軟件產(chǎn)品為基礎，結合具體需求進(jìn)行配置、定制和二次開(kāi)發(fā)的方式進(jìn)行實(shí)施，保證有效縮短項目實(shí)施時(shí)間，降低項目實(shí)施的風(fēng)險。系統應能夠支持較大并發(fā)用戶(hù)同時(shí)進(jìn)行瀏覽、操作等與數據庫的交互式的操作，并且相對占用較少的硬件資源。當意外事件發(fā)生時(shí)，能通過(guò)快速的應急處理，實(shí)現故障修復，保證數據的完整性，避免丟失重要數據。系統具有較強的應變能力和容錯能力，確保系統在運行時(shí)反應快捷。安全可靠。

（3）安全性

系統安全是系統穩定運行至關(guān)重要的因素，本系統采用如下安全機制：?應用服務(wù)器應部署在安全防護等級二級以上的機房。?軟件采用數字認證技術(shù)實(shí)現嚴格的權限控制，未授權人員無(wú)法登陸系統或進(jìn)行相應操作。桌面端和移動(dòng)端均采用數據證書(shū)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )安全認證，以便保證數據操作及傳輸等相關(guān)環(huán)節的安全。?采用身份識別技術(shù)，保護系統配置和注冊的服務(wù)不被非授權請求訪(fǎng)問(wèn)。?對系統重要數據進(jìn)行加密，確保系統數據的安全性和保密性。?軟件采用強大的日志功能，記錄用戶(hù)的各種重要操作和系統的異常信息。

（4）擴展性

隨著(zhù)系統長(cháng)期的使用，數據量會(huì )逐步增大，各地信息化程度越來(lái)越高以后，訪(fǎng)問(wèn)壓力也可能逐步增大，因此需要系統在設計時(shí)就考慮良好的可擴展性，能夠支撐將來(lái)擴容的需求，能夠以較小的代價(jià)升級系統，提升系統支撐能力。軟件系統的建設能夠適應不斷發(fā)展的業(yè)務(wù)需求，能夠靈活擴充，提供系統功能進(jìn)一步擴大的基礎技術(shù)支撐。

（5）易用性

系統具有*的、友好的客戶(hù)化界面，易于使用和推廣，并具有實(shí)際可操作性，使用戶(hù)能夠快速地掌握系統的使用。除特殊的、必須的應用外，用戶(hù)終端全部采用瀏覽器的方式?快速部署：可以再zui短的時(shí)間里，進(jìn)行應用結構和功能的定義、設計、實(shí)現。?零客戶(hù)端維護：除特殊的、必須的應用外，整個(gè)系統采用B/S結構，所有的數據及應用都統一在服務(wù)器端維護，用戶(hù)端只要支持瀏覽器就可以完成全部操作。?操作簡(jiǎn)便：采用成熟的產(chǎn)品和*進(jìn)的系統設計理念，同時(shí)應用設計遵循簡(jiǎn)單實(shí)用的原則，做到對操作人員、使用人員zui低的技術(shù)門(mén)檻，簡(jiǎn)單培訓就可以進(jìn)行操作。?系統易于維護:使用該系統如同使用IE瀏覽器一樣容易，且易于系統管理員維護。

（6）可維護性?

本系統采用插件化、面向服務(wù)的設計體系，使系統有適應業(yè)務(wù)不斷變化的能力，易于調整、擴充和組合，zui大限度滿(mǎn)足業(yè)務(wù)要求。選用符合標準的通信協(xié)議和設備技術(shù)參數，使系統的硬件系統、軟件系統、操作平臺之間的相互依賴(lài)減至zui小，保證沒(méi)有單點(diǎn)故障，提供完整的應急預案和恢復預案。?本系統采用集群配置，并且確?？蛻?hù)端能夠透明訪(fǎng)問(wèn)集群。同時(shí)本系統還采用容錯或容災配置，對系統可能出現的故障有處理預案，并有必要的技術(shù)手段支持。?

在系統預期的壽命周期內，可以升級和修改，以滿(mǎn)足操作和技術(shù)變化的需要；售后服務(wù)體系要確保系統在規定的使用壽命周期內能連續運行。

3、設計依據系統建設嚴格執行系統的標準化和規范化，以保證信息系統工作過(guò)程的規范化和信息系統數據的標準化。所遵從的主要標準有：?

《中華人民共和國環(huán)境保護法》?

《中華人民共和國大氣污染防治法》?

《大氣污染防治行動(dòng)計劃》（國發(fā)〔2013〕37號）?

《大氣污染防治目標責任書(shū)》?《國家環(huán)境保護“十二五"科技發(fā)展規劃》（環(huán)發(fā)〔2011〕63號）《關(guān)于開(kāi)展環(huán)境保護重點(diǎn)城市環(huán)境空氣質(zhì)量預報工作的通知》（環(huán)發(fā)〔2000〕231號）?

《污染源自動(dòng)監控管理辦法》（國家環(huán)?？偩至畹?8號）?

《國控重點(diǎn)污染源自動(dòng)監控能力建設項目建設方案》（國家環(huán)?？偩趾痆2007]241號?《污染源在線(xiàn)自動(dòng)監控信息傳輸、交換技術(shù)規范》（HJ/T355-2007）?

《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（GB 3095-2012）?

《污染源在線(xiàn)自動(dòng)監控（監測）系統數據傳輸標準》（HJ/T212-2005）?

《環(huán)境污染源在線(xiàn)自動(dòng)監控信息傳輸、交換技術(shù)規范》（HJ/T352-2007）?

《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）

4、建設內容

環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監測聯(lián)網(wǎng)平臺是指環(huán)境保護部門(mén)通過(guò)通信傳輸線(xiàn)路與自動(dòng)監控設備鏈接，用于對環(huán)境空氣質(zhì)量實(shí)施自動(dòng)監控的軟件和硬件，硬件主要包括子站數采儀、子站VPN、子站交換機、數據庫服務(wù)器、VPN、機柜等。軟件部分包括數據審核處理系統、大氣在線(xiàn)監測系統、環(huán)境地理信息系統、手機APP。

4.1 數據審核處理

系統數據審核處理系統的建設主要為實(shí)現縣級監測中心數據資源的管理。根據信息管理運行的方式與特點(diǎn)，系統的功能應該滿(mǎn)足監測數據的審核、處理、查詢(xún)、統計、分析等等。數據綜合管理平臺的應用能夠為環(huán)境部門(mén)進(jìn)行環(huán)境空氣質(zhì)量綜合管理、環(huán)境規劃、決策分析提供支持。數據審核處理系統通過(guò)利用大型關(guān)系型數據庫在數據安全、*性和分布式處理等方面的優(yōu)勢，將常規6參數、氣象五參數等數據集中起來(lái)，使用戶(hù)通過(guò)單一界面就可以方便的管理、查詢(xún)、分析大量的環(huán)境數據，從而簡(jiǎn)化環(huán)境數據管理的難度，提高環(huán)境數據管理水平。系統建設遵循《環(huán)境數據庫設計與運行管理規范》相應要求。采用Web Service數據訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)、ETL數據加工分析技術(shù)等整合環(huán)境質(zhì)量監測各項數據，并通過(guò)對數據的整理、加工、分析，提取綜合、有效的環(huán)境數據結果，為環(huán)境質(zhì)量數據的發(fā)布提供支撐，為環(huán)境管理決策提供數據支持。

數據審核處理系統采用四層設計，主要有標準層、審核處理層、數據庫層、服務(wù)層。在標準層采用《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（GB3095-2012）、《環(huán)境空氣質(zhì)量評價(jià)技術(shù)規范（試行）》以及《環(huán)境空氣質(zhì)量指數（AQI）技術(shù)規定（試行）》等規范或標準文件，并符合市級傳輸協(xié)議的相關(guān)標準，按照新標準和評價(jià)技術(shù)規范的要求，實(shí)現了監測數據評價(jià)的標準化和規范化，通過(guò)這些標準和規范的制定，系統就能夠實(shí)現各個(gè)層面的良好交流。審核處理層主要實(shí)現對數據的審核和處理。數據審核的方式主要有兩種：自動(dòng)審核和人工復審。數據處理主要是對采集上來(lái)的數據進(jìn)行匯總、集成、日均值修約等等，合格后才能入庫，保證上報的監測數據的代表性和準確性。數據庫層主要用于元數據、基礎數據的存儲和管理等功能，對于已經(jīng)建設空氣自動(dòng)監測管理數據庫的縣來(lái)說(shuō)，保持現有數據庫管理體系，在現有數據庫管理體系作進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，作好與省、市級數據庫管理系統的借口與數據交換功能，數據庫管理系統的主要功能包括建庫管理、數據輸入、數據查詢(xún)輸出、數據維護管理、代碼維護、數據庫安全管理、數據庫備份恢復、數據庫外部接口等，是數據更新、數據庫建立和維護的主要工具，也是在系統運行過(guò)程中進(jìn)行原始數據處理和查詢(xún)的主要手段

(1)、元數據庫元數據是關(guān)于數據的描述性數據信息，大量地反映數據集自身的特征規律，方便于用戶(hù)對數據集的準確、高效與充分的開(kāi)發(fā)與利用。通過(guò)元數據可以檢索、訪(fǎng)問(wèn)數據庫，可以有效利用計算機的系統資源。

(2)、配置數據庫配置數據庫主要是針對數據庫所支撐的各個(gè)平臺的相應系統配置做數據支撐，如：系統的后臺管理模塊等。

(3)、基礎數據庫基礎數據庫存儲空氣質(zhì)量監測點(diǎn)基礎信息等，是其業(yè)務(wù)模塊運行的基礎，系統提供功能對這些基礎信息進(jìn)行管理維護，保證基礎數據在整個(gè)業(yè)務(wù)系統中的*性和準確性，避免基礎數據前后不*造成的系統功能異常。

(4)、業(yè)務(wù)數據庫根據國標的相關(guān)要求以及業(yè)務(wù)系統相對應標準搭建，在確保數據格式的準確以及可更新性的基礎上搭建。采用標準及國家標準對輸入數據標準化，采用標準編碼，使進(jìn)入數據庫的數據格式共享，實(shí)現數據庫之間的數據從技術(shù)上可*交互。對空氣質(zhì)量在線(xiàn)監測數據進(jìn)行整合，形成統一的空氣質(zhì)量監測數據庫，為數據分析、數據的實(shí)時(shí)發(fā)布提供基礎支撐。在數據服務(wù)層主要有數據查詢(xún)、統計分析以及AQI日報自動(dòng)生成這些功能，通過(guò)Web Service接口與數據庫相連。

1）自動(dòng)審核在數據傳輸過(guò)程中，針對各項數據上報類(lèi)型和規范要求，可以預定義數據校驗規則，有效保證數據質(zhì)量，自動(dòng)審核能夠基于《國家空氣監測網(wǎng)監測數據標識體系》對異常數據進(jìn)行篩選剔除，能夠對離群數據和PM10、PM2.5倒掛數據進(jìn)行篩選剔除。對數據項有效值的上、下限以及表達格式按規范進(jìn)行設置；監測項目的數值間邏輯關(guān)系也是審核的重點(diǎn)，進(jìn)一步校對數據的合理性和準確性。當上述審核過(guò)程中未出現異常情況，則數據審核通過(guò)并即可入庫，整個(gè)檢驗審核過(guò)程由系統程序完成，接收數據時(shí)通過(guò)采用CRC校驗等多種方式，避免了數據錄入時(shí)的很多錯漏狀況。對于任何的標記或剔除操作，系統自動(dòng)記憶，作為日志備查。

2）人工復審在自動(dòng)審核的過(guò)程中，系統按照設定程序進(jìn)行數據質(zhì)量的審核，但由于缺乏對整個(gè)運行平臺宏觀(guān)掌控，可能會(huì )將無(wú)效數據標識為有效數據，或將有效數據標識為無(wú)效數據。人工復審就是要實(shí)現數據的第二次過(guò)濾和篩查，通過(guò)對分析儀的運行狀態(tài)、子站維護情況、數采情況、網(wǎng)絡(luò )等信息的了解，來(lái)確定自動(dòng)審核數據的客觀(guān)性和準確度，對自動(dòng)審核未做標識的無(wú)效數據記為無(wú)效并說(shuō)明無(wú)效原因，對自動(dòng)審核誤標識的數據，要將其還原為有效數據并按審核技術(shù)要求進(jìn)行修約，對數據審核操作進(jìn)行詳細記錄，包括審核人、審核時(shí)間、審核的監測項目、審核所采取的操作等。人工復審時(shí)整個(gè)數據審核過(guò)程中zui重要的一環(huán)，對審核人員提出了較高的要求，包括*性檢查、無(wú)效數據審核為有效、有效數據審核為無(wú)效、負值與零值數據的處理四部分。

數據*性檢查

數據*性檢查要求待上報的數據與市站、省站的數據*。進(jìn)入檢查界面后，點(diǎn)擊“*性檢查"，可以查看當日數據的缺失情況，若本地數據或總站數據有缺失，需要進(jìn)行數據回補操作，下達數據回補指令后，系統將自動(dòng)向本地缺數平臺進(jìn)行數據回補，對于市、省站數據的回補操作，要在下發(fā)回補指令之前對市、省站回補IP地址進(jìn)行配置，該地址主要用于本地向子站數采下發(fā)遠程回補指令向總站數據庫進(jìn)行數據回補，只有完成了所有的回補操作并等待所有缺失數據回補完成后，才可以進(jìn)行審核數據的下一步操作。

無(wú)效數據審核

對于某個(gè)站點(diǎn)預審核后的無(wú)效數據，查看依據國家數據平臺軟件對無(wú)效數據自動(dòng)標識相關(guān)要求和標準對應的標識類(lèi)型，結合實(shí)際情況逐個(gè)分析，比如：某站點(diǎn)PM2.5的13:00數據標記為PS，那么就要查看當天的站點(diǎn)維護日志該時(shí)刻是否確實(shí)做過(guò)PM2.5的跨度檢查操作，從而確定該標識數據的有效性。zui后，將判定為有效的數據重新標識為有效數據，完成無(wú)效數據的審核過(guò)程。

有效數據審核

系統自動(dòng)審核可能會(huì )將部分無(wú)效數據判定為有效，這就需要審核人員充分了解站點(diǎn)的運行情況，通過(guò)經(jīng)驗以及與其他時(shí)段數據以及歷史數據的對比等方法來(lái)仔細甄別出未標識的無(wú)效數據，實(shí)例：某一時(shí)段的SO2校準操作過(guò)程未做標識，那么這一時(shí)段的數據出現了明顯高于其他時(shí)段或歷史數據水平的情況，那么該數據就該判定為無(wú)效數據。對于未標識的無(wú)效數據的判斷有一定的難度，這就要求審核人員具有高度的責任感和豐富的審核經(jīng)驗才能較好地完成有效數據審核為無(wú)效的操作過(guò)程。

零負值數據處理

因儀器設備故障、運行不穩定、監測質(zhì)量不受控或者空氣質(zhì)量較好條件下氣態(tài)污染物的濃度相對較低時(shí)，致使監測數據出現零負值的情況時(shí)有發(fā)生。系統自動(dòng)審核過(guò)程會(huì )將所有的零負值標識為無(wú)效數據，容易出現日報中某個(gè)污染物有效樣本不足的情況，以致影響了數據的采集率。因此需要人工復審所有的零負值數據，努力找出導致零負值的原因，如何排除了設備故障、儀器運行不穩定、監測質(zhì)量不受控的情況，就要依據修約規則將零負值數據還原為有效數據。

3）AQI日報自動(dòng)生成系統根據《環(huán)境空氣質(zhì)量評價(jià)技術(shù)規范(試行)》(HJ 663-2013)自動(dòng)生成相關(guān)日、周、月、季和年報，并能夠以word、excel、PDF的形式導出。

4.2 大氣在線(xiàn)監測系統

大氣在線(xiàn)監測系統主要作用是采集、存儲、處理、審核、統計、分析、展示SO2、NO2、O3等氣體分析儀和PM2.5、PM10粉塵分析儀等的實(shí)時(shí)環(huán)境空氣質(zhì)量原始監測數據，其工作原理是：傳感器和分析儀將多路測試信號按序通過(guò)接口協(xié)議進(jìn)入無(wú)線(xiàn)通訊節點(diǎn)設備DVR的獨立（DTU）傳輸通道，經(jīng)避雷處理后輸入到單元內數據采集器，采集器將采集的數據經(jīng)過(guò)無(wú)線(xiàn)數據傳輸終端通過(guò) TCP/IP 網(wǎng)絡(luò )傳入到大氣在線(xiàn)監測系統，系統按照《國家空氣監測網(wǎng)子站監測數據報送傳輸協(xié)議》規定的內容接收和存儲子站上傳的監測數據，將接收到的數據進(jìn)行解析、存儲、處理、審核及上傳等處理工作，以及在平臺上進(jìn)行數據統計、分析和展示。

系統負責市、縣內所有空氣質(zhì)量監測站點(diǎn)的實(shí)時(shí)數據接收、處理、審核、展示等工作，數據的審核、處理遵循《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》（GB3095-2012）、《環(huán)境空氣質(zhì)量評價(jià)技術(shù)規范（試行）》、《環(huán)境空氣PM2.5和PM10自動(dòng)監測有關(guān)問(wèn)題的技術(shù)規定（試行）》以及《環(huán)境空氣質(zhì)量指數（AQI）技術(shù)規定（試行）》等規范或標準文件，并符合市級傳輸協(xié)議的相關(guān)標準，按照新標準和評價(jià)技術(shù)規范的要求，實(shí)現監測數據評價(jià)的標準化和規范化，實(shí)時(shí)數據經(jīng)過(guò)審核后才可用于評價(jià)及上報，系統具備數據自動(dòng)審核、人工修正、分段審核、檢出限控制功能，審核后的結果自動(dòng)上報給市、省級監測站，保證數據上報的準確性和*性。

能實(shí)現對大范圍內多源、多種類(lèi)環(huán)境要素質(zhì)量進(jìn)行自動(dòng)連續在線(xiàn)的實(shí)時(shí)接收、處理、審核、上傳、備份等功能，在將分布于不同地方的采集設備的監測數據在線(xiàn)接收的同時(shí)，具備1點(diǎn)多發(fā)功能，向市級監測聯(lián)網(wǎng)平臺采用POST方式將按照傳輸格式和協(xié)議要求的數據實(shí)時(shí)發(fā)送，同時(shí)通過(guò)VPN網(wǎng)絡(luò )向總站、省站等多級、多個(gè)環(huán)境監測監控中心轉發(fā)環(huán)境監測數據，并與其它職能部門(mén)的物聯(lián)網(wǎng)平臺對接，實(shí)現數據資源的互聯(lián)共享

系統基于市縣級環(huán)境監測站現有監測設備及業(yè)務(wù)系統的實(shí)際需求設計，充分利用已有的軟硬件系統及相關(guān)數據，對已有的支撐性應用軟件系統通過(guò)系統集成或數據接口的方式將其納入本系統并提供良好的系統和數據接口，便于數據實(shí)時(shí)更新和系統間的平滑應用。\

數據的上傳將嚴格按照《污染源在線(xiàn)自動(dòng)監控(監測)系統數據傳輸標準》（HJ/212-2005）和《污染源在線(xiàn)自動(dòng)監控（監測）數據采集傳輸儀技術(shù)要求》（HJ 477－2009）以及《山西省污染源監控系統數據采集和傳輸協(xié)議》的相關(guān)規定，設定傳輸軟件程序，實(shí)現相關(guān)監測數據向上級環(huán)保部門(mén)相應系統的自動(dòng)上報功能，具備一點(diǎn)多傳功能，提供監測數據定時(shí)上傳、自動(dòng)補傳功能，并可以自由設置數據上傳點(diǎn)和上傳時(shí)間間隔。

系統與現有國家、省、市平臺接收軟件可實(shí)現對接，可同時(shí)向國家、省、市、縣環(huán)保業(yè)務(wù)部門(mén)和多級、多個(gè)環(huán)境監控中心轉發(fā)原始環(huán)境自動(dòng)監測數據，系統中數據在向上傳輸的同時(shí)，可將現場(chǎng)的原始數據自動(dòng)存儲在本地數據庫中，實(shí)現數據備份功能。在現場(chǎng)數據遭到破壞的情況下，直接調用備份數據實(shí)現數據恢復功能。系統接收數據包時(shí)采用CRC校驗等多種校驗方式，確保了上傳的實(shí)時(shí)數據的準確性。

實(shí)現各監測站點(diǎn)實(shí)時(shí)環(huán)境質(zhì)量發(fā)布（含評價(jià)時(shí)段、監測點(diǎn)位置信息、各污染物濃度及空氣質(zhì)量分指數、空氣質(zhì)量指數、首要污染物及空氣質(zhì)量級別等信息），并可根據各監測點(diǎn)各項污染物實(shí)時(shí)濃度的不同對底圖進(jìn)行渲染展示，同時(shí)，并采用多種形式例如列表、地圖、表格等展示。本系統*采用B/S結構，客戶(hù)端無(wú)需安裝、無(wú)需配置任何軟件，通過(guò)瀏覽器就可以實(shí)現全部操作；瘦客戶(hù)端設計，無(wú)需在客戶(hù)端下載任何插件，可以使得系統在窄帶網(wǎng)絡(luò )上運行流暢。

本系統實(shí)現將GIS技術(shù)應用到環(huán)境質(zhì)量在線(xiàn)監測的管理，實(shí)現空間數據和環(huán)境質(zhì)量在線(xiàn)監測數據的深度融合。建立環(huán)境質(zhì)量監測空間數據庫一體化的編碼方案，實(shí)現環(huán)境質(zhì)量信息的綜合管理。將各種環(huán)境質(zhì)量監測因子與電子地圖融合在一起，用戶(hù)通過(guò)簡(jiǎn)單地在地圖的點(diǎn)擊可以直接顯示區域范圍內監測點(diǎn)監測數據等，實(shí)現數據的綜合查詢(xún)與分析。

結合地理信息系統（GIS）對空氣質(zhì)量監測信息（位置信息、各項污染物實(shí)時(shí)濃度、空氣質(zhì)量分指數等）進(jìn)行更直觀(guān)的展示。GIS地圖具有放大、縮小、漫游等通用功能，并能方便維護空氣質(zhì)量監測點(diǎn)位信息的增加、刪除、修改等。

AQI數據發(fā)布系統基于GIS系統，實(shí)現實(shí)時(shí)環(huán)境空氣質(zhì)量指數（AQI）發(fā)布，并可根據各監測點(diǎn)各項污染物實(shí)時(shí)濃度的不同對底圖進(jìn)行渲染展示，同時(shí)，并采用多種形式例如列表、地圖、表格等展示。系統建設充分考慮可拓展性原則，為未來(lái)數據接入預留足夠的接口，在不用對系統做任何更改的情況下，可以自由增加監測站點(diǎn)數據資源，能夠與擴展的監測站點(diǎn)進(jìn)行無(wú)障礙對接。系統建設完成后，具有以下功能特點(diǎn)：

1)數據采集

人工設置一定的數據接收時(shí)間間隔后，系統自動(dòng)按照設定的接收頻率采集各類(lèi)監測數據，包括分鐘、小時(shí)監測數據以及狀態(tài)數據、設備參數等，過(guò)程中無(wú)需人工干預，全天自動(dòng)采集。

2)數據存儲

系統接收實(shí)時(shí)監測數據的同時(shí)，將采集的大量數據統一存儲到本地數據庫中，實(shí)現數據備份功能，保障系統的安全運行，以及各種系統故障的及時(shí)排除和數據庫的及時(shí)恢復。

3)分段審核

數據審核過(guò)程支持分段審核，審核人員在審核小時(shí)值時(shí)，可隨時(shí)分段進(jìn)行，便于發(fā)現連續出現的無(wú)變化的異常值，數據審核人員如果需要進(jìn)一步查看數據有效性的時(shí)候，可查看該小時(shí)內的質(zhì)控結果數據，作為審核的參考依據。

4)人工修正

在自動(dòng)審核的過(guò)程中，系統無(wú)法識別處于有效范圍區間內的異常值，人工修正就是要實(shí)現數據的第二次過(guò)濾和篩查，日報人員可以按國家的技術(shù)規范修改污染物的監測值、標記位，修改時(shí)可以填寫(xiě)“備注信息"對修改原因進(jìn)行注釋?zhuān)瑢τ谛薷倪^(guò)的數據可以與原始數據進(jìn)行對比查看，還可以還原原始數據。

5)數據上傳

實(shí)時(shí)監測數據完成審核后，將通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)上傳到市、省級監測平臺，保證數據審核結果的*性和準確性。傳輸網(wǎng)絡(luò )主要利用VPN網(wǎng)絡(luò )，用戶(hù)通過(guò)接入內部虛擬專(zhuān)網(wǎng)的方式與Internet進(jìn)行隔離，可對整個(gè)數據傳送過(guò)程進(jìn)行加密保護，保證數據傳輸的安全性和可靠性。

6)數據補傳

當網(wǎng)絡(luò )通訊中斷或設備故障等原因造成數據缺失時(shí)，系統將自動(dòng)對子站數采系統下達遠程數據補傳指令，向相應的缺數平臺進(jìn)行數據補傳，還可以對市、省級監測站缺失數據進(jìn)行數據回補，只需要在系統上對總站數據回補IP地址進(jìn)行簡(jiǎn)單配置，本地就可以向子站數采下發(fā)遠程回補指令對總站數據庫進(jìn)行補傳。

7)檢出限控制

因儀器設備故障、運行不穩定或其他監測質(zhì)量不受控情況下出現的負值和低于檢出*，按相關(guān)技術(shù)規范對監測值進(jìn)行標記；在環(huán)境空氣均處于極低水平的條件下，部分儀器設備小時(shí)監測結果出現負值或零值時(shí)，對于低濃度未檢出，取監測儀器zui低檢出限作為監測結果參加統計。

8)監測點(diǎn)位GIS地圖在線(xiàn)顯示

系統內所有監測點(diǎn)位按所屬行政區域進(jìn)行歸類(lèi)和展示，監測點(diǎn)位圖標顏色按其當前空氣質(zhì)量指數AQI表示顏色動(dòng)態(tài)顯示，圖標上方注有具體的地理位置，方便用戶(hù)直觀(guān)、一目了然掌握各個(gè)行政區域內監測點(diǎn)位的部署情況和空氣環(huán)境質(zhì)量現狀，系統提供多種方式的地圖效果（矢量、衛星、三維）來(lái)實(shí)時(shí)顯示空氣子站的位置和實(shí)時(shí)數據。

9)站點(diǎn)數據實(shí)時(shí)狀態(tài)查看

用戶(hù)點(diǎn)擊監測點(diǎn)位圖標后系統自動(dòng)顯示空氣質(zhì)量指數AQI、站點(diǎn)地理位置、首要污染物、發(fā)布時(shí)間、各項監測因子實(shí)時(shí)數據等信息，空氣質(zhì)量指數AQI數值與表示顏色搭配顯示，直觀(guān)展示站點(diǎn)當前污染情況，監測因子可以按照不同需求進(jìn)行定制，顯示時(shí)間段分為實(shí)時(shí)狀態(tài)值、zui近一小時(shí)值、zui近24小時(shí)值等。

10)預警、日報通知

系統提供預警、日報通知功能，預警包括超標預警、斷線(xiàn)預警和異常值預警，在監測數值超標、數據連接中斷和出現異常值時(shí)，自動(dòng)給設定發(fā)送提醒信息，保證系統的正常、穩定運行，日報通知將轄區內各個(gè)行政區空氣質(zhì)量指數日均值以短信形式發(fā)送給站點(diǎn)負責人或主管，讓環(huán)境管理者及時(shí)掌握環(huán)境空氣質(zhì)量變化情況，在空氣質(zhì)量惡化時(shí)*時(shí)間知道詳細信息。

11)數據圖表展示

數據展示支持折線(xiàn)圖、柱狀圖、表格等多種形式，展示的內容包括空氣質(zhì)量指數和各項監測因子濃度的分鐘值、小時(shí)值，方便用戶(hù)查看時(shí)間段內空氣質(zhì)量變化趨勢和污染物濃度變化情況，同時(shí)可以進(jìn)行監測點(diǎn)位之間的各項參數的對比分析，用戶(hù)可以自主設定展示的時(shí)間區間，導出打印時(shí)支持選用JPG圖片、PDF、EXCEL、WORD文檔多種格式。

12)環(huán)境質(zhì)量數據排名

針對相關(guān)環(huán)境管理部門(mén)以及用戶(hù)個(gè)性化定制需求，系統設置獨立排名系統，目前采用AQI（空氣質(zhì)量指數），提供日排名、小時(shí)排名數據，用戶(hù)可以查詢(xún)當天排名信息和歷史數據，除了空氣質(zhì)量指數AQI外，還列出了PM10、PM2.5、CO等監測因子小時(shí)值、日均值、首要污染物、空氣質(zhì)量類(lèi)別等信息。

13)AQI實(shí)時(shí)報、日報自動(dòng)生成

  大氣在線(xiàn)監測系統發(fā)布平臺按照HJ633-2012環(huán)境空氣質(zhì)量指數(AQI)技術(shù)規定要求，小時(shí)報時(shí)間周期為1小時(shí)，日報時(shí)間周期為24小時(shí)，時(shí)段為當日零點(diǎn)前24小時(shí)。發(fā)布的小時(shí)報數據的指標包括PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO的1小時(shí)平均，以及O3的8小時(shí)滑動(dòng)平均數據和PM10、PM2.5的24小時(shí)滑動(dòng)平均數據，日報指標包括各監測站點(diǎn)的監測站點(diǎn)信息、監測因子濃度、空氣質(zhì)量指數（AQI）、首要污染物、空氣質(zhì)量指數類(lèi)別以及空氣質(zhì)量指數說(shuō)明等信息。還有空氣質(zhì)量監測站點(diǎn)之間日報的單點(diǎn)、多點(diǎn)對比分析，導出打印時(shí)支持選用EXCEL、WORD文檔多種格式。

14)月報、年報發(fā)布

  系統提供各類(lèi)月報、年報報表自動(dòng)生成功能，包括污染物參數月報表、子站日均濃度值月統計表以及各子站月平均濃度值、年報圖表，多種維度表示空氣質(zhì)量變化情況和趨勢，月報、年報發(fā)布的指標包含監測站點(diǎn)信息、6項參數的監測因子濃度、主要污染物、空氣質(zhì)量綜合指數等信息，數據輸出采用曲線(xiàn)圖、柱狀圖等多種形式展示，支持選用EXCEL、WORD文檔多種格式導出。

15)污染物來(lái)源分析

  收集點(diǎn)位數據后，平臺對各項污染物統計值進(jìn)行計算分析，初步建立點(diǎn)位污染源模型（當前采用方法為首要污染物比重餅狀圖解析），如果監測點(diǎn)位條件允許，能夠實(shí)現現場(chǎng)采樣，則可以更加精確的進(jìn)行污染物對比分析，通過(guò)各時(shí)間段污染物比重模型結合地區現狀來(lái)分析具體污染源和現場(chǎng)實(shí)際情況，并提供針對性治理方案。

16)設備監控

  具備對儀器運行狀況、數據采集狀態(tài)、數據傳輸網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)故障診斷和報警的能力，通過(guò)在線(xiàn)實(shí)時(shí)監控儀器運行狀況，實(shí)現對儀器全天候運行狀態(tài)和運行進(jìn)度的全面感知，能夠對數據采集狀態(tài)、數據傳輸網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)異常情況進(jìn)行自動(dòng)故障診斷，并可以及時(shí)通過(guò)手機短信給預先設置的發(fā)送報警信息。

17)環(huán)境數據動(dòng)態(tài)云圖

  展示受地理位置、氣象條件、污染企業(yè)類(lèi)型和數量等因素影響，區域間空氣質(zhì)量及污染狀況具有不同程度的差別，系統基于各個(gè)區域內監測數值實(shí)時(shí)以污染物濃度云圖形式渲染這種差別，云圖取每小時(shí)點(diǎn)位數值，顏色采用空氣質(zhì)量指數AQI表示顏色，實(shí)現由“點(diǎn)"到“面"全面展示大范圍內空氣質(zhì)量狀況。

18)空氣質(zhì)量、氣象數據導出

  系統提供空氣質(zhì)量、氣象數據導出功能，用戶(hù)在設置時(shí)間類(lèi)型、站點(diǎn)、時(shí)間段以后即可實(shí)現數據導出，內容包括點(diǎn)位信息、數據更新時(shí)間、常規6參數濃度值、主要污染物、空氣質(zhì)量指數AQI。其中數據有效率按照國家標準進(jìn)行計算，分鐘值以后端數據傳輸判定為準，小時(shí)值以每小時(shí)收集45個(gè)分鐘值為準，日均值以每天收集22個(gè)小時(shí)值為準，其余時(shí)間區間以日均值有效天數為準。

19)站點(diǎn)管理

  用戶(hù)在此模塊可以實(shí)現監測點(diǎn)位信息的增、改、查、刪等基本操作，點(diǎn)位信息包括監測點(diǎn)位名稱(chēng)、地址、經(jīng)緯度、站點(diǎn)ID、所在區域名稱(chēng)等內容，實(shí)現點(diǎn)位信息的動(dòng)態(tài)管理，區域與編號為鎖定狀態(tài)，可自行配置名稱(chēng)、經(jīng)緯度、排名、公開(kāi)、掉線(xiàn)預警等選項。

20)短信配置

  此功能可以查看短信配置詳情，添加條目可以新增加短信推送人員信息和發(fā)送內容，編輯選項可對接收短信用戶(hù)推送內容進(jìn)行管理操作，配置的信息內容包括預警信息、日報、狀態(tài)預警、掉線(xiàn)預警，完成設置以后，列表中人員可以收到短信信息。

21)污染物濃度預警

  一旦空氣質(zhì)量狀況出現異常波動(dòng)時(shí)，系統啟動(dòng)超標報警。此功能中分數據上下限與預警上下限，數據上下限為數據有效性判定標準值，超過(guò)界限的則被判定為無(wú)效。預警上下限為當監測因子不在設定值范圍內一定時(shí)間之后，則會(huì )發(fā)送預警短信。選擇站點(diǎn)便捷，將預警上下限設定臨界值，即可使用預警功能（0為默認）。

22)用戶(hù)管理

 對于不同的角色設置相應權限管理，一個(gè)角色關(guān)聯(lián)了一套操作權限。系統共提供了三種操作權限。系統用戶(hù)：擁有系統的所有功能操作權限；管理用戶(hù)：擁有部分業(yè)務(wù)相關(guān) 的功能操作權限；普通用戶(hù)：只能進(jìn)行系統中相關(guān)內容的查詢(xún)操作，實(shí)現不同級別操作人員對數據訪(fǎng)問(wèn)范圍和數據讀寫(xiě)性的嚴格控制，建立統一用戶(hù)管理平臺實(shí)現所有用戶(hù)的身份管理，包括用戶(hù)個(gè)人身份信息、角色信息、電子、個(gè)人賬號和密碼。

4.3 環(huán)境地理信息（GIS）系統

 環(huán)境地理信息系統是在整合地理信息數據和環(huán)境監測數據的基礎上，將傳統的靜態(tài)記錄以多樣化的地圖形式展現給用戶(hù)。通過(guò)地理信息系統的可視化地圖展示，實(shí)現大氣監測系統發(fā)布平臺和手機APP按地理位置進(jìn)行顯示和查詢(xún)，可以幫助環(huán)保部門(mén)工作人員直觀(guān)地獲取環(huán)境要素的空間分布，以及各要素間的空間關(guān)系等信息。

  本項目地圖采用開(kāi)源地圖數據，系統可在線(xiàn)調用地圖接口，地圖矢量數據*依照地圖的矢量數據。在GIS系統前端界面上，顯示各監測、監控點(diǎn)位置分布狀況，并對各監測監控點(diǎn)實(shí)施監控，實(shí)現在線(xiàn)監測數據的實(shí)時(shí)刷新、臨界提示、超標報警。實(shí)時(shí)調用刷新現在在線(xiàn)監控監測數據。用戶(hù)可以通過(guò)空氣質(zhì)量的查詢(xún)定位后，直接查看大氣質(zhì)量相關(guān)的監測數據。

  GIS用戶(hù)通過(guò)部署一個(gè)集中式的GIS服務(wù)器在大型組織之內以及Internet的用戶(hù)之間發(fā)布和共享地理信息。服務(wù)端的GIS軟件適用于任何集中執行GIS計算，并計劃擴展支持GIS數據管理和空間處理的場(chǎng)合。除了為客戶(hù)端提供地圖和數據服務(wù)，GIS服務(wù)器還在一個(gè)共享的中心服務(wù)器上支持GIS工作站的所有功能，包括制圖，空間分析，復雜空間查詢(xún)，高級數據編輯，分布式數據管理，批量空間處理，空間幾何完整性規則的實(shí)施等等。

  本著(zhù)“全局性，時(shí)效性，智能化"的原則歸納出包括環(huán)保部門(mén)基礎地理信息數據庫建庫、相關(guān)專(zhuān)題數據庫建庫、空間數據庫管理、業(yè)務(wù)數據庫管理、專(zhuān)題統計分析等。依據業(yè)務(wù)流程和實(shí)際的應用需要，環(huán)境地理信息系統采用如下的設計原則和思路：

a)以標準化為原則做到靈活動(dòng)態(tài)配置，做到既滿(mǎn)足標準化，又能適應今后的變化。按照相關(guān)標準來(lái)實(shí)施開(kāi)發(fā)系統，初步完善基礎數據庫建設，實(shí)現大氣質(zhì)量監測工作的信息化和規范化。

a）空氣質(zhì)量監測工作業(yè)務(wù)為導向在系統中方便有效實(shí)現大氣質(zhì)量監測相關(guān)成果管理功能。在設計上充分考慮大氣質(zhì)量監測業(yè)務(wù)的需要，優(yōu)化管理模式，提高工作效率，提高空氣質(zhì)量監測管理水平。將專(zhuān)業(yè)技術(shù)和實(shí)際工作緊密結合在一起，zui終實(shí)現大氣質(zhì)量監測的信息化管理。

b）以實(shí)用為目標系統zui終的實(shí)用性是系統成敗的關(guān)鍵，為此在系統的開(kāi)發(fā)過(guò)程中我們不斷的通過(guò)交流學(xué)習，從用戶(hù)的角度考慮問(wèn)題，設計功能。并對系統原型進(jìn)行典型用戶(hù)使用，進(jìn)行系統的檢驗，反復征求意見(jiàn)來(lái)完善系統，當然這是一個(gè)長(cháng)期的、不斷反復的過(guò)程，我們的目標是通過(guò)這樣的一個(gè)過(guò)程，zui終開(kāi)發(fā)出一個(gè)能真正實(shí)用的、滿(mǎn)足用戶(hù)需要的系統。

（1）地圖基本操作?

  全圖在任何狀態(tài)下，當點(diǎn)擊工具欄上按鈕，地圖自動(dòng)縮小至全圖（zui小比例尺）的狀態(tài)。?地圖的放大、縮小、漫游能夠通過(guò)選擇工具來(lái)放大、縮小和平移地圖，改變地圖的中心和視野，可以進(jìn)行局部放大和縮小。?漫游當點(diǎn)擊工具欄上圖標時(shí)，將激活地圖平移的功能，此時(shí)只需在地圖窗口中按住鼠標左鍵并拖拽地圖，即可查看在當前地圖窗口以外的地圖內容，此操作不會(huì )引起對地圖的縮放。（2）大氣質(zhì)量監控點(diǎn)位置

 在GIS系統前端界面上，顯示各監測、監控點(diǎn)位置分布狀況，并對各監測監控點(diǎn)實(shí)時(shí)監控，實(shí)現臨界提示、超標預警。通過(guò)放大、縮小功能可以查看區域內所有監控點(diǎn)部署情況，監控點(diǎn)圖標顏色采用空氣質(zhì)量指數AQI的表示顏色，地圖下方提供空氣質(zhì)量等級區間條，方便用戶(hù)對比查看各個(gè)監測點(diǎn)的空氣質(zhì)量狀況。

（3）大氣質(zhì)量監測因子數據顯示

  實(shí)現在線(xiàn)監測數據的實(shí)時(shí)刷新、實(shí)時(shí)調用，用戶(hù)可以通過(guò)點(diǎn)擊監控點(diǎn)圖標，直接查看空氣質(zhì)量SO2、CO、O3、NO2、PM10、PM5以及氣象參數的實(shí)時(shí)監測數據。系統利用GIS技術(shù)把大氣質(zhì)量應用軟件構筑于污染源數據庫管理系統和圖形庫管理系統之上，提供具備空間信息管理、信息處理和直觀(guān)表達能力的應用。本項目環(huán)境地理信息系統預留二次開(kāi)發(fā)端口，充分滿(mǎn)足后期平臺升級、功能完善的需要。

4.4 手機APP

  手機版發(fā)布系統支持Android、IOS等主流的手機操作系統，系統界面簡(jiǎn)潔、大方，易于操作。系統基于地理信息系統，實(shí)時(shí)發(fā)布各個(gè)監測站點(diǎn)的PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO小時(shí)濃度值，以及O38小時(shí)的滑動(dòng)平均值，PM10、PM2.5 24小時(shí)滑動(dòng)平均值，并繪制過(guò)去24小時(shí)的濃度曲線(xiàn)圖。發(fā)布各監測站點(diǎn)的監測站點(diǎn)信息、環(huán)境質(zhì)量AQI、首要污染物、環(huán)境質(zhì)量指數類(lèi)別、環(huán)境質(zhì)量排名等信息，不僅可以查看實(shí)時(shí)數據，還可以查詢(xún)歷史數據。按照《HJ633-2012環(huán)境質(zhì)量指數(AQI)技術(shù)規定》，根據環(huán)境質(zhì)量AQI進(jìn)行顏色標識。

1)實(shí)時(shí)數據顯示

 打開(kāi)應用程序進(jìn)入主界面后，主界面可查看各個(gè)點(diǎn)位數據詳情，點(diǎn)擊不同監測因子所在方格，同時(shí)可以對當前監測點(diǎn)根據實(shí)際需要進(jìn)行自由切換，下方折線(xiàn)圖則對應顯示其zui近24小時(shí)內污染因子變化情況，方便了解監測因子的變化趨勢和規律，顯示的信息包括：

1、監測點(diǎn)位描述：名稱(chēng)、時(shí)間、空氣污染程度（優(yōu)、良好、輕度污染、中毒污染、重度污染）、實(shí)時(shí)溫度、當前時(shí)段（白天/晚上）；

2、小時(shí)濃度均值：包括PM2.5、PM10、 CO、SO2、O3、NO2、 AQI等。

2)歷史數據查詢(xún)

 移動(dòng)端在web端基礎上提供簡(jiǎn)單的查詢(xún)功能，通過(guò)選擇監測點(diǎn)名稱(chēng)、始末時(shí)間、單站多參/多站單參、數據名稱(chēng)多種形式查詢(xún)各項參數的時(shí)均值、日均值、月均值、年均值，查詢(xún)結果備注各項數據的污染程度（優(yōu)、良好、輕度污染、中度污染、重度污染），采用列表形式直觀(guān)展現。

3)GIS地圖顯示移動(dòng)端點(diǎn)位狀況與web端同步，在地圖上顯示所有站點(diǎn)的實(shí)時(shí)數據，站點(diǎn)圖標根據空氣質(zhì)量指數AQI顏色標識，用戶(hù)點(diǎn)擊站點(diǎn)圖標即可瀏覽到該點(diǎn)位的各項監測因子濃度、空氣質(zhì)量指數AQI等信息，還可以通過(guò)下拉菜單選擇數據名稱(chēng)，實(shí)現所有監測站點(diǎn)圖標顯示同一項參數信息，圖標根據監測因子或參數的污染等級進(jìn)行顏色標識。

4)站點(diǎn)關(guān)注此功能主要是為了方便用戶(hù)瀏覽關(guān)注站點(diǎn)的空氣質(zhì)量狀況，可以添加或刪除所關(guān)注站點(diǎn)名稱(chēng)，用戶(hù)設置關(guān)注站點(diǎn)列表完成后，打開(kāi)程序后地圖上自動(dòng)顯示所關(guān)注站點(diǎn)及所在區域，同時(shí)提供查詢(xún)關(guān)注站點(diǎn)zui近的監測站點(diǎn)功能。

5)空氣質(zhì)量指數排名移動(dòng)端可以便捷的為環(huán)境管理人員提供服務(wù)，提供轄區內站點(diǎn)空氣質(zhì)量指數AQI時(shí)均值、日均值、月均值排名，顯示的內容包括排名名次、點(diǎn)位名稱(chēng)、空氣質(zhì)量指數AQI、首要污染等信息，顯示內容可以按照用戶(hù)需求進(jìn)行定制開(kāi)發(fā)。

6)關(guān)鍵詞查詢(xún)通過(guò)輸入關(guān)鍵詞即可搜索到相對應的監測點(diǎn)，用來(lái)顯示實(shí)時(shí)數據，包括6項監測因子實(shí)時(shí)濃度值、空氣質(zhì)量指數AQI、首要污染物、空氣質(zhì)量指數級別等信息，信息以列表形式展示。