市級環(huán)境保護監(jiān)測站空氣質量網(wǎng)格化
1、總體設計
系統(tǒng)設計遵循技術*進、功能齊全、性能穩(wěn)定、節(jié)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。通過對環(huán)境空氣質量自動監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)平臺工作的內容及專業(yè)技術進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，參照相關國家標準和部門頒布標準，遵照超前性和客觀性相結合，信息技術和自動化技術相結合，現(xiàn)代技術和急促設施改造相結合，以及*進性與經(jīng)濟性相兼顧，管理手段與應用效果相兼顧的指導思想，zui終設計并開發(fā)了該套縣級環(huán)境空氣質量網(wǎng)絡化質控平臺。在系統(tǒng)開發(fā)中，綜合運用了計算機自動控制技術、計算機網(wǎng)絡技術、通訊技術、GIS開發(fā)技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、數(shù)據(jù)庫技術等。
2、設計原則
（1）*進性
采用當前成熟且*進的技術，保持系統(tǒng)硬件、軟件、技術方法和數(shù)據(jù)管理的*進性，保證系統(tǒng)建成后再技術層次上5～8年內不落后。同時具有較強的可移植性、可重用性，在將來能迅速采用技術，以長期保持系統(tǒng)的*進性。
（2）可靠性
以可靠成熟的軟件產(chǎn)品為基礎，結合具體需求進行配置、定制和二次開發(fā)的方式進行實施，保證有效縮短項目實施時間，降低項目實施的風險。系統(tǒng)應能夠支持較大并發(fā)用戶同時進行瀏覽、操作等與數(shù)據(jù)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，能通過快速的應急處理，實現(xiàn)故障修復，保證數(shù)據(jù)的完整性，避免丟失重要數(shù)據(jù)。系統(tǒng)具有較強的應變能力和容錯能力，確保系統(tǒng)在運行時反應快捷。安全可靠。
（3）安全性
系統(tǒng)安全是系統(tǒng)穩(wěn)定運行至關重要的因素，本系統(tǒng)采用如下安全機制：?應用服務器應部署在安全防護等級二級以上的機房。?軟件采用數(shù)字認證技術實現(xiàn)嚴格的權限控制，未授權人員無法登陸系統(tǒng)或進行相應操作。桌面端和移動端均采用數(shù)據(jù)證書進行網(wǎng)絡安全認證，以便保證數(shù)據(jù)操作及傳輸?shù)认嚓P環(huán)節(jié)的安全。?采用身份識別技術，保護系統(tǒng)配置和注冊的服務不被非授權請求訪問。?對系統(tǒng)重要數(shù)據(jù)進行加密，確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性和保密性。?軟件采用強大的日志功能，記錄用戶的各種重要操作和系統(tǒng)的異常信息。
（4）擴展性
隨著系統(tǒng)長期的使用，數(shù)據(jù)量會逐步增大，各地信息化程度越來越高以后，訪問壓力也可能逐步增大，因此需要系統(tǒng)在設計時就考慮良好的可擴展性，能夠支撐將來擴容的需求，能夠以較小的代價升級系統(tǒng)，提升系統(tǒng)支撐能力。軟件系統(tǒng)的建設能夠適應不斷發(fā)展的業(yè)務需求，能夠靈活擴充，提供系統(tǒng)功能進一步擴大的基礎技術支撐。
（5）易用性
系統(tǒng)具有*的、友好的客戶化界面，易于使用和推廣，并具有實際可操作性，使用戶能夠快速地掌握系統(tǒng)的使用。除特殊的、必須的應用外，用戶終端全部采用瀏覽器的方式?快速部署：可以再zui短的時間里，進行應用結構和功能的定義、設計、實現(xiàn)。?零客戶端維護：除特殊的、必須的應用外，整個系統(tǒng)采用B/S結構，所有的數(shù)據(jù)及應用都統(tǒng)一在服務器端維護，用戶端只要支持瀏覽器就可以完成全部操作。?操作簡便：采用成熟的產(chǎn)品和*進的系統(tǒng)設計理念，同時應用設計遵循簡單實用的原則，做到對操作人員、使用人員zui低的技術門檻，簡單培訓就可以進行操作。?系統(tǒng)易于維護:使用該系統(tǒng)如同使用IE瀏覽器一樣容易，且易于系統(tǒng)管理員維護。
（6）可維護性?
本系統(tǒng)采用插件化、面向服務的設計體系，使系統(tǒng)有適應業(yè)務不斷變化的能力，易于調整、擴充和組合，zui大限度滿足業(yè)務要求。選用符合標準的通信協(xié)議和設備技術參數(shù)，使系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、操作平臺之間的相互依賴減至zui小，保證沒有單點故障，提供完整的應急預案和恢復預案。?本系統(tǒng)采用集群配置，并且確?？蛻舳四軌蛲该髟L問集群。同時本系統(tǒng)還采用容錯或容災配置，對系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障有處理預案，并有必要的技術手段支持。?
在系統(tǒng)預期的壽命周期內，可以升級和修改，以滿足操作和技術變化的需要；售后服務體系要確保系統(tǒng)在規(guī)定的使用壽命周期內能連續(xù)運行。
3、設計依據(jù)系統(tǒng)建設嚴格執(zhí)行系統(tǒng)的標準化和規(guī)范化，以保證信息系統(tǒng)工作過程的規(guī)范化和信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)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》?
《大氣污染防治行動計劃》（國發(fā)〔2013〕37號）?
《大氣污染防治目標責任書》?《國家環(huán)境保護“十二五"科技發(fā)展規(guī)劃》（環(huán)發(fā)〔2011〕63號）《關于開展環(huán)境保護重點城市環(huán)境空氣質量預報工作的通知》（環(huán)發(fā)〔2000〕231號）?
《污染源自動監(jiān)控管理辦法》（國家環(huán)保總局令第28號）?
《國控重點污染源自動監(jiān)控能力建設項目建設方案》（國家環(huán)?？偩趾痆2007]241號?《污染源在線自動監(jiān)控信息傳輸、交換技術規(guī)范》（HJ/T355-2007）?
《環(huán)境空氣質量標準》（GB 3095-2012）?
《污染源在線自動監(jiān)控（監(jiān)測）系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標準》（HJ/T212-2005）?
《環(huán)境污染源在線自動監(jiān)控信息傳輸、交換技術規(guī)范》（HJ/T352-2007）?
《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）
4、建設內容
環(huán)境空氣質量自動監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)平臺是指環(huán)境保護部門通過通信傳輸線路與自動監(jiān)控設備鏈接，用于對環(huán)境空氣質量實施自動監(jiān)控的軟件和硬件，硬件主要包括子站數(shù)采儀、子站VPN、子站交換機、數(shù)據(jù)庫服務器、VPN、機柜等。軟件部分包括數(shù)據(jù)審核處理系統(tǒng)、大氣在線監(jiān)測系統(tǒng)、環(huán)境地理信息系統(tǒng)、手機APP。
4.1 數(shù)據(jù)審核處理
系統(tǒng)數(shù)據(jù)審核處理系統(tǒng)的建設主要為實現(xiàn)縣級監(jiān)測中心數(shù)據(jù)資源的管理。根據(jù)信息管理運行的方式與特點，系統(tǒng)的功能應該滿足監(jiān)測數(shù)據(jù)的審核、處理、查詢、統(tǒng)計、分析等等。數(shù)據(jù)綜合管理平臺的應用能夠為環(huán)境部門進行環(huán)境空氣質量綜合管理、環(huán)境規(guī)劃、決策分析提供支持。數(shù)據(jù)審核處理系統(tǒng)通過利用大型關系型數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)安全、*性和分布式處理等方面的優(yōu)勢，將常規(guī)6參數(shù)、氣象五參數(shù)等數(shù)據(jù)集中起來，使用戶通過單一界面就可以方便的管理、查詢、分析大量的環(huán)境數(shù)據(jù)，從而簡化環(huán)境數(shù)據(jù)管理的難度，提高環(huán)境數(shù)據(jù)管理水平。系統(tǒng)建設遵循《環(huán)境數(shù)據(jù)庫設計與運行管理規(guī)范》相應要求。采用Web Service數(shù)據(jù)訪問技術、ETL數(shù)據(jù)加工分析技術等整合環(huán)境質量監(jiān)測各項數(shù)據(jù)，并通過對數(shù)據(jù)的整理、加工、分析，提取綜合、有效的環(huán)境數(shù)據(jù)結果，為環(huán)境質量數(shù)據(jù)的發(fā)布提供支撐，為環(huán)境管理決策提供數(shù)據(jù)支持。
數(shù)據(jù)審核處理系統(tǒng)采用四層設計，主要有標準層、審核處理層、數(shù)據(jù)庫層、服務層。在標準層采用《環(huán)境空氣質量標準》（GB3095-2012）、《環(huán)境空氣質量評價技術規(guī)范（試行）》以及《環(huán)境空氣質量指數(shù)（AQI）技術規(guī)定（試行）》等規(guī)范或標準文件，并符合市級傳輸協(xié)議的相關標準，按照新標準和評價技術規(guī)范的要求，實現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)評價的標準化和規(guī)范化，通過這些標準和規(guī)范的制定，系統(tǒng)就能夠實現(xiàn)各個層面的良好交流。審核處理層主要實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的審核和處理。數(shù)據(jù)審核的方式主要有兩種：自動審核和人工復審。數(shù)據(jù)處理主要是對采集上來的數(shù)據(jù)進行匯總、集成、日均值修約等等，合格后才能入庫，保證上報的監(jiān)測數(shù)據(jù)的代表性和準確性。數(shù)據(jù)庫層主要用于元數(shù)據(jù)、基礎數(shù)據(jù)的存儲和管理等功能，對于已經(jīng)建設空氣自動監(jiān)測管理數(shù)據(jù)庫的縣來說，保持現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫管理體系，在現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫管理體系作進一步開發(fā)，作好與省、市級數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的借口與數(shù)據(jù)交換功能，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要功能包括建庫管理、數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)查詢輸出、數(shù)據(jù)維護管理、代碼維護、數(shù)據(jù)庫安全管理、數(shù)據(jù)庫備份恢復、數(shù)據(jù)庫外部接口等，是數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)庫建立和維護的主要工具，也是在系統(tǒng)運行過程中進行原始數(shù)據(jù)處理和查詢的主要手段
(1)、元數(shù)據(jù)庫元數(shù)據(jù)是關于數(shù)據(jù)的描述性數(shù)據(jù)信息，大量地反映數(shù)據(jù)集自身的特征規(guī)律，方便于用戶對數(shù)據(jù)集的準確、高效與充分的開發(fā)與利用。通過元數(shù)據(jù)可以檢索、訪問數(shù)據(jù)庫，可以有效利用計算機的系統(tǒng)資源。
(2)、配置數(shù)據(jù)庫配置數(shù)據(jù)庫主要是針對數(shù)據(jù)庫所支撐的各個平臺的相應系統(tǒng)配置做數(shù)據(jù)支撐，如：系統(tǒng)的后臺管理模塊等。
(3)、基礎數(shù)據(jù)庫基礎數(shù)據(jù)庫存儲空氣質量監(jiān)測點基礎信息等，是其業(yè)務模塊運行的基礎，系統(tǒng)提供功能對這些基礎信息進行管理維護，保證基礎數(shù)據(jù)在整個業(yè)務系統(tǒng)中的*性和準確性，避免基礎數(shù)據(jù)前后不*造成的系統(tǒng)功能異常。
(4)、業(yè)務數(shù)據(jù)庫根據(jù)國標的相關要求以及業(yè)務系統(tǒng)相對應標準搭建，在確保數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)標準化，采用標準編碼，使進入數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)格式共享，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)從技術上可*交互。對空氣質量在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進行整合，形成統(tǒng)一的空氣質量監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，為數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)的實時發(fā)布提供基礎支撐。在數(shù)據(jù)服務層主要有數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計分析以及AQI日報自動生成這些功能，通過Web Service接口與數(shù)據(jù)庫相連。
1）自動審核在數(shù)據(jù)傳輸過程中，針對各項數(shù)據(jù)上報類型和規(guī)范要求，可以預定義數(shù)據(jù)校驗規(guī)則，有效保證數(shù)據(jù)質量，自動審核能夠基于《國家空氣監(jiān)測網(wǎng)監(jiān)測數(shù)據(jù)標識體系》對異常數(shù)據(jù)進行篩選剔除，能夠對離群數(shù)據(jù)和PM10、PM2.5倒掛數(shù)據(jù)進行篩選剔除。對數(shù)據(jù)項有效值的上、下限以及表達格式按規(guī)范進行設置；監(jiān)測項目的數(shù)值間邏輯關系也是審核的重點，進一步校對數(shù)據(jù)的合理性和準確性。當上述審核過程中未出現(xiàn)異常情況，則數(shù)據(jù)審核通過并即可入庫，整個檢驗審核過程由系統(tǒng)程序完成，接收數(shù)據(jù)時通過采用CRC校驗等多種方式，避免了數(shù)據(jù)錄入時的很多錯漏狀況。對于任何的標記或剔除操作，系統(tǒng)自動記憶，作為日志備查。
2）人工復審在自動審核的過程中，系統(tǒng)按照設定程序進行數(shù)據(jù)質量的審核，但由于缺乏對整個運行平臺宏觀掌控，可能會將無效數(shù)據(jù)標識為有效數(shù)據(jù)，或將有效數(shù)據(jù)標識為無效數(shù)據(jù)。人工復審就是要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的第二次過濾和篩查，通過對分析儀的運行狀態(tài)、子站維護情況、數(shù)采情況、網(wǎng)絡等信息的了解，來確定自動審核數(shù)據(jù)的客觀性和準確度，對自動審核未做標識的無效數(shù)據(jù)記為無效并說明無效原因，對自動審核誤標識的數(shù)據(jù)，要將其還原為有效數(shù)據(jù)并按審核技術要求進行修約，對數(shù)據(jù)審核操作進行詳細記錄，包括審核人、審核時間、審核的監(jiān)測項目、審核所采取的操作等。人工復審時整個數(shù)據(jù)審核過程中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、無效數(shù)據(jù)審核為有效、有效數(shù)據(jù)審核為無效、負值與零值數(shù)據(jù)的處理四部分。
數(shù)據(jù)*性檢查
數(shù)據(jù)*性檢查要求待上報的數(shù)據(jù)與市站、省站的數(shù)據(jù)*。進入檢查界面后，點擊“*性檢查"，可以查看當日數(shù)據(jù)的缺失情況，若本地數(shù)據(jù)或總站數(shù)據(jù)有缺失，需要進行數(shù)據(jù)回補操作，下達數(shù)據(jù)回補指令后，系統(tǒng)將自動向本地缺數(shù)平臺進行數(shù)據(jù)回補，對于市、省站數(shù)據(jù)的回補操作，要在下發(fā)回補指令之前對市、省站回補IP地址進行配置，該地址主要用于本地向子站數(shù)采下發(fā)遠程回補指令向總站數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)回補，只有完成了所有的回補操作并等待所有缺失數(shù)據(jù)回補完成后，才可以進行審核數(shù)據(jù)的下一步操作。
無效數(shù)據(jù)審核
對于某個站點預審核后的無效數(shù)據(jù)，查看依據(jù)國家數(shù)據(jù)平臺軟件對無效數(shù)據(jù)自動標識相關要求和標準對應的標識類型，結合實際情況逐個分析，比如：某站點PM2.5的13:00數(shù)據(jù)標記為PS，那么就要查看當天的站點維護日志該時刻是否確實做過PM2.5的跨度檢查操作，從而確定該標識數(shù)據(jù)的有效性。zui后，將判定為有效的數(shù)據(jù)重新標識為有效數(shù)據(jù)，完成無效數(shù)據(jù)的審核過程。
有效數(shù)據(jù)審核
系統(tǒng)自動審核可能會將部分無效數(shù)據(jù)判定為有效，這就需要審核人員充分了解站點的運行情況，通過經(jīng)驗以及與其他時段數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)的對比等方法來仔細甄別出未標識的無效數(shù)據(jù)，實例：某一時段的SO2校準操作過程未做標識，那么這一時段的數(shù)據(jù)出現(xiàn)了明顯高于其他時段或歷史數(shù)據(jù)水平的情況，那么該數(shù)據(jù)就該判定為無效數(shù)據(jù)。對于未標識的無效數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)審核為無效的操作過程。
零負值數(shù)據(jù)處理
因儀器設備故障、運行不穩(wěn)定、監(jiān)測質量不受控或者空氣質量較好條件下氣態(tài)污染物的濃度相對較低時，致使監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)零負值的情況時有發(fā)生。系統(tǒng)自動審核過程會將所有的零負值標識為無效數(shù)據(jù)，容易出現(xiàn)日報中某個污染物有效樣本不足的情況，以致影響了數(shù)據(jù)的采集率。因此需要人工復審所有的零負值數(shù)據(jù)，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(wěn)定、監(jiān)測質量不受控的情況，就要依據(jù)修約規(guī)則將零負值數(shù)據(jù)還原為有效數(shù)據(jù)。
3）AQI日報自動生成系統(tǒng)根據(jù)《環(huán)境空氣質量評價技術規(guī)范(試行)》(HJ 663-2013)自動生成相關日、周、月、季和年報，并能夠以word、excel、PDF的形式導出。
4.2 大氣在線監(jiān)測系統(tǒng)
大氣在線監(jiān)測系統(tǒng)主要作用是采集、存儲、處理、審核、統(tǒng)計、分析、展示SO2、NO2、O3等氣體分析儀和PM2.5、PM10粉塵分析儀等的實時環(huán)境空氣質量原始監(jiān)測數(shù)據(jù)，其工作原理是：傳感器和分析儀將多路測試信號按序通過接口協(xié)議進入無線通訊節(jié)點設備DVR的獨立（DTU）傳輸通道，經(jīng)避雷處理后輸入到單元內數(shù)據(jù)采集器，采集器將采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過無線數(shù)據(jù)傳輸終端通過 TCP/IP 網(wǎng)絡傳入到大氣在線監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)按照《國家空氣監(jiān)測網(wǎng)子站監(jiān)測數(shù)據(jù)報送傳輸協(xié)議》規(guī)定的內容接收和存儲子站上傳的監(jiān)測數(shù)據(jù)，將接收到的數(shù)據(jù)進行解析、存儲、處理、審核及上傳等處理工作，以及在平臺上進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析和展示。
系統(tǒng)負責市、縣內所有空氣質量監(jiān)測站點的實時數(shù)據(jù)接收、處理、審核、展示等工作，數(shù)據(jù)的審核、處理遵循《環(huán)境空氣質量標準》（GB3095-2012）、《環(huán)境空氣質量評價技術規(guī)范（試行）》、《環(huán)境空氣PM2.5和PM10自動監(jiān)測有關問題的技術規(guī)定（試行）》以及《環(huán)境空氣質量指數(shù)（AQI）技術規(guī)定（試行）》等規(guī)范或標準文件，并符合市級傳輸協(xié)議的相關標準，按照新標準和評價技術規(guī)范的要求，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)評價的標準化和規(guī)范化，實時數(shù)據(jù)經(jīng)過審核后才可用于評價及上報，系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)自動審核、人工修正、分段審核、檢出限控制功能，審核后的結果自動上報給市、省級監(jiān)測站，保證數(shù)據(jù)上報的準確性和*性。
能實現(xiàn)對大范圍內多源、多種類環(huán)境要素質量進行自動連續(xù)在線的實時接收、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(jiān)測數(shù)據(jù)在線接收的同時，具備1點多發(fā)功能，向市級監(jiān)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(shù)據(jù)實時發(fā)送，同時通過VPN網(wǎng)絡向總站、省站等多級、多個環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控中心轉發(fā)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，并與其它職能部門的物聯(lián)網(wǎng)平臺對接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的互聯(lián)共享
系統(tǒng)基于市縣級環(huán)境監(jiān)測站現(xiàn)有監(jiān)測設備及業(yè)務系統(tǒng)的實際需求設計，充分利用已有的軟硬件系統(tǒng)及相關數(shù)據(jù)，對已有的支撐性應用軟件系統(tǒng)通過系統(tǒng)集成或數(shù)據(jù)接口的方式將其納入本系統(tǒng)并提供良好的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)接口，便于數(shù)據(jù)實時更新和系統(tǒng)間的平滑應用。\
數(shù)據(jù)的上傳將嚴格按照《污染源在線自動監(jiān)控(監(jiān)測)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標準》（HJ/212-2005）和《污染源在線自動監(jiān)控（監(jiān)測）數(shù)據(jù)采集傳輸儀技術要求》（HJ 477－2009）以及《山西省污染源監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和傳輸協(xié)議》的相關規(guī)定，設定傳輸軟件程序，實現(xiàn)相關監(jiān)測數(shù)據(jù)向上級環(huán)保部門相應系統(tǒng)的自動上報功能，具備一點多傳功能，提供監(jiān)測數(shù)據(jù)定時上傳、自動補傳功能，并可以自由設置數(shù)據(jù)上傳點和上傳時間間隔。
系統(tǒng)與現(xiàn)有國家、省、市平臺接收軟件可實現(xiàn)對接，可同時向國家、省、市、縣環(huán)保業(yè)務部門和多級、多個環(huán)境監(jiān)控中心轉發(fā)原始環(huán)境自動監(jiān)測數(shù)據(jù)，系統(tǒng)中數(shù)據(jù)在向上傳輸?shù)耐瑫r，可將現(xiàn)場的原始數(shù)據(jù)自動存儲在本地數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)備份功能。在現(xiàn)場數(shù)據(jù)遭到破壞的情況下，直接調用備份數(shù)據(jù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)恢復功能。系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)包時采用CRC校驗等多種校驗方式，確保了上傳的實時數(shù)據(jù)的準確性。
實現(xiàn)各監(jiān)測站點實時環(huán)境質量發(fā)布（含評價時段、監(jiān)測點位置信息、各污染物濃度及空氣質量分指數(shù)、空氣質量指數(shù)、首要污染物及空氣質量級別等信息），并可根據(jù)各監(jiān)測點各項污染物實時濃度的不同對底圖進行渲染展示，同時，并采用多種形式例如列表、地圖、表格等展示。本系統(tǒng)*采用B/S結構，客戶端無需安裝、無需配置任何軟件，通過瀏覽器就可以實現(xiàn)全部操作；瘦客戶端設計，無需在客戶端下載任何插件，可以使得系統(tǒng)在窄帶網(wǎng)絡上運行流暢。
本系統(tǒng)實現(xiàn)將GIS技術應用到環(huán)境質量在線監(jiān)測的管理，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和環(huán)境質量在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的深度融合。建立環(huán)境質量監(jiān)測空間數(shù)據(jù)庫一體化的編碼方案，實現(xiàn)環(huán)境質量信息的綜合管理。將各種環(huán)境質量監(jiān)測因子與電子地圖融合在一起，用戶通過簡單地在地圖的點擊可以直接顯示區(qū)域范圍內監(jiān)測點監(jiān)測數(shù)據(jù)等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的綜合查詢與分析。
結合地理信息系統(tǒng)（GIS）對空氣質量監(jiān)測信息（位置信息、各項污染物實時濃度、空氣質量分指數(shù)等）進行更直觀的展示。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量監(jiān)測點位信息的增加、刪除、修改等。
AQI數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)基于GIS系統(tǒng)，實現(xiàn)實時環(huán)境空氣質量指數(shù)（AQI）發(fā)布，并可根據(jù)各監(jiān)測點各項污染物實時濃度的不同對底圖進行渲染展示，同時，并采用多種形式例如列表、地圖、表格等展示。系統(tǒng)建設充分考慮可拓展性原則，為未來數(shù)據(jù)接入預留足夠的接口，在不用對系統(tǒng)做任何更改的情況下，可以自由增加監(jiān)測站點數(shù)據(jù)資源，能夠與擴展的監(jiān)測站點進行無障礙對接。系統(tǒng)建設完成后，具有以下功能特點：
1)數(shù)據(jù)采集
人工設置一定的數(shù)據(jù)接收時間間隔后，系統(tǒng)自動按照設定的接收頻率采集各類監(jiān)測數(shù)據(jù)，包括分鐘、小時監(jiān)測數(shù)據(jù)以及狀態(tài)數(shù)據(jù)、設備參數(shù)等，過程中無需人工干預，全天自動采集。
2)數(shù)據(jù)存儲
系統(tǒng)接收實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的同時，將采集的大量數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲到本地數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)備份功能，保障系統(tǒng)的安全運行，以及各種系統(tǒng)故障的及時排除和數(shù)據(jù)庫的及時恢復。
3)分段審核
數(shù)據(jù)審核過程支持分段審核，審核人員在審核小時值時，可隨時分段進行，便于發(fā)現(xiàn)連續(xù)出現(xiàn)的無變化的異常值，數(shù)據(jù)審核人員如果需要進一步查看數(shù)據(jù)有效性的時候，可查看該小時內的質控結果數(shù)據(jù)，作為審核的參考依據(jù)。
4)人工修正
在自動審核的過程中，系統(tǒng)無法識別處于有效范圍區(qū)間內的異常值，人工修正就是要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的第二次過濾和篩查，日報人員可以按國家的技術規(guī)范修改污染物的監(jiān)測值、標記位，修改時可以填寫“備注信息"對修改原因進行注釋，對于修改過的數(shù)據(jù)可以與原始數(shù)據(jù)進行對比查看，還可以還原原始數(shù)據(jù)。
5)數(shù)據(jù)上傳
實時監(jiān)測數(shù)據(jù)完成審核后，將通過傳輸網(wǎng)絡自動上傳到市、省級監(jiān)測平臺，保證數(shù)據(jù)審核結果的*性和準確性。傳輸網(wǎng)絡主要利用VPN網(wǎng)絡，用戶通過接入內部虛擬專網(wǎng)的方式與Internet進行隔離，可對整個數(shù)據(jù)傳送過程進行加密保護，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴?/p>
6)數(shù)據(jù)補傳
當網(wǎng)絡通訊中斷或設備故障等原因造成數(shù)據(jù)缺失時，系統(tǒng)將自動對子站數(shù)采系統(tǒng)下達遠程數(shù)據(jù)補傳指令，向相應的缺數(shù)平臺進行數(shù)據(jù)補傳，還可以對市、省級監(jiān)測站缺失數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)回補，只需要在系統(tǒng)上對總站數(shù)據(jù)回補IP地址進行簡單配置，本地就可以向子站數(shù)采下發(fā)遠程回補指令對總站數(shù)據(jù)庫進行補傳。
7)檢出限控制
因儀器設備故障、運行不穩(wěn)定或其他監(jiān)測質量不受控情況下出現(xiàn)的負值和低于檢出*，按相關技術規(guī)范對監(jiān)測值進行標記；在環(huán)境空氣均處于極低水平的條件下，部分儀器設備小時監(jiān)測結果出現(xiàn)負值或零值時，對于低濃度未檢出，取監(jiān)測儀器zui低檢出限作為監(jiān)測結果參加統(tǒng)計。
8)監(jiān)測點位GIS地圖在線顯示
系統(tǒng)內所有監(jiān)測點位按所屬行政區(qū)域進行歸類和展示，監(jiān)測點位圖標顏色按其當前空氣質量指數(shù)AQI表示顏色動態(tài)顯示，圖標上方注有具體的地理位置，方便用戶直觀、一目了然掌握各個行政區(qū)域內監(jiān)測點位的部署情況和空氣環(huán)境質量現(xiàn)狀，系統(tǒng)提供多種方式的地圖效果（矢量、衛(wèi)星、三維）來實時顯示空氣子站的位置和實時數(shù)據(jù)。
9)站點數(shù)據(jù)實時狀態(tài)查看
用戶點擊監(jiān)測點位圖標后系統(tǒng)自動顯示空氣質量指數(shù)AQI、站點地理位置、首要污染物、發(fā)布時間、各項監(jiān)測因子實時數(shù)據(jù)等信息，空氣質量指數(shù)AQI數(shù)值與表示顏色搭配顯示，直觀展示站點當前污染情況，監(jiān)測因子可以按照不同需求進行定制，顯示時間段分為實時狀態(tài)值、zui近一小時值、zui近24小時值等。
10)預警、日報通知
系統(tǒng)提供預警、日報通知功能，預警包括超標預警、斷線預警和異常值預警，在監(jiān)測數(shù)值超標、數(shù)據(jù)連接中斷和出現(xiàn)異常值時，自動給設定發(fā)送提醒信息，保證系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定運行，日報通知將轄區(qū)內各個行政區(qū)空氣質量指數(shù)日均值以短信形式發(fā)送給站點負責人或主管，讓環(huán)境管理者及時掌握環(huán)境空氣質量變化情況，在空氣質量惡化時*時間知道詳細信息。
11)數(shù)據(jù)圖表展示
數(shù)據(jù)展示支持折線圖、柱狀圖、表格等多種形式，展示的內容包括空氣質量指數(shù)和各項監(jiān)測因子濃度的分鐘值、小時值，方便用戶查看時間段內空氣質量變化趨勢和污染物濃度變化情況，同時可以進行監(jiān)測點位之間的各項參數(shù)的對比分析，用戶可以自主設定展示的時間區(qū)間，導出打印時支持選用JPG圖片、PDF、EXCEL、WORD文檔多種格式。
12)環(huán)境質量數(shù)據(jù)排名
針對相關環(huán)境管理部門以及用戶個性化定制需求，系統(tǒng)設置獨立排名系統(tǒng)，目前采用AQI（空氣質量指數(shù)），提供日排名、小時排名數(shù)據(jù)，用戶可以查詢當天排名信息和歷史數(shù)據(jù)，除了空氣質量指數(shù)AQI外，還列出了PM10、PM2.5、CO等監(jiān)測因子小時值、日均值、首要污染物、空氣質量類別等信息。
13)AQI實時報、日報自動生成
大氣在線監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)布平臺按照HJ633-2012環(huán)境空氣質量指數(shù)(AQI)技術規(guī)定要求，小時報時間周期為1小時，日報時間周期為24小時，時段為當日零點前24小時。發(fā)布的小時報數(shù)據(jù)的指標包括PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO的1小時平均，以及O3的8小時滑動平均數(shù)據(jù)和PM10、PM2.5的24小時滑動平均數(shù)據(jù)，日報指標包括各監(jiān)測站點的監(jiān)測站點信息、監(jiān)測因子濃度、空氣質量指數(shù)（AQI）、首要污染物、空氣質量指數(shù)類別以及空氣質量指數(shù)說明等信息。還有空氣質量監(jiān)測站點之間日報的單點、多點對比分析，導出打印時支持選用EXCEL、WORD文檔多種格式。
14)月報、年報發(fā)布
系統(tǒng)提供各類月報、年報報表自動生成功能，包括污染物參數(shù)月報表、子站日均濃度值月統(tǒng)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量變化情況和趨勢，月報、年報發(fā)布的指標包含監(jiān)測站點信息、6項參數(shù)的監(jiān)測因子濃度、主要污染物、空氣質量綜合指數(shù)等信息，數(shù)據(jù)輸出采用曲線圖、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)污染物來源分析
收集點位數(shù)據(jù)后，平臺對各項污染物統(tǒng)計值進行計算分析，初步建立點位污染源模型（當前采用方法為首要污染物比重餅狀圖解析），如果監(jiān)測點位條件允許，能夠實現(xiàn)現(xiàn)場采樣，則可以更加精確的進行污染物對比分析，通過各時間段污染物比重模型結合地區(qū)現(xiàn)狀來分析具體污染源和現(xiàn)場實際情況，并提供針對性治理方案。
16)設備監(jiān)控
具備對儀器運行狀況、數(shù)據(jù)采集狀態(tài)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡狀態(tài)進行自動故障診斷和報警的能力，通過在線實時監(jiān)控儀器運行狀況，實現(xiàn)對儀器全天候運行狀態(tài)和運行進度的全面感知，能夠對數(shù)據(jù)采集狀態(tài)、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡狀態(tài)異常情況進行自動故障診斷，并可以及時通過手機短信給預先設置的發(fā)送報警信息。
17)環(huán)境數(shù)據(jù)動態(tài)云圖
展示受地理位置、氣象條件、污染企業(yè)類型和數(shù)量等因素影響，區(qū)域間空氣質量及污染狀況具有不同程度的差別，系統(tǒng)基于各個區(qū)域內監(jiān)測數(shù)值實時以污染物濃度云圖形式渲染這種差別，云圖取每小時點位數(shù)值，顏色采用空氣質量指數(shù)AQI表示顏色，實現(xiàn)由“點"到“面"全面展示大范圍內空氣質量狀況。
18)空氣質量、氣象數(shù)據(jù)導出
系統(tǒng)提供空氣質量、氣象數(shù)據(jù)導出功能，用戶在設置時間類型、站點、時間段以后即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)導出，內容包括點位信息、數(shù)據(jù)更新時間、常規(guī)6參數(shù)濃度值、主要污染物、空氣質量指數(shù)AQI。其中數(shù)據(jù)有效率按照國家標準進行計算，分鐘值以后端數(shù)據(jù)傳輸判定為準，小時值以每小時收集45個分鐘值為準，日均值以每天收集22個小時值為準，其余時間區(qū)間以日均值有效天數(shù)為準。
19)站點管理
用戶在此模塊可以實現(xiàn)監(jiān)測點位信息的增、改、查、刪等基本操作，點位信息包括監(jiān)測點位名稱、地址、經(jīng)緯度、站點ID、所在區(qū)域名稱等內容，實現(xiàn)點位信息的動態(tài)管理，區(qū)域與編號為鎖定狀態(tài)，可自行配置名稱、經(jīng)緯度、排名、公開、掉線預警等選項。
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推送內容進行管理操作，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
一旦空氣質量狀況出現(xiàn)異常波動時，系統(tǒng)啟動超標報警。此功能中分數(shù)據(jù)上下限與預警上下限，數(shù)據(jù)上下限為數(shù)據(jù)有效性判定標準值，超過界限的則被判定為無效。預警上下限為當監(jiān)測因子不在設定值范圍內一定時間之后，則會發(fā)送預警短信。選擇站點便捷，將預警上下限設定臨界值，即可使用預警功能（0為默認）。
22)用戶管理
對于不同的角色設置相應權限管理，一個角色關聯(lián)了一套操作權限。系統(tǒng)共提供了三種操作權限。系統(tǒng)用戶：擁有系統(tǒng)的所有功能操作權限；管理用戶：擁有部分業(yè)務相關 的功能操作權限；普通用戶：只能進行系統(tǒng)中相關內容的查詢操作，實現(xiàn)不同級別操作人員對數(shù)據(jù)訪問范圍和數(shù)據(jù)讀寫性的嚴格控制，建立統(tǒng)一用戶管理平臺實現(xiàn)所有用戶的身份管理，包括用戶個人身份信息、角色信息、電子、個人賬號和密碼。
4.3 環(huán)境地理信息（GIS）系統(tǒng)
環(huán)境地理信息系統(tǒng)是在整合地理信息數(shù)據(jù)和環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎上，將傳統(tǒng)的靜態(tài)記錄以多樣化的地圖形式展現(xiàn)給用戶。通過地理信息系統(tǒng)的可視化地圖展示，實現(xiàn)大氣監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)布平臺和手機APP按地理位置進行顯示和查詢，可以幫助環(huán)保部門工作人員直觀地獲取環(huán)境要素的空間分布，以及各要素間的空間關系等信息。
本項目地圖采用開源地圖數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可在線調用地圖接口，地圖矢量數(shù)據(jù)*依照地圖的矢量數(shù)據(jù)。在GIS系統(tǒng)前端界面上，顯示各監(jiān)測、監(jiān)控點位置分布狀況，并對各監(jiān)測監(jiān)控點實施監(jiān)控，實現(xiàn)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時刷新、臨界提示、超標報警。實時調用刷新現(xiàn)在在線監(jiān)控監(jiān)測數(shù)據(jù)。用戶可以通過空氣質量的查詢定位后，直接查看大氣質量相關的監(jiān)測數(shù)據(jù)。
GIS用戶通過部署一個集中式的GIS服務器在大型組織之內以及Internet的用戶之間發(fā)布和共享地理信息。服務端的GIS軟件適用于任何集中執(zhí)行GIS計算，并計劃擴展支持GIS數(shù)據(jù)管理和空間處理的場合。除了為客戶端提供地圖和數(shù)據(jù)服務，GIS服務器還在一個共享的中心服務器上支持GIS工作站的所有功能，包括制圖，空間分析，復雜空間查詢，高級數(shù)據(jù)編輯，分布式數(shù)據(jù)管理，批量空間處理，空間幾何完整性規(guī)則的實施等等。
本著“全局性，時效性，智能化"的原則歸納出包括環(huán)保部門基礎地理信息數(shù)據(jù)庫建庫、相關專題數(shù)據(jù)庫建庫、空間數(shù)據(jù)庫管理、業(yè)務數(shù)據(jù)庫管理、專題統(tǒng)計分析等。依據(jù)業(yè)務流程和實際的應用需要，環(huán)境地理信息系統(tǒng)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態(tài)配置，做到既滿足標準化，又能適應今后的變化。按照相關標準來實施開發(fā)系統(tǒng)，初步完善基礎數(shù)據(jù)庫建設，實現(xiàn)大氣質量監(jiān)測工作的信息化和規(guī)范化。
a）空氣質量監(jiān)測工作業(yè)務為導向在系統(tǒng)中方便有效實現(xiàn)大氣質量監(jiān)測相關成果管理功能。在設計上充分考慮大氣質量監(jiān)測業(yè)務的需要，優(yōu)化管理模式，提高工作效率，提高空氣質量監(jiān)測管理水平。將專業(yè)技術和實際工作緊密結合在一起，zui終實現(xiàn)大氣質量監(jiān)測的信息化管理。
b）以實用為目標系統(tǒng)zui終的實用性是系統(tǒng)成敗的關鍵，為此在系統(tǒng)的開發(fā)過程中我們不斷的通過交流學習，從用戶的角度考慮問題，設計功能。并對系統(tǒng)原型進行典型用戶使用，進行系統(tǒng)的檢驗，反復征求意見來完善系統(tǒng)，當然這是一個長期的、不斷反復的過程，我們的目標是通過這樣的一個過程，zui終開發(fā)出一個能真正實用的、滿足用戶需要的系統(tǒng)。
（1）地圖基本操作?
全圖在任何狀態(tài)下，當點擊工具欄上按鈕，地圖自動縮小至全圖（zui小比例尺）的狀態(tài)。?地圖的放大、縮小、漫游能夠通過選擇工具來放大、縮小和平移地圖，改變地圖的中心和視野，可以進行局部放大和縮小。?漫游當點擊工具欄上圖標時，將激活地圖平移的功能，此時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，此操作不會引起對地圖的縮放。（2）大氣質量監(jiān)控點位置
在GIS系統(tǒng)前端界面上，顯示各監(jiān)測、監(jiān)控點位置分布狀況，并對各監(jiān)測監(jiān)控點實時監(jiān)控，實現(xiàn)臨界提示、超標預警。通過放大、縮小功能可以查看區(qū)域內所有監(jiān)控點部署情況，監(jiān)控點圖標顏色采用空氣質量指數(shù)AQI的表示顏色，地圖下方提供空氣質量等級區(qū)間條，方便用戶對比查看各個監(jiān)測點的空氣質量狀況。
（3）大氣質量監(jiān)測因子數(shù)據(jù)顯示
實現(xiàn)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時刷新、實時調用，用戶可以通過點擊監(jiān)控點圖標，直接查看空氣質量SO2、CO、O3、NO2、PM10、PM5以及氣象參數(shù)的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。系統(tǒng)利用GIS技術把大氣質量應用軟件構筑于污染源數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和圖形庫管理系統(tǒng)之上，提供具備空間信息管理、信息處理和直觀表達能力的應用。本項目環(huán)境地理信息系統(tǒng)預留二次開發(fā)端口，充分滿足后期平臺升級、功能完善的需要。
4.4 手機APP
手機版發(fā)布系統(tǒng)支持Android、IOS等主流的手機操作系統(tǒng)，系統(tǒng)界面簡潔、大方，易于操作。系統(tǒng)基于地理信息系統(tǒng)，實時發(fā)布各個監(jiān)測站點的PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO小時濃度值，以及O38小時的滑動平均值，PM10、PM2.5 24小時滑動平均值，并繪制過去24小時的濃度曲線圖。發(fā)布各監(jiān)測站點的監(jiān)測站點信息、環(huán)境質量AQI、首要污染物、環(huán)境質量指數(shù)類別、環(huán)境質量排名等信息，不僅可以查看實時數(shù)據(jù)，還可以查詢歷史數(shù)據(jù)。按照《HJ633-2012環(huán)境質量指數(shù)(AQI)技術規(guī)定》，根據(jù)環(huán)境質量AQI進行顏色標識。
1)實時數(shù)據(jù)顯示
打開應用程序進入主界面后，主界面可查看各個點位數(shù)據(jù)詳情，點擊不同監(jiān)測因子所在方格，同時可以對當前監(jiān)測點根據(jù)實際需要進行自由切換，下方折線圖則對應顯示其zui近24小時內污染因子變化情況，方便了解監(jiān)測因子的變化趨勢和規(guī)律，顯示的信息包括：
1、監(jiān)測點位描述：名稱、時間、空氣污染程度（優(yōu)、良好、輕度污染、中毒污染、重度污染）、實時溫度、當前時段（白天/晚上）；
2、小時濃度均值：包括PM2.5、PM10、 CO、SO2、O3、NO2、 AQI等。
2)歷史數(shù)據(jù)查詢
移動端在web端基礎上提供簡單的查詢功能，通過選擇監(jiān)測點名稱、始末時間、單站多參/多站單參、數(shù)據(jù)名稱多種形式查詢各項參數(shù)的時均值、日均值、月均值、年均值，查詢結果備注各項數(shù)據(jù)的污染程度（優(yōu)、良好、輕度污染、中度污染、重度污染），采用列表形式直觀展現(xiàn)。
3)GIS地圖顯示移動端點位狀況與web端同步，在地圖上顯示所有站點的實時數(shù)據(jù)，站點圖標根據(jù)空氣質量指數(shù)AQI顏色標識，用戶點擊站點圖標即可瀏覽到該點位的各項監(jiān)測因子濃度、空氣質量指數(shù)AQI等信息，還可以通過下拉菜單選擇數(shù)據(jù)名稱，實現(xiàn)所有監(jiān)測站點圖標顯示同一項參數(shù)信息，圖標根據(jù)監(jiān)測因子或參數(shù)的污染等級進行顏色標識。
4)站點關注此功能主要是為了方便用戶瀏覽關注站點的空氣質量狀況，可以添加或刪除所關注站點名稱，用戶設置關注站點列表完成后，打開程序后地圖上自動顯示所關注站點及所在區(qū)域，同時提供查詢關注站點zui近的監(jiān)測站點功能。
5)空氣質量指數(shù)排名移動端可以便捷的為環(huán)境管理人員提供服務，提供轄區(qū)內站點空氣質量指數(shù)AQI時均值、日均值、月均值排名，顯示的內容包括排名名次、點位名稱、空氣質量指數(shù)AQI、首要污染等信息，顯示內容可以按照用戶需求進行定制開發(fā)。
6)關鍵詞查詢通過輸入關鍵詞即可搜索到相對應的監(jiān)測點，用來顯示實時數(shù)據(jù)，包括6項監(jiān)測因子實時濃度值、空氣質量指數(shù)AQI、首要污染物、空氣質量指數(shù)級別等信息，信息以列表形式展示。
