一、大氣網格化在線監測總體設計
在整個系統的設計上，在保證效率的前提下，遵循技術*進、分配合理、功能齊全、性能穩定、節約成本的原則，綜合考慮施工、維護及使用操作等因素，預留發展、增加、改造、完善等因素的擴充余地，并有效融合標準化、模塊化、易用實用、性能優化、可靠穩定等特點。通過對多個監測平臺工作內容及專業技術的進一步的分析與研究，對比分析國內相關的研究成果和應用成果，并結合我國國情及相關部門的人員規劃，參照頒發的國家標準及文件，遵照超前性、實用性、客觀性相結合，信息技術和自動化技術相結合，以及*進性與經濟性相兼顧，管理手段與應用效果相兼顧的指導思想，zui終設計并開發了該套PC端與移動端配套使用、相互共存的大氣網絡化質控平臺。
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設計原則
2.1 *進性和成熟性原則
在系統設計時，將充分應用*進和成熟的技術，提出*進合理的功能規劃，保持系統軟硬件及技術方法、數據管理上的*進與成熟，使系統具有較高性能，符合當今技術的發展方向，符合未來的發展趨勢；同時保證系統具有較強的可移植性、可重用性，以便在將來能迅速采用技術，長期保持系統的*進性。
2.2 可靠性和穩定性原則
以可靠成熟的軟件產品為基礎，結合具體需求進行配置、定制和二次開發的方式進行實施，系統各環節具備故障分析與恢復和容錯的能力，降低風險，以保證項目穩定實施。系統支持多個客戶端（包括移動端和PC端）同時瀏覽、編輯、推送、上傳等與數據庫的交互式操作；當意外事件發生時，能通過快速的應急處理，實現故障修復，保證數據的完整，避免了重要數據的丟失。
2.3 安全性和保密性原則
系統的安全性和保密性是系統穩定運行的至關重要因素，因為既要考慮信息資源的充分共享，又要考慮信息的保護和隔離，所以系統在各個層次對訪問都進行了控制，將用戶劃分為多個角色并設置了嚴格的操作權限，同時，利用日志系統、備份系統和完善的恢復策略將系統的安全性能和保密性能進一步提升。
2.4 可擴展性和易維護性原則
設計系統時要有一定的前瞻性，需要充分考慮系統升級、修改、擴容、擴充和維護等的可行性，因為隨著系統長期的使用，數據量也會逐步增加，因此軟件系統的建設要能夠適應不斷發展的業務需求，能夠靈活擴充、易于調整，并以較小的代價升級系統，zui大限度的滿足業務的需求。
本系統采用插件化、面向服務的設計體系，選用符合國際標準的通信協議和設備技術參數，使系統的硬件系統、軟件系統、操作平臺之間的相互依懶減至zui小，提供完整的應急預案和恢復預案。同時，系統還采用容錯或容災配置，對系統可能出現的故障備有完善的處理預案，并配有必要的技術手段支持。
2.5 經濟性和易用性原則
系統具有較好的性價比，設計面向實際，注重實效，堅持實用，充分合理利用現有設備和信息資源，幫助用戶節省投資；同時，系統具有*的、友好的客戶化界面，遵循簡單實用的原則，操作簡便，易于使用和推廣，使用戶能夠快速的掌握方法，無論是PC端用戶還是移動端用戶都能有一個良好的人機交互體驗。
2.6 機動性和靈活性原則
作為需要為現場執法任務提供服務的系統平臺，機動性和靈活性也是不可少的原則，運用PC端與移動端相結合的設計，分工合作，在保證安全性的基礎上，提供一定的共享、交互功能。
面對突發事件，移動端用戶能夠*時間趕赴現場，有效采集*手資料并分享上傳至PC端，為輔助決策提供依據支撐。
三、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〔2013〕37號）
《大氣污染防治目標責任書》
《國家環境保護“十二五"科技發展規劃》（環發〔2011〕63號）
《關于開展環境保護重點城市環境空氣質量預報工作的通知》（環發〔2000〕231號）
《污染源自動監控管理辦法》（國家環?？偩至畹?8號）
《國控重點污染源自動監控能力建設項目建設方案》（國家環?？偩趾痆2007]241號
《污染源在線自動監控信息傳輸、交換技術規范》（HJ/T355-2007）
《環境空氣質量標準》（GB 3095-2012）
《污染源在線自動監控（監測）系統數據傳輸標準》（HJ/T212-2005）
《環境污染源在線自動監控信息傳輸、交換技術規范》（HJ/T352-2007）
《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）
大氣網格化在線監測建設內容
大氣網格化平臺是指環境保護相關部門通過通信傳輸線路與自動監控設備鏈接，用于對環境空氣質量等監測項目實施自動監控的軟件和硬件，硬件主要包括子站數采儀、子站VPN、子站交換機、數據庫服務器、VPN、機柜等；軟件部分包括兩個平臺，PC端平臺和移動端平臺。
4.1 平臺整體規劃
根據大氣網格系統建設的總體目標及任務要求，系統劃分為2 個平臺，共包含10個子系統（信息管理子系統、任務管理子系統、移動辦公終端、考核評價子系統、統計分析子系統、用戶/權限管理子系統、運維管理子系統、地理位置服務子系統、發布系統、環境移動執法子系統），其體系結構如圖所示。
4.2 信息管理子系統
信息管理子系統是大氣網格平臺的核心模塊之一，它攘括了平臺中所有監測類型的小系統，如微型空氣站系統、油煙監測系統，揚塵監測系統等，每個小系統中又包含數據采集、數據查詢、站點排名、數據修約、超標排名、預報預警等多種功能，為環境管理者對環境空氣質量變化情況的掌握提供了便利條件。
系統建設充分考慮可拓展性原則，為未來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數據資源，能夠與擴展的監測站點進行無障礙對接。系統建設完成后，具有以下功能特點：
（1）數據采集
人工設置一定的數據接收時間間隔后，系統自動按照設定的接收頻率采集各類監測數據，包括分鐘、小時監測數據以及狀態數據、設備參數等，過程中無需人工干預，全天自動采集。
（2）數據查詢
系統接收實時監測數據的同時，將采集的大量數據統一存儲到本地數據庫中，并實現數據備份功能，方便用戶根據實際需要進行歷史數據的查詢。
站點排名
系統可根據用戶的需求對接收的各站點的數值信息進行排名，包括各監測指標的小時區間、日區間等時間段的站點數據排名。
數據修約
系統傳輸過程中，針對各項數據進行自動審核，可以預定義數據校驗規則，有效保證數據質量，自動審核能夠基于《國家空氣監測網監測數據標識體系》對異常數據進行篩選剔除。對數據項有效值的上、下限以及表達格式按規范進行設置；監測項目的數值間邏輯關系也是審核的重點，進一步校對數據的合理性和準確性。
雖然在自動審核的過程中，系統按照設定程序進行數據質量的審核，但由于缺乏對整個運行平臺宏觀掌控，可能會將無效數據標識為有效數據，或將有效數據標識為無效數據。這時就需要進行人工復審，人工復審就是要實現數據的第二次過濾和篩查，通過對分析儀的運行狀態、子站維護情況、數采情況、網絡等信息的了解，來確定自動審核數據的客觀性和準確度，對自動審核誤標識的數據進行修約。數據修約需要對數據審核操作進行詳細記錄，包括審核人、審核時間、審核的監測項目、審核所采取的操作等。
（5）超標預警
超標排名和預警報警是系統平臺不能缺少的內容，一旦空氣質量狀況出現異常，監測數值出現波動時，系統自行啟動超標報警并對超過兩個以上的站點進行排名。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，超過界限的則被判定為無效。預警上下限為當監測因子不在設定值范圍內一定時間之后，則會自動給設定發送預警提醒信息，保證系統的正常、穩定運行。同時日報通知將轄區內各個行政區環境質量指數日均值以短信形式發送給站點負責人或主管領導，讓環境管理者及時掌握環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。
4.3 任務管理子系統
在任務管理子系統中管理員可以對任務進行編輯、下達、查詢等操作，也可查看任務的完成狀態，對任務進行分類，并根據重要程度和zui后完成時間進行排序。
同時，PC端平臺接收到的反饋、舉報或投訴等其他來源的信息，也能在*時間推送給相應的移動端執法人員，實現靈活、快捷、高速執法。
4.4 移動辦公終端
移動辦公終端是移動端信息的接收匯總點，包括移動端實時信息、執法信息、多項預警等功能。
4.4.1 實時信息
通過GIS系統、實時定位、軌跡回放等技術，系統自動對移動端執法人員上下班打卡以及工作時間的位置信息進行監管，另外可以通過定位校準執法所在具體位置，方便以后對環境質量的持續監管。
4.4.2 執法信息
接收執法人員上傳的現場執法照片及視頻，了解現場執法任務完成情況，了解限期整改、限期治理、處罰建議的后續情況，掌握環境監管的動態信息。
4.4.3 各項預警
通過系統設置，對執法任務過期、審批批復過期、許可證過期、許可證年檢過期、限期治理過程、限期整改過程、行政處罰過期未執行、處罰收費過期未繳等情況進行預警，方便對業務進行全面的管理。
4.5 考核評價子系統
根據移動端執法人員對任務完成數、任務完成率、管轄企業達標數、管轄企業達標率、信訪任務完成率等指標的量化，從工作質量和工作成效兩個方面，系統自動按照評價權值對其工作情況進行分析評價并自動輸出考核結果。
4.6 統計分析子系統
統計分析子系統是對各點位監測數據的統計與分析，經過算法運行生成數據模型，實現系統建模分析的關鍵功能；同時，統計支持根據原始值計算分鐘值、小時值、日報、月報、年報的功能。管理員可以通過該子系統查看選定點位在某時間段內的數據統計報表、分析圖（展示支持折線圖、柱狀圖、表格等多種形式）以及首要污染物來源，系統還支持導出打印功能。
4.7 用戶/權限管理子系統
用戶/權限管理子系統就是對用戶進行添加、編輯、刪除等管理。每個用戶都會設定對應的角色，系統對于不同的角色設置了相應權限管理，一個角色關聯了一套操作權限。系統用戶：擁有系統的所有功能操作權限；管理用戶：擁有部分業務相關的功能操作權限；普通用戶：只能進行系統中相關內容的查詢操作，實現不同級別操作人員對數據訪問范圍和數據讀寫性的嚴格控制，建立統一用戶管理平臺實現所有用戶的身份管理，包括用戶個人身份信息、角色信息、電子等，同時執法人員移動端平臺登錄的個人賬號和密碼也由此設定。
4.8 運維管理子系統
系統可以通過運維管理子系統實現實時監視在線監測儀器工作是否正常，數據上傳是否正常，從而清楚設備的運行狀況及運行進度，當前端數據采集設備或儀器出現故障時，系統自動提供報警信息方便站點負責人及時知曉，并采取相應的解決措施，保證系統的正常、穩定運行。
4.9 地理位置服務子系統
地理位置服務子系統是在整合地理信息數據和環境監測數據的基礎上，將傳統的靜態記錄以多樣化的地圖形式展現給用戶。通過地理位置服務子系統的可視化地圖展示，實現大氣網格化監測系統發布平臺和手機APP按地理位置進行顯示和查詢，可以幫助環保部門工作人員直觀地獲取環境要素的空間分布，以及各要素間的空間關系等信息。
在系統前端界面上，顯示各監測、監控點位置分布狀況，并對各監測監控點實施監控，實現在線監測數據的實時刷新、臨界提示、超標報警。實時調用刷新現在在線監控監測數據。用戶可以通過空氣質量的查詢定位后，直接查看與監測項目相關的監測數據。
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的用戶之間發布和共享地理信息。服務端的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合。除了為客戶端提供地圖和數據服務，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施等等。
本項目地圖采用baidu開源地圖數據，系統內所有監測點位按所屬行政區域進行歸類和展示，并通過系統配置經緯度計算坐標體系內所在位置顯示；地圖支持矢量、衛星、三維相互切換來展示監測儀器及移動端執法人員的位置。
4.10 發布系統
系統自動將接收到的實時監測數據上傳至移動端、PC端以及監測終端，方便相關人員的查看。PC端和移動端人員均可在界面首頁中點擊想要查詢的站點，即可得到實時信息，監測終端可在LED屏或設備自帶的可觸摸屏上直接查看。
4.11 環境移動執法子系統
環境移動執法子系統為手機版發布系統，是指智能手機客戶端程序和數據。系統支持Android、IOS等主流的手機操作系統，界面簡潔、大方，易于操作。系統結合地理位置服務子系統，實時發布各個監測站點的監測因子小時濃度值及滑動平均值，并自動繪制過去24小時的濃度曲線圖。發布各監測站點的監測站點信息、環境質量AQI、首要污染物、指數類別以及多項排名信息，不僅可以查看實時數據，還可以查詢歷史數據。按照《HJ633-2012環境質量指數(AQI)技術規定》，根據環境質量AQI進行顏色標識。
系統在智能手機里，安裝專門定制的程序，實現責任人實時定位，接收環境監督任務，環境管理現場業務的執行、監管，并通過系統將靈活表單、現場拍照、視頻等執法信息上傳，同時滿足對環境管理全覆蓋的信息以及常規法律、環保知識等信息的查詢功能。
