环境安全应急监测信息化平台软件系统平台设计方案

1、环境安全应急监测信息化平台软件系统平台设计方案1设计原则1.1业务横向、纵向一体化业务横向一体化是指在环保部门之间，系统通过面向服务的设计能同时支持总量控制、监察、执法、项目审批等任务。纵向一体化是在基地环保局、市局、省厅之间支持业务连续的办理，如区县建设项目审批后，可把业务传递到市局的业务总线上，驱动市局领导审批。通过横向、纵向一体化的支持，打破原有的条块化的非连续的处理，提供了业务人员的办事效率。1.2全生命周期管理以业务单元为生命周期为主线，实现对业务单元从产生到销毁的全过程闭环管理。1.3流程可配置、业务平台化由于传统的信息系统建设是以单个应用为单位开发的，部分软件基础功能存在重复，无

2、法实现共享。建设的一体化业务平台应支持业务流程的可配置、可维护、可管理，为应用系统开发提供高效开发、配置、部署手段。1.4面向服务的架构紧紧围绕以面向服务为目的，充分分析用户需求，设计出稳定高效的应用服务足见。在设计中按照可持续性发展的原则，采用正确的策略、适当的技术和有效的措施确保系统的可伸缩性。1.5统计设计、个性应用实现对环境保护领域的统一管理和全网共享以及与部级信息的纵向连接，这样一些物理上分散的系统，必须坚持统一性原则。统一性表现在：统一规范统一标准统一接口统一的体系结构区县应用、面向角色的服务要有个性化，个性化表现在：流程可定制、可配置角色可授权页面可配置1.6开放性环保信息化是一

3、个长期的工作，因此项目所建系统能在数据、软件开发和相关借口方面应支持符合国际标准和业界标准的相关接口。在应用开发中，要使用相应国家标准。1.7易于维护、便于管理系统涉及在市区多级部门中运行，考虑区县的运行维护技术能力，系统要支持易于管理、便于维护；应支持信息中心管理人员远程配置、调试、升级等工作。1.8安全可靠环境保护业务中涉及多项机密信息，需要构建全方位的安全防护体系；此外还需要实现完善的运维管理，以确保系统安全稳定运行。1.11平战结合应用系统功能设计应兼顾日常工作和预警应急指挥的双重需要，实现平战结合。2系统平台总体建设思路2.1系统总体构架图2.2展现层为用户提供内容统一的、方式多样的

4、、界面个性化的模式与环保综合信息和服务进行互交访问。2.3应用层通过软件进行复杂的运算，实现包括PM2.5的源解析、噪声在线自动检测、恶臭在线自动检测、重点污染厂区三维展示、“PM2.5特征源谱库”收集建立等功能。2.4支撑平台支撑平台为应用系统提供多种公共的服务，将系统各类公用的服务功能按照一定的形式进行封装，形成独立的子模块，各子模块对外提供可供访问的服务接口，对内则通过相应的机制形成一体化的基本服务层，为各应用系统提供各类通用的支持。主要服务包括“环境保护数据中心”和“GIS服务平台”。2.5运行环境为信息平台运行的提供基本支撑。由于系统是分布部署，所以各节点都有自己独立的运行环境。运行

5、环境主要包括：计算设备，操作系统，网络与安全系统。网络与安全依靠AA环保局以建成项目（一期）的网络系统，项目（二期）不再新增网络系统与安全设备。2.6关键技术路线（一）主体应用技术架构遵循J2EE规范、SOA与ESB架构基于环保业务综合门户进行应用的设计和实现，采用J2EE应用服务器搭建应用。基于J2EE技术标准，支持跨平台应用J2EE技术提供了一个基于构件的方法来设计、开发、装配和部署企业级应用程序。J2EE平台提供了一个多层结构的分布式的应用程序模型，该模型具有重用构件的能力、基于扩展标记语言（XML）的数据交换、统一的安全模式和灵活的事务控制，支持跨平台应用。系统必须基于J2EE架构技术

6、进行开发。 基于面向服务（SOA）架构目前SOA架构己逐渐成为企业应用的主流技术，存在性能和复杂性等问题也得到极大改善，同时SOA架构还解决了很多其它的问题，减少了各个应用系统之间的偶合层度，并可以方便地实现各个业务系统之间的互联，且具体实现和技术无关。SOA架构是应用集成的发展趋势。ESB企业服务总线可以将企业的所有业务流程和应用程序进行协调与协作，包括收集企业的数据和流程信息，以及对它们的管理从而使企业的应用程序和用户可以方便快速的实现其业务目标。面向服务的架构(SOA)从根本上改变了对企业应用的设计、开发和集成的方式。它倡导企业应用的模块化服务、增量开发、便捷集成和重用。然而SOA也带来

7、一系列的技术挑战，如可靠的消息传递、服务的虚拟化、服务的发现和调用、策略管理等等。使用SOA架构来搭建IT系统是一个复杂的过程，ESB的使用则可以简化这一过程。SOA 的服务组件暴露的是一种粗粒度的接口，其目的是使应用之间能够异步地共享数据。而使用 ESB可以将应用程序和分离的集成组件拉在一起，以产生服务装配组合从而形成复合的业务流程，进而自动化一个实时企业中的业务功能。（二）基于GIS的空间展示和分析、应急态势标绘技术和三维模拟地理环境技术采用GIS技术主要是实现GIS信息与自然灾害事件地点、周边环境、危险源等空间信息的结合，为应急指挥提供更好的支持。GIS为应急指挥提供不仅仅是简单的基于电

8、子地图的查询和浏览，更重要的是要能提供强大的分析和辅助决策的功能。包括：应急资源管理、监测调查数据展示、统计数据展示、相关经济与社会信息叠加、影像图的展示叠加、周边环境分析等。应急挥调度态势标绘是指在处理突发事件的联合救援行动中，与事件相关的一定空问范围内发生危险的性质、影响范围、发展趋势，各类救援人员和单位的部署、进展和机动状况，救援设施和设备的位置、状态，以及周边的人文环境和自然环境等信息。 在本项目中采用基于GIS的应急态势标绘技术，用来传达应急区域中的行动信息、空间信息和资源信息，能够实时向应急指挥部和行动梯队提供各种信息资源和服务，目标是通过共同的态势感知提高指挥决策能力和行动能力，

9、即各层次人员正确、一致地理解空间信息并在行动上同步。所谓三维虚拟地理环境是指由计算机生成的一种实时三维尺度空间(称为虚拟现实环境)，这种虚拟的环境是通过计算机图形构成的三维数字模型，以真实城市等客观世界数字化到计算机中，在地理空间框架上重现而产生逼真的/虚拟地理环境，用户在这种环境中看到的是真彩色时空三维立体景观，听到的是虚拟地理环境中的声音，感受到的是虚拟地理环境反馈的想象力，因此，使用户在视觉上产生一种沉浸于虚拟地理环境的感觉，一种身临其境的感觉。这种可量测虚拟现实不是一个静态的世界，而是一个开放、互动的环境，可量测虚拟地理现实环境可以通过参数控制与监视装置影响或被使用者认识影响。基于虚拟

10、地理环境框架系统RealForest或Skyline开展污染物三维扩散模拟与危害评估系统的设计与开发，实现虚拟地理环境框架系统与扩散模拟模型、交互可视化工具的紧密集成，以满足应急指挥过程中事故发生地污染源的快速定位、污染源扩散数值模拟、浓度时空分布可视化、伤害范围的划定、最佳疏散路径设计，特别是虚拟地理场景要素的快速编辑和合成、扩散场的边界条件快速求取和格网生成等应用。（三）基于Flex, Ajax框架的前端集成与动态展现环保业务综合门户前台展现部分采用Flex和AJAX技术能够增强B/S架构系统前后台交互能力、增强前端展现效果、极大的改善用户体验。Flex相对于基于HTML的应用（如PHP,

11、 ASP. JSP. ColdHusion及CFMX等）在每个请求时都需要执行服务器端的模板，由于客户端只需要载入一次，FLEX应用程序的工作流被大大改善。使用Ajax技术中的XNL, Http, Request模式对服务发送请求，服务器可以返回一个只包含需要返回的特定信息长度的字符，而不是发送整个页面大小的数据来刷新整个页面。（四）XML与Web Serv i ce技术信息资源整合平台是本次工程建设的重要组成部分。面对千差万别、复杂的异构系统和多样的数据格式，传统的整合方式往往需要大量的、复杂的编码和解码才能实现，通过构建统一的数据共享交换平台，以平台为基础，通过简要的配置、编排进行信息资源

12、整合服务，不但可以建行数据采集、过滤、比对、清洗、加工、转换等处理过程，而且可以实现数据信息资源的高效、快捷整合，保证本工程的按期建设完成和交付使用。XML （extensible Markup Language，可延伸性标示语言）是目前国际上流行的数据表示标准，因为它具备简单性、开放性、可扩展性、灵活性、自描述性等特性，XML在数据和信息管理、信息资源整合平台、web应用、电子商务、应用集成等诸多领域有着重要用途，己经得到了工业界的普遍支持，也是我国政府、交通、通信等行业广泛采用的数据交换标准之一。采用XML方式对系统要交换的数据进行表示，既可以便于系统间的信息资源整合平台，又可以方便的进行

13、扩充，因此本系统的建设格式将.主要采用XMI,方式来表示。Web Service 可以执行从简单的请求到复杂业务处理的任何功能。系统一旦部署以后，其他Web Service 应用程序可以发现并调用它部署的服务；Web Service要使用两种技术：XML和SOAP，XML提供在web上传送结构化数据的方式，Web services以一种可靠的自动挡方式操作数据，XML 可以使web Services 十分方便的处理数据，它可以使内容与表示方式进行分离；SOAP使用XML消息远程调用方法，这样web services可以通过HTTP协议的post 和 get方法与远程机器交互。通过web ser

14、vices可实现了综合应用系统与其他系统的互通互联。（五）基于B/S三层体系构建应用系统原则上要求基于按照Browser/Server 三层体系进行构建。系统应为信息处理提供Web服务、业务应用服务和数据管理服务，要求包括Web服务模块、业务应用服务模块和数据库模块三个基本部分。（六）应用和数据集成技术应用和数据集成技术是解决复杂、异构信息系统集成整合的最佳手段。应用集成中间件提供先进的集成框架和丰富的集成适配器服务组件，是应用和数据集成的最佳实践和模式。集成中间件通过提供丰富的可复用的适配器服务组件，为客户提供丰富、灵活的系统接入和互连互通途径。适配器支持异构系统间的快速集成整合，实现数据信

15、息的及时交换和共享。对于客户来说，这种基于开放标准的方法能够提供灵活的投资保护、节约成本、加速实施、降低系统建设的风险，同时还能提供广泛且易于使用的强大功能。（七）中间件技术中间件是先进技术和技术标准的载体，采用中间件使得平台的先进性、可靠性得到保证。中间件是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源。中间件软件管理着客户端程序和数据库或者早期应用软件之间的通讯。中间件在分布式的客户和服务之间扮演着承上启下的角色，如事务管理、负载均衡以及基于Web的计算等。中间件具有以下的、一些特点：满足大量应用的需要;运行于多种硬件和os平台;支持分布式计算，提供跨网络

16、、硬件和os平台的透明性的应用或服务的交互功能;支持标准的协议;支持标准的接口。程序员通过调用中间件提供的大量API，实现异构环境的通讯，从而屏蔽异构系统中复杂的操作系统和网络协议。针对不同的操作系统和硬件平台，它们可以有符合接口和协议规范的多种实现。由于标准接口对于可移植性和标准协议对于互操作性的重要性，中间件己成为许多标准化工作的主要部分。对于应用软件开发，中间件远比操作系统和网络服务更为重要，中间件提供的程序接口定义了一个相对稳定的高层应用环境，不管底层的计算机硬件和系统软件怎样更新换代，只要将中间件升级更新，并保持中间件对外的接口定义不变，应用软件几乎不需任何修改，从而保护了企业在应用

17、软件开发和维护中的重大投资。利用中间件技术有助于减轻开发者的负担，使他们可以更加方便、快捷的设计、开发出符合用户要求的，具有良好跨平台能力的、稳定可靠的应用软件产品。由于中间件具有良好的先进性、开放性、安全性、稳定性、可靠性、易用性和可扩展性，以及良好的跨平台性、可移植性和集成能力，所以，采用中间件技术能够更好的保护现有投资，能够有效保证应用软件的按时按要求设计、开发完成并更加稳定、可靠、可扩展；同时中间件产品大大降低和简化了异构环境下分布式应用系统设计、开发建设的难度和复杂性，所以正得到越来越多的认同和使用。2.9集成项目（二期）规划的集成包括系统框架、系统平台、业务流程、用户界面和网络管理

18、：集成的系统框架通过业界标准的J2EE，通过JAVA、J2EE、WebService、Portlet等标准协议，统一系统的框架的结构标准。结合平台现有的应用系统标准体系，确立新开发项目的标准体系构架。已经部署和即将开发的各种业务系统，都可以针对环保业务综合门户进行界面和功能的开发，利用门户提供的目录服务、开发接口、界面、工作流、知识管理和业务集成功能，与门户中其他业务系统整合为一体。集成的系统平台将环保项目现有系统环境，在开放式平台和标准协议基础上，统一建成在门户系统平台上，实现多平台、统一体系结构的真正开放式平台。集成的业务流程各种业务系统和业务流程通过集成的系统框架和集成的系统平台，在企业

19、应用集成基础上，实现系统之间的接口、数据交换、流程整合、和分布式集成。集成的用户界面通过WEB门户，将各种业务系统通过门户系统平台实现集中统一的应用入口、个性化的界面和灵活定义的用户界面。集成的系统管理通过统一身份认证系统，实现一次登录和分布式的分级系统管理，集中统一的安全策略和规划。2.8系统安全保障体系（一）系统安全建设范围及内容1、项目建设的总体范围是：基地环境安全应急监测信息化平台建设需要依托现有的安全保障体系开展。2、安全保障体系建设内容：落实等级保护制度在充分理解国家等级保护制度要求的前提下，将等级保护思想与基地环境安全应急监测信息化平台系统建设紧密结合，实现分域保护、适度安全。具

20、体包括信息系统的定级、根据不同安全等级以及其他因素合理划分安全域、遵循等级保护技术要求制定总体安全策略等。实现基础安全防御根据存在的安全风险以及安全防御需求，购置安全产品并合理部署配置，保障系统物理环境、网络、主机系统的基础安全。构建网络信任体系以及支撑应用安全构建网络信任体系，实现基于数字一证书的身份认证、授权管理以及责任认定机制，保证应用系统的安全。实现系统安全管理从技术层面考虑，通过部署安全管理平台实现应急指挥系统的安全产品高效可靠的管理;从管理层面考虑，通过落实安全管理机构、制定安全管理制度以及安全管理流程实现应急指挥系统管理高效可控。（二）安全保障体系设计原则1、设计目标安全规划建设

21、的目标是：针对基地环境安全应急监测信息化平台（二期）系统网络存在的各种安全威胁和风险，采取行之有效的安全措施，保证系统中网络和应用的机密性、整性、可用性、可控性和可核查性，确保系统能够安全、稳定、可靠地运行。从安全设计规范的角度使应急指挥系统能够满足国家相关主管部门的安全技术要求和管理规范;从满足业务发展的角度为针对本项目相关实际业务安全需要。2、设计原则基地环境安全应急监测信息化平台系统安全方案设计应遵循以下基本原则：就高防护原则根据信息系统等级保护的相关技术要求，整体按照不低于二级的防护要求进行安全防护设计。重点保护原则根据信息系统的重要程度、业务特点，通过划分不同安全保护等级的信息系统，

22、实现不同强度的安全保护，集中资源优先保护涉及核心业务和关键信息资产的信息系统。整体性原则基地环境安全应急监测信息化平台安全保护强度取决于系统中最薄弱的环节，应采取技术和管理相结合的方法，从整体来考虑系统的安全保护措施。动态调整原则随着网络脆弱性的改变和威胁攻击技术的发展，必须及时更新调整安全保护措施。技术先进性原则基地坏境安全应急监测信息化平台（二期）的安全建设要采用国内及国际先进的技术和理念，使得方案在设计之初就保持整体的技术先进性。3、设计参考标准国家信息化领导小组关于加强信息安全保障工作的意见（中办发（2003） 27号）电子政务信息安全等级保护实施指南（试行）（国信办综（2005） 2

23、5号）公安部信息系统安全保护等级定级指南（试行稿V3 .2）信息安全技术信息系统安全等级保护基本要求（报批稿）信息安全技术信息系统安全等级保护实施指南（报批稿）信息安全技术信息系统安全等级保护测评准则（报批稿）信息安全等级保护管理办法（公通字（2007）43号）环境信息系统集成技术规范(HJ/T 418-2007)GB/T 18336-2001信息技术 安全技术 信息技术 安全性评估准则ISO/ISE 17799：2005/27001TATF信息保障技术框架（三）安全标准体系信息安全体系规划采用的安全法规、标准、规范包括国家、自治区的相关法律、法规、标准，以及根据自身发展需要建立系统信息安全保

24、障规范。（四）安全策略体系为了指导和规范信息安全工作，需要制定和完善信息系统的信息安全策略体系，包括制定信息系统安全方针、信息系统安全策略、信息系统安全规范和信息系统安全细则，其中信息安全细则中包括人员安全、安全组织、物理环境安全、网络安全、资产安全、运维安全和安全应急综合预案。（五）安全技术设计项目（二期）是在积极防御与综合防范的安全策略下，以全面贯彻落实等级保护制度为核心，打造提升科学实用的信息安全防护能力、安全风险监测能力、应急响应能力和灾难恢复能力。3环保业务综合门户环保综合门户系统能够为用户提供统一的、多渠道、个性化的方式访问环保综合信息和服务。建成统一的内网门户，通过门户中业务协同

25、应用模式，为环保部门创造新的价值。作为内部统一应用门户和统一协同办公平台，门户对现有的系统进行集成，把已有的应用系统纳入到门户的统一管理，并实现各应用系统的单点登录。系统能够提供角色信息展示服务，根据不同的人员角色，展示不同的主题和业务信息。同时为后续的系统建设提出门户标准和规范，实现与后续建设系统的无缝集成。3.1环保业务应用支撑系统环保业务应用支撑系统是一个逻辑上的平台，它位于各个业务应用系统之下，它提供了业务应用系统运行的环境体系框架，实现各个业务系统之间的通信，完成各个业务应用系统的集成和协同工作。环保业务应用支撑平台基于SOA和ESB体系结构。各个业务应用系统提供可复用、易扩展的服务

26、组件，环保信息管理应用支撑系统利用服务总线在总的体系结构和标准规范的要求下，将这些服务组件进行有机的整合，平台基于服务总线对这些服务的管理和交互操作，从而提供完备的业务支撑能力。3.2统一身份认证系统身份认证及授权管理是环保业务系统建设重要组成部分。身份认证的建设能够为业务系统、门户系统提供登录认证服务、身份信息存储服务、授权服务、身份信息采集服务。实现一次登录即可访问所有资源的目的。身份认证中心主要实现从各业务系统到统一身份认证中心的身份信息采集，身份信息同步过程。完成身份信息的统一管理、角色统一规划。提供身份认证服务功能，完成身份中心认证服务接口建立。身份认证及授权管理，在能够提供相应的服

27、务同时也建立起一套基于身份认证、授权的标准体系。为后期业务系统的建立提供身份认证、授权标准。3.3业务工作流管理系统平台通过工作流管理系统实现各个业务系统中业务流程的统一定义和管理。通过工作流系统的工作流引擎实现对各个业务应用系统中的业务流程进行定义，将具体的业务处理过程映射成为相应的逻辑处理流程，包括流程中的节点、处理过程以及流程中节点的状态和状态转换的逻辑关系等，并通过界面设计工具实现界面的设计和生成。具体的业务应用系统中，按照设计好的流程执行相关的业务处理，同时在工作流执行的过程中，对流程进行跟踪和监控。3.4业务应用集成通过统一的门户服务将现有的各个业务业务应用系统以统一的视图展现给用

28、户，为用户提供一个统一的入口访问所有的业务应用系统。同时，规范后续建设的业务应用系统，使之能够方便地与现有系统进行集成。4应用软件通过采用先进的信息管理技术和网络通讯技术，搭建以环境保护物联网为依托的重点污染源自动监控系统，实现对重点污染源的实时监控，提供科学准确的污染物排放量数据、污染治理设施运行状况数据和污染源现场视频图像，预防污染事故，打击各类违法行为，加大环境监测预警和监督执法工作力度，提高环境监管能力。全面采集污染治理设施的运行工况数据，实现对污染治理设施的全过程监控；根据验证规则自动进行工况分析，精确评价设施运行状态及排放数据的有效性。同时采用完全自动的林格曼黑度自动分析模型，自动

29、进行拍摄、分析及报警。分析出的结果准确，并把数据自动入库，不需要人工的参与，大大的节省了环保部门有限的人力和物力。系统还能够与污染源的在线监测、排口视频进行整合，实现了四合一的污染源监控管理，再结合污染源监督性监测数据，实现对污染源排污现状的更全面、更准确的把控。同时，将污染源监督性监测数据应用于自动监控数据的比对校核，更进一步促进自动监控数据的准确性。为源解析提供污染物排放依据。4.1基于受体模型的PM2.5源解析系统“基于受体模型的 PM2.5源解析系统软件”提供PM2.5源解析站的实时监测数据接收、审核、统计分析等功能，保证数据真实有效。建立当地区域源谱库清单，利用受体模型对行业、地区的

30、污染贡献率进行分析，最终结果在决策支持子系统中以GIS专题图形式展现，为环保部门制定长期减排规划和政府优化产业结构决策提供必要的报告数据。整体结构如下图：4.1.1数据采集与传输子系统数据采集模块以现场监控软件包为核心，配合模拟量和数字量采集模块、串口模块、485 模块实现监控功能。系统具有数据自动保存功能，子站断电后数据能自动保存，能储存一年以上的原始数据，具有自动备份功能，同时保存相应时期发生的有关校准、断电及其它状态事件记录。系统成熟、稳定。系统开放性好，通过增加设备驱动可接入不同类型的自动分析设备。1、数据采集模拟信号采集 模拟信号采集采用采集卡进行采集，选择的采集卡可以同时采集 16

31、 路模拟信号或 8 路单端模拟量输入或组合输入方式。 数字信号采集 对有数字接口的监测仪，通过 RS232/RS485/MODBUS 进行采集或反控，达到对数据收集和对监测仪的控制。 2、数据处理 利用采集处理程序对采集上来的数据进行简单的数据处理、分析。例如：数据异常处理，数据修正、数据统计、数据过滤、数据查询、数据打印等功能。 3、数据传输 数据传输采用通讯方式为宽带网络（域名解析）、固定 IP 为基本通讯线路；采用 VPN 技术对通信链路进行加密，保证通信线路的安全可靠。 经过对现场仪器设备的系统集成工作，现场仪器可以协同工作，按照统一的指令进行测量分析，按照设定的时间间隔统一给出测量结

32、果，并统一上传至中心站的源解析软件平台中，供软件模型调用。4.1.2数据自动接收审核子系统实现对超级源解析站中全部仪器设备和设施的运行状态和数据进行采集、处理、存储、传输、质控、审核、分析、评价等的全过程进行信息化管理。可对监测数据的有效性判断进行设置后，系统自动对实时数据进行审核，并加标记注明。 4.1.3源谱库信息管理子系统逐步实现对当地各特征污染源、行业、地区的污染源成分谱库建立及管理，用于向 CMB 受体模型提供必要的解析参数。源成分谱库包括地区名称、行业名称、污染源名称、各类化学成分名称及各化学成分所占的质量百分比及其不确定性。通过建立并管理细颗粒物的在线源成分谱库，收集并整理已发表

33、的细颗粒物离线源成分谱，结合 CMB 模型对不同污染源成分谱的敏感性，通过调整优化成分谱库数据中源谱、源示踪物种及环境颗粒物化学组成等，来提高 CMB 模型的计算准确度。 4.1.4受体模型运算子系统 系统内置 PMF 和 CMB 模型用于进行在线源解析的运算。正定矩阵因子PMF受体模型的基本原理是利用权重确定颗粒物的化学组分误差，再通过最小二乘法确定颗粒物的主要污染源及其贡献率。化学质量平衡 CMB 受体模型则是通过源排放特征比例与受体处的化学物种浓度，建立一系列的质量平衡方程，通过回归分析求解方程，通过解析结果判断受体处的物种来自多少类独立源，可得每类污染排放源对受体点浓度的贡献。PMF

34、和 CMB 的模型计算原理如公式 1 所示：X=GF+E （公式 1）其中，X 表示 PM2.5 中测得的化学成分浓度，G 表示污染源中化学成分的质量分数，F 表示污染源对 PM2.5 的贡献，E 为残差。CMB 和 PMF 的模型最大区别在于 CMB 需要输入 X 和 G，输出为 F；PMF 只需要输入 X，输出 G 和 F，即 CMB 需要输入本土源谱信息，而 PMF 不受此限制，但需较多的样本数。 （1） PMF 模型 运算过程模型计算流程PMF受体模型在使用时，不需要输入谱源，但是需要将不同源的示踪物与2-解析结果进行匹配，该过程根据各源类的示踪物种，通过撰写源定性识别程序，由系统自动

35、完成。下表为常见源的无机示踪物。常见源的无机示踪物 利用一段时间积累的监测数据结合无需污染源源谱谱库的 PMF 模型算法对典型污染源类的贡献率进行准确的定量分析。分析结果如下图所示：系统自动将不同源的常用示踪物与输出结果中 Factor 的数据进行匹配，便可确定不同源类的污染贡献率。 （2）CMB 模 型运算过程利用一段时间积累的监测数据结合 CMB 受体模型及系统自带源谱库（或用户自建源谱库）和虚拟二次硫酸盐及二次硝酸盐成分谱可以进行一次颗粒物污染源及二次硫酸盐和硝酸盐颗粒物污染源的源解析工作，并确定不同污染源对超级站的污染贡献率。 二次硫酸盐及二次硝酸盐均是空气中气态的硫氧化物（SOx）、

36、氮氧化物（NOx）经一定的光化学氧化反应生成。因此系统构建虚拟的二次硫酸盐及二次硝酸盐成分谱，将其与土壤风沙尘、煤烟尘、汽车尾气等一次排放源的成分谱一起纳入到CMB 模型进行计算，即可得到包括二次硫酸铵和二次硝酸铵粒子在内的各源类对受体中的颗粒物的在线源解析结果。4.1.5“雾霾”事件自动识别追踪子系统 基于空气自动检测网络数据，利用单颗粒飞行质谱仪和OC/EC分析仪，分析的颗粒物成分完成PM2.5贡献率饼图。使用激光雷达分辨颗粒物的分布和颗粒物类别以识别本地源或外地源。将本地源与源谱库进行对比，结合气象数据、企业排放数据和空气站大气成分数据完成污染源形成逆向演示，在三维地图服务的帮助下，实现

37、对相关企业进行定点定位。为环境管理者治理污染提供有力的依据和为企业减排提供相应的排放数据。 监测点位-风速风向-污染源快速识别 4.1.6 PM2.5 在线源解析报告自动生成子系统 系统可根据模型运算结果以及用户设置自动生成在线源解析报告，用户可设定生成报告的格式。4.2噪声自动检测系统噪声应用主要负责各类监测数据的接收、处理和入库，并围绕各类监测数据进行相应的业务应用。具体分为数据应用软件，监测系统软件和数据库软件，实现在线监测、查询统计、专题图表分析等功能，该软件也安装在AA能源化工基地。 （1）噪声数据接收软件 监测数据接收：完善数据接收模块，扩展消息列队，实现噪声自动监测站监测数据的实

38、时接收。 数据校验：完善数据校验模块，对接收的数据，设定每个监测指标数据的合理范围。 数据存储入库：确定噪声自动监测站点的编码、经纬度等信息，完善数据存储模块，对新增数据按照已有的表结构进行存储。 日志管理：完善日志管理程序，实现对新增数据的接收、校验、入库等日志进行管理和维护。 （2）图形信息处理软件 图像信息处理软件主要对两个噪声监测站点监测信息的接收、远程控制、图形显示以及统计分析等功能。图形信息接收软件与检测终端对接进行图形接收、终端控制、终端管理、图像管理的服务器软件。（3）应用软件 应用软件的展示、实时监视、查询统计、专题分析等功能，为监测站点的监控与预警范围。4.3 恶臭系统软件

39、恶臭应用主要负责各类监测数据的接收、处理和入库，并围绕各类监测数据进行相应的业务应用。具体分为数据应用软件，监测系统软件和数据库软件，实现在线监测、查询统计、专题图表分析等功能，该软件也安装在AA能源化工基地。 （1）恶臭数据接收软件 监测数据接收：完善数据接收模块，扩展消息列队，实现恶臭自动监测站监测数据的实时接收。 数据校验：完善数据校验模块，对接收的数据，设定每个监测指标数据的合理范围。 数据存储入库：确定噪声自动监测站点的编码、经纬度等信息，完善数据存储模块，对新增数据按照已有的表结构进行存储。 日志管理：完善日志管理程序，实现对新增数据的接收、校验、入库等日志进行管理和维护。 （2）

40、图形信息处理软件 图像信息处理软件主要对四个恶臭监测站点监测信息的接收、远程控制、图形显示以及统计分析等功能。图形信息接收软件与检测终端对接进行图形接收、终端控制、终端管理、图像管理的服务器软件。（3）应用软件 应用软件的展示、实时监视、查询统计、专题分析等功能，为四个站测站点的监控与预警范围。（4）数据对比 可以对接收到的数据进行某一固定参数，按时间段和多个监测点的结果进行对比，展示的形式是以曲线形式展示，较为直观。 （5）数据分析 通过对实时或历史的各类监测数据进行加工处理、分析。在对这些基础数据分析之前，平台会根据状态进行数据有效性检验，只有有效地数据才会成为业务分析的基础数据，其他故障

41、数据将为监测设备的运行状态提供参考。 4.4重点污染源厂区三维图库的建立建立神华宁夏煤业集团、宁夏宝丰能源股份有限公司两个公司的三维地图。三维GIS不仅突破了空间信息在二维平面中单调展示的束缚，为信息判读和空间分析提供了更好的途径，也可以提供更直观的辅助决策支持。三维厂区地图提供更丰富、逼真的平台，使人们将抽象难懂的空间信息可视化和直观化，人们结合自己相关的经验就可以理解，从而做出准确而快速的判断。4.4.1建设目标三维地图是用来对厂区的污染点分布、概况、周边敏感点等基本地理要素进行三维地形可视化表示的计算机软件系统。该地形三维系统能够使环境部门的工作人员非常直观地了解厂区内所有与环境应急业务

42、相关的地理要素，例如重点污染源、风险源在空间上的分布格局、以及污染源周遍的重点敏感目标（学校、机关、商业街区）等。4.4.2总体架构基于SuperMap UGC（Universal GIS Core）底层类库和OpenGL三维图形处理库的三维地理信息可视化客户端开发包，实现了三维的浏览器端应用，使得我们不需要在客户端进行复杂的安装及配置，简简单单打开浏览器即可浏览、操作三维场景，进行三维相关的应用和分析。该客户端应用程序以ActiveX控件形式集成于Web网页中。 Realspace GIS技术突破了三维GIS以往只能满足“查一查”、“看一看”的应用瓶颈，更加贴近和满足了用户的实际需求和操作体

43、验，推动了三维GIS的深度应用，并将在越来越多的行业得到广泛应用。另外，虽然“云GIS”服务模式的发展和成熟还需面临很多挑战，但是，可以预见，未来基于公有云平台的GIS社会化服务必将成为消费市场的发展方向。具体的技术架构设计如下：4.4.3功能设计（1）三维可视化总体解决方案与二维GIS一样3DGIS包含了数据可视化、空间分析、数据管理三个部分也就是说3DGIS是将原来在二维数据置于三维场景下进行数据可视化、空间分析。geodatabase的模型将彻底支持3D，采用扩展技术，对数据库内的地理信息的建模、存储和展现进行扩展。通过控件的形式进行二次开发，集成到系统中，作为系统的一个功能菜单进行操作

44、。实现在区域三维电子地图环境中的漫游、放大缩小、飞行、量测和属性信息显示。逼真的还原区域三维场景，再现场景内的建筑物等地物对象。（2）基本功能完成后的三维地图可以在IE浏览器中进行浏览，并且在界面上提供：漫游行走、飞行、平移、滚动、转动、缩放完整的三维影像浏览功能。（3）多级别三维场景从区域进入企业精细三维建模环境，实现多级别影像数据、多比例尺矢量数据和已有基础地理信息数据的整合，在此基础上，展示污染源点位三维仿真模型，以及工业园区的污染点分布、园区概况、园区周边等基本地理要素，实现三维对象与属性的管理。（4）漫游控制漫游控制决定三维电子地图演示的效果，通常漫游软件均提供了多种漫游方式。本次企

45、业、区域三维电子地图，开发了以下漫游方式：1）手扒移动方式漫游时利用鼠标扒动三维场景移动，实现把要观察的目标场景和对象移动到屏幕中心观察。2）焦点方式将焦点建筑对象作为屏幕的中心点，使三维电子地图场景始终围绕焦点建筑进行不同角度和距离的观察。这种漫游方式画面平滑顺畅。 3）旋转观察方式选中焦点建筑或三维场景为中心，触发按钮后自动围绕中心旋转。 4）路径方式可以记录多个漫游路径文件，再灵活选择事先记录好的最佳路线。（5）三维分析1）量算分析系统提供基于三维的量算分析功能，包括距离量算、面积量算和体积量算。2）查询统计分析系统提供对三维空间中任意对象的相关属性，包括查询当前地形点参数、查询对象空间

46、信息查询、查询空间关系查询等。3）缓冲分析系统提供三维的缓冲分析功能。（6）综合展示平台构建综合展示平台，实现企业信息、监测站点、污染仿真模拟结果、污染源监测数据、环境质量数据等环境业务信息与电子地图、三维地形地貌、三维厂区有机整合，在综合展示平台上合理表现。例如，企业信息可与三维地形地貌相结合，在三维地图上显示、查询、统计企业信息；监测站点可与三维地形地貌相结合，在三维地图上显示、查询、统计监测站点，展示三位地形地貌中监测站点和河流湖泊；平台能够展示重点企业的三维厂区。三维厂区可按照经纬度与三维地形地貌相关联，可按照属性信息与监测污染源数据相关联，在平台上进行综合展现。5软件支撑平台5.1环

47、境保护数据中心设计污染物的来源十分的广泛，可能是企业排放的SO2、NOX等污染物、建筑工地的扬尘，企业的原料、汽车的尾气、应急事故导致的泄漏等等。这些污染物的数据广泛的存在于各个科室的不同应用系统或报表中。污染物数据中心的设计要整合各类环境数据，包括污染源在线监控、水环境质量、空气环境质量、噪声自动监测、总量控制、应急管理、办公自动化等环境管理数据；针对各种业务应用系统，划分不同的数据存储区域形成元数据库，形成污染物一源一档、环境质量、核与辐射、生态、应急、政务、信息分类与标准代码7类基础数据库，并根据环保业务管理需求，形成环境质量、污染源等主题数据库。实现对源数据的抽取、转换与加载等功能；实

48、现资源目录管理、数据库管理、数据维护与数据查询等数据管理功能；通过数据服务功能为业务系统提供数据库API、Web Service服务等数据服务。1.1总体结构为保障环境数据中心强壮、高效、稳定的运行，以便给业务平台提供更好的服务，环境数据中心的功能架构包括数据采集与处理、中心数据库、数据管理和数据服务：（1）数据源数据源按照数据格式分为关系型数据、表格型数据、文本型数据、多媒体数据等其他数据。（2）数据采集处理数据采集能够提供几种数据采集方式，包括文件采集、数据库直接访问、ETL等方式，完成对不同类型数据源的采集，并对环境数据进行抽取转换、数据校验，最终进行数据入库。（3）中心数据库中心数据库

49、负责对所有环保业务数据进行模型存储。按照数据存储模型分为元数据库、基础数据库和主题数据库。（4）数据管理数据管理包括环境数据查询、资源目录管理、数据库管理、数据维护管理、数据订阅和数据字典。（5）数据服务数据服务为数据交换需求提供服务。1.2数据来源环境数据中心的数据资源主要来自日常的环境业务管理过程历史数据与新增数据，例如：环境统计、排污申报、建设项目审批、污染源监测、环境质量监测、污染源普查等，通过对这些业务信息的获取，建立环境数据中心基础的数据源，其中在获取数据源的过程中，主要以excel表格、已有信息系统支持、非结构化数据和没有信息系统支持的电子文档或者纸质文档等形式获取。（1）历史数

50、据将所有历史数据通过采集接口导入到环境数据中心中，并通过环境数据中心实现原有历史数据的利用与分析。结合项目开发数据导入模板和导入工具，整合完成近年数据。（2）新增数据将新增环境数据和原有环境数据进行整合，集成到环境数据中心，实现对污染源和环境业务数据进行综合统一的管理。建立AA环境数据库。数据来源明细数据分类数据来源管理部门数据产生方式数据频次备注数据中心更新方式污染源在线监测数据源污染源环境监察部门自动监测设备设备实时采集采集接口视频监测信息源污染源环境监察监视设备采集随时用于污染源在线监测采集接口环境质量在线监控数据源水环境自动监测站、空气自动监测站、城市噪声自动监测站各级环境监测部门自动

51、监测设备实时监测支持环境监测数据管理工作采集接口环境统计数据源环境统计环境保护部门人工填报年报/半年报/季报均有采集接口污染源普查数据源污染源普查环境保护人工填投采集接口污染源监督性监测数据污染源监测环境监测部门采样、实验室分析数值型月/次污染源达标评价服务接口（历史数据通过采集接口导入）建设项目管理数据建设单位报送的建设项目登记表/竣工验收表项目管理处人工填投随时用于建设项目管理的登记和竣工验收等服务接口（历史数据通过采集接口导入）环境质量监督性监测数据环境质量日报、月报、日报、年报环境监测部门采样试验室分析日报：每日一次；月报：每月一次；季报：每季度一次；年报：每年一次支持环境监测数据管理

52、工作服务接口（历史数据通过采集接口导入）公文数据环保管理部门业务管理部门办公系统产生随时用于环保部门进行政务管理服务接口（历史数据通过采集接口导入）总量减排数据污染源总量控制处企业填报季度年度支持污染源监管和总量减排工作服务接口（历史数据通过采集接口导入）固废数据固体废弃物固体废物管理中心外部系统定时支持固体废弃物转移管理工作服务接口1.3数据采集和处理数据源是异构的，源数据在进入中心数据库之前必须经过转换，以适应数据中心的存储模式。数据的转换包括数据的提炼、转换等。数据提炼是指数据项的重构，删去不需要的运行信息、字段值的编码与译码，补充遗漏的信息，检查数据的完整性与相容性；数据的转换主要是指

53、统一数据编码和结构，给数据加上时间标志，根据需要对数据进行必要的运算等。ETL过程是数据中心建设的关键步骤，利用ETL工具实现各业务的异构数据库系统和文本、电子表格等文件系统格式的数据整合和集成，并针对具体的每个分系统编写具体的数据转换代码，来一起完成从原始数据采集、错误数据清理、异构数据整合、数据结构转换、数据转储和数据定期刷新的全部过程。 （1）数据抽取通过环境数据采接口实现对以上描述的各种来源数据的抽取，并对数据进行校验以及入库。采用不同的数据获取方式，对不同来源及异构数据进行整合。从数据源系统抽取数据仓库系统所需的数据，数据抽取采用统一的接口，可以从数据库抽取数据，也可以从文件抽取。对

54、于不同数据平台、源数据形式、性能要求的业务系统，以及不同数据量的源数据，可能采用的接口方式不同，为保证抽取效率，减少对生产运营的影响，对于大数据量的抽取，采取“数据分割、缩短抽取周期”的原则，对于直接的数据库抽取，采取协商接口表的方式，保障生产系统数据库的安全。数据抽取分为全量抽取和增量抽取。全量抽取将数据从源系统全部抽取出来，并由转换或加载过程来确定所需要的数据。在数据仓库初始化的时候必须进行全量抽取。全量抽取的实现方式主要有以下两种：镜像比较加载在此种实现方式中，数据仓库从源系统全量抽取出数据后，将对当前镜像与前次抽取镜像进行比较来确定前次抽取后数据所发生变化的情况，并且仅转换和加载那些发

55、生变化的数据，而其它数据保持不变。全量数据加载在全量数据加载情况中，不论数据记录是否发生变化，数据仓库系统均对所抽取的全部数据进行转换与加载。全量抽取方式比较表主要考虑因素镜像比较加载全量数据加载处理时间由于需要对比前次加载与档次加载数据间的变化情况，因此处理时间较长无需比对数据记录，处理时间短数据仓库传输时间由于传输前会对两次数据镜像进行比较，因此实际传输对网络影响相对较小海量全量数据文件的传输会造成网络性能下降，产生拥塞复杂度必须实现高性能的数据项比较机制不需对数据进行比较，因此复杂度较低加载性能由于仅加载发生变化的数据，因此加载性能更高删除/更新冗余数据项对性能的影响非常大增量抽取仅抽取

56、那些前次抽取过程后发生变化、新插入或者删除的数据。这种抽取方式无需转换和加载步骤来决定需要保留哪些数据。增量抽取技术可以划分为系统级别、表级别和数据项级别三个层次。系统级别归档日志。这些保存了数据记录增删该查等各种操作的数据库标准功能文件（通常用于备份目的）主要用于帮助抽取步骤识别前次抽取和当次抽取之间数据发生变化的情况。如下图所示，日志文件通过编码的形式对全部数据库操作进行记录，例如INSERT语句编码为0，UPDATE语句的编码为1等。表级别日志表。日志表是通过与表级别更新相关联的数据库触发器产生的，主要用于保存发生变化的记录。下图详细描述了通过日志表进行增量抽取的方法。当数据库更新事件（

57、包括INSERT、UPDATE、DELETE等）发生时，所发生的数据更新将被记录在日志表中。需要特别注意的是，在处理UPDATE操作的时候，需要同时将发生变化的数据项的主键也写入日志表，通过这一做法，可以避免当某个字段多次发生修改时，日志表产生重复记录。此外，在下图中由于数据表1并没有设定触发器，因此发生在数据表1上的任何数据变化均不会被记录在日志表中。数据项级别标志位跟踪。可以在数据项内加入一个标志位字段，每当数据项发生变化的时候（通常是通过触发器），标志位的值即根据所发生变化类型赋成新的数值（可能是布尔值、字符型或短整数等）。通过设置标志位，抽取流程可以很方便地识别出发生变化的数据记录。下

58、图给出了数据项标志位的示例，此处，数值1表示发生过更新，而数值0则表示未发生变化。时间戳跟踪。与标志位跟踪方法相似，时间戳使用数据或者时间类型来记录数据发生变更的时间。抽取流程必须记录上次抽取数据的时间和数据，并以此与本次抽取时数据记录的时间进行比较来识别发生变更的数据。下图给出了时间戳跟踪方法的示例，在这里前次抽取时间是11/10/98，而本次抽取发生在11/12/98，因此时间戳在11/10/98与11/12/98间的数据都发生了变化均需要更新。和时间戳方法相比，由于选用了字节数较短的数据类型跟踪数据变化，标志位跟踪方法所需要的存储和内存空间更小。但是，在各个源数据系统内维护统一的标志位编

59、码方式与记录时间戳相比更加困难。各种增量抽取方法比较记录级别记录级别表级别系统级别主要考虑因素标志跟踪时间戳跟踪日志表日志文件跟踪复杂性方法简单方法简单必须分析所有更新活动需要单独工具解析日志文件，各种数据相关的问题难于处理效率效率低效率低效率低效率较高，日志格式专门针对性能进行优化获得精确修改时间的能力无法确定修改时间时间戳即显示修改时间无法确定修改时间能够获得，但是时间信息被加密性能必须处理整张数据表，性能较低必须处理整张数据表并且比较时间戳，性能低发生变化的数据已经存放在独立的数据表中，性能高发生变化的记录被单独存放于文件中，但是需要工具检验记录，性能较高冗余仅需要一个字段来记录标志位仅

60、需要一个字段来记录时间戳需要额外的数据表还包含了未完成的交易数据全量抽取与增量抽取比较主要考虑因素全量抽取增量抽取实现灵活性不依赖于数据的存储和维护方式非常依赖于数据的存储和维护方式抽取过程对源系统产生的影响由于需要对全部数据进行抽取，因此需要长时间占用大量源系统资源仅抽取发生变化的数据，因此对源系统占用时间较短冗余已经存入数据仓库的数据仍然需要从源系统进行抽取，造成极大资源的浪费仅传输发生变化的数据网络流量影响由于需要传输海量全量数据，因此需要较大的带宽仅抽取发生变化或新加入的数据，数据带宽要求低数据加载对于数据仓库性能影响已经存放在数据仓库内的数据需要被重新处理和插入仅有新的数据需要被插入