工控機在智慧環(huán)保網(wǎng)格化在線監(jiān)測管理系統(tǒng)解決方案

1、德航（天津）智能科技有限公司 聯(lián)系人：李二虎控機的應用解決方案-工控機在智慧環(huán)保在線監(jiān)測管理系統(tǒng)中的應用目 錄一、公司簡介3二、系統(tǒng)概述3三、工控機在環(huán)保系統(tǒng)中展示的功能界面33.1 工控機在WEB端的展示功能33.1.1 監(jiān)測點位GIS地圖在線顯示33.2.2 站點數(shù)據(jù)實時狀態(tài)查看43.2.3 站點環(huán)境遠程視頻實時監(jiān)控53.2.4 預警通知63.2.5 數(shù)據(jù)報表生成73.2.6 環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)排名83.2.7 污染物來源分析93.2.8 環(huán)境數(shù)據(jù)動態(tài)云圖展示103.2.9 環(huán)境質(zhì)量預測103.2.10 應急預案管理113.2.11 工控機遠程維護配置11四、工業(yè)手持平

2、板-在APP軟件中的應用114.1 在手持端進行-環(huán)境質(zhì)量指數(shù)排名查看124.2 超標預警124.3 預案提醒124.4 使用背景134.5 狀態(tài)查詢134.6 斷線故障預警13五、環(huán)保系統(tǒng)在線監(jiān)測工作原理145.1 監(jiān)聽工控機-環(huán)境數(shù)據(jù)采集145.2 工控服務器-環(huán)境數(shù)據(jù)存儲145.3預警工控機-環(huán)境監(jiān)測指標預警15六、系統(tǒng)硬件構(gòu)成15六、聯(lián)系我們20一、公司簡介德航（天津）智能科技有限公司，是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的工控機、嵌入式計算機、加固類軍用計算機的專業(yè)設備提供商，提供各種尺寸和規(guī)格的工控機，網(wǎng)絡整機，工業(yè)嵌入式整機，工業(yè)平板電腦，嵌入式工業(yè)主板，軍用級加固計算機，計算機智能系

3、統(tǒng)，手機APP，手持平板電腦，智能管理系統(tǒng)，服務器等產(chǎn)品。 目前也代理臺灣研華、艾訊的產(chǎn)品。二、系統(tǒng)概述環(huán)保管理系統(tǒng)根據(jù)國家環(huán)境部門發(fā)布的環(huán)境信息網(wǎng)絡建設規(guī)范（HJ460-2009）、環(huán)境保護應用軟件開發(fā)管理技術(shù)規(guī)范（HJ622-2011）、污染源在線自動監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標準2122005、環(huán)境污染源自動監(jiān)控信息傳輸、交換技術(shù)規(guī)范（HJ_T352-2007）等國家標準協(xié)議，以環(huán)境監(jiān)測點位數(shù)據(jù)傳感體系為基礎，針對不同環(huán)境企事業(yè)單位需求，運用最新的環(huán)保理論研究成果和信息技術(shù)，建立智能化環(huán)保網(wǎng)格在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺。平臺數(shù)據(jù)中心可提供所屬地區(qū)各監(jiān)測點位數(shù)據(jù)的實時采集傳輸、實時監(jiān)控空氣環(huán)境質(zhì)量，實

4、現(xiàn)在線數(shù)據(jù)查詢及報表統(tǒng)計、數(shù)據(jù)自動預警、環(huán)保信息綜合分析、數(shù)據(jù)歸集和排名反饋等，為環(huán)保的研究提供信息資源和手段，為環(huán)保業(yè)務管理提供統(tǒng)一的管理平臺。三、工控機在環(huán)保系統(tǒng)中展示的功能界面3.1 工控機在WEB端的展示功能3.1.1 監(jiān)測點位GIS地圖在線顯示帶有GPS模塊的監(jiān)測儀器，可以直接向平臺開放的接口發(fā)送定位信息，對接成功并審核完成后，即可在GIS地圖上顯示。當GPS無法定位、定位不準或站點坐標移動后，用戶也可以在系統(tǒng)中上傳監(jiān)測儀器經(jīng)緯度和站點相關(guān)信息。站點名稱在初始配置或站點配動時可以進行更改。地圖效果：矢量、衛(wèi)星、三維。3.2.2 站點數(shù)據(jù)實時狀態(tài)查看用戶上傳點位成功，按照環(huán)境部門標準格

5、式發(fā)送數(shù)據(jù)協(xié)議后，系統(tǒng)即可自動解析數(shù)據(jù)格式生成數(shù)據(jù)面板，可以按照不同需求配置需要顯示的監(jiān)測因子，顯示時間段分為實時狀態(tài)值、最近一小時值、最近24小時值等。3.2.3 站點環(huán)境遠程視頻實時監(jiān)控監(jiān)測現(xiàn)場可以安裝視頻監(jiān)控設備，通過窗口視圖直觀了解監(jiān)測站點的周邊情況和污染物實時排放數(shù)據(jù)，以保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。當數(shù)據(jù)異常提醒之后，可以通過回傳影像資料判斷現(xiàn)場情況（需人工進行），當發(fā)生不可抗力因素時，同樣可以根據(jù)影像資料來判定事故詳情。3.2.4 預警通知系統(tǒng)生成數(shù)據(jù)后，可按照用戶需求設置預警模式（提醒方式：短信、郵件、微信）。模式1：超標預警大氣、揚塵標準格式按照AQI指數(shù)對應色值顯示，水質(zhì)、煙氣按照

6、國家標準顯示，非標準格式監(jiān)測因子支持用戶定制開發(fā)，地圖指標根據(jù)指數(shù)對應顏色顯示，點擊站點顯示數(shù)據(jù)時，首要污染物通過顏色條注釋，當數(shù)據(jù)指標超過預警界限后，根據(jù)用戶定制發(fā)送提醒。AQI：空氣污染指數(shù)劃分為050、51100、101150、151200、201300和大于300六檔，對應于空氣質(zhì)量的六個級別，指數(shù)越大，級別越高，說明污染越嚴重，對人體健康的影響也越明顯。模式2：斷線預警監(jiān)測點位由于設備故障、設備短線等原因?qū)е聰?shù)據(jù)連接中斷后，系統(tǒng)自動給指定聯(lián)系人發(fā)送斷線提醒，每小時提醒一次，直至重新正常連接。模式3：異常值預警當監(jiān)測數(shù)值在某一時間段內(nèi)出現(xiàn)大幅度起落，或者在較長時間數(shù)值無變化，同樣會觸發(fā)

7、預警，報知相關(guān)人員核對檢修。3.2.5 數(shù)據(jù)報表生成用戶數(shù)據(jù)收集達到系統(tǒng)最低要求數(shù)量后，后臺即可啟用數(shù)據(jù)歸類功能，自動計算小時值、日、周、旬、月、年均值等，生成對應報表供用戶下載查看。數(shù)據(jù)生成支持折線圖、柱狀圖、餅狀圖、在線文檔等多種形式，導出打印時支持選用JPG圖片、PDF、EXCEL、WORD文檔多種格式。3.2.6 環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)排名針對相關(guān)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)，由于接入監(jiān)測因子類型較多，所以排名目前采用AQCI（空氣質(zhì)量綜合指數(shù)）進行，同時可以采用AQI或者根據(jù)不同用戶特點定制排名體系。日均值排名于每天早晨8：30以短信形式發(fā)送至各站點負責人，及時了解

8、最新動態(tài)。分級計算參考的標準是新的環(huán)境空氣質(zhì)量標準（GB3095-2012）。AQI采用環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）（HJ 6332012）計算，AQCI按照環(huán)境空氣質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范（試行）（發(fā)布稿）（HJ633-2013）計算，參與評價的污染物為SO2、NO2、PM10、PM2.5、O3、CO六項。發(fā)布頻次為每小時一次。AQI參考算法：a）對照各項污染物的分級濃度限值，以實測濃度值分別計算得出空氣質(zhì)量分指數(shù)IAQI；b）從各項污染物的IAQI中選擇最大值確定為AQI，當AQI大于50時將IAQI最大的污染物確定為首要污染物；c）對照AQI分級標準，確定空氣質(zhì)量級別、類別及表示顏

9、色、健康影響與建議采取的措施。3.2.7 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?qū)崿F(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(jié)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。污染源分析全面覆蓋污普、環(huán)統(tǒng)、排污申報、總量、監(jiān)察等數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)一標準規(guī)范和統(tǒng)一分析方法，準確反映污染源數(shù)據(jù)和各類數(shù)據(jù)間的關(guān)系。從多角度進行分析，全面反映污染源狀況，包括污染源數(shù)量和分布，主要污染物排放總量和變化趨勢等，按行業(yè)、污染物、企業(yè)情況等因素，篩選出

10、重點管理對象，為監(jiān)察工作提供依據(jù)。污染源可分成固定源、流動源、開放源等。固定源主要包括燃煤（油）的各類電廠鍋爐、民用爐灶、建材和冶金工業(yè)爐窯等顆粒物排放源，流動源主要包括機動車、船、飛機及非道路機械等顆粒物排放源。源解析中的開放源通常包括土壤風沙塵、道路揚塵、施工揚塵、堆場揚塵和窗臺塵等。特定地區(qū)的源解析工作有時需要考慮生物質(zhì)燃燒塵、餐飲油煙塵和海鹽離子等顆粒物排放源。3.2.8 環(huán)境數(shù)據(jù)動態(tài)云圖展示根據(jù)環(huán)境數(shù)據(jù)的變化制作地區(qū)熱力圖以及云圖（圖案僅供參考）3.2.9 環(huán)境質(zhì)量預測大數(shù)據(jù)平臺運行過程，在收集夠一定量的收據(jù)后，建立監(jiān)測數(shù)據(jù)三維模型，分析預測未來的環(huán)境質(zhì)量趨勢。3.2.10 應急預案

11、管理基于GIS地圖信息建立環(huán)境預案管理體系，根據(jù)不同用戶開放不同編制權(quán)限，預案錄入時候系統(tǒng)根據(jù)運行規(guī)則自動命名，并生成固定格式編碼，便于快速檢索。系統(tǒng)運行中，面對突發(fā)狀況時，可根據(jù)數(shù)據(jù)模型提供預案，為環(huán)境管理部門提供相應參考。3.2.11 工控機遠程維護配置環(huán)保監(jiān)測點位需要大面積覆蓋，同時需要滿足便攜性、移動性、實用性的需求，因此目前數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸基本通過GPRS傳輸，接入公網(wǎng)進行。監(jiān)測站點發(fā)生故障或數(shù)據(jù)連接異常時，可通過Internet遠程訪問確定是否需要前往維護，節(jié)約人工成本。網(wǎng)即國際互聯(lián)網(wǎng)（Internet），它是把全球不同位置、不同規(guī)模的計算機網(wǎng)絡（包括局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)）相互連接在

12、一起所形成的計算機網(wǎng)絡的集合體。我們通常所瀏覽的WWW站點、FTP站點以及溝通時所采用的即時通訊軟件均屬于服務在Internet（公網(wǎng)）的應用程序，因此也稱它們?yōu)椤熬W(wǎng)絡應用程序”。四、工業(yè)手持平板-在APP軟件中的應用 工業(yè)手持平板7寸安卓三防及5.3寸手持平板在環(huán)保APP軟件中的應用。 如下圖：APP界面在手持平板中的顯示圖； APP界面圖4.1 在手持端進行-環(huán)境質(zhì)量指數(shù)排名查看手持端可以便捷輔助維護工作之外，還可以為環(huán)境管理人員提供服務。以普通用戶身份登錄APP內(nèi)，系統(tǒng)會檢測用戶定位，首頁顯示最近點位信息，支持用戶點位綁定。管理者賬號經(jīng)過系統(tǒng)認證后，開放排名信息功能，提供近七天日均值或者

13、近三月月均值排名。4.2 超標預警用戶綁定站點后可以設置站點指標值，如果超出指標，APP向用戶推送通知。4.3 預案提醒工控機服務端生成預案后，同步至手持端管理，具有日程安排的預案，可以設置提醒功能。4.4 使用背景在以往的案例中，系統(tǒng)剛開始投入使用時、數(shù)據(jù)傳輸還未趨于穩(wěn)定，在這一時間段，需要大量的運維工作，許多工作場景并不適合攜帶工控機服務器設備，所以需要在手持端來輔助完成常規(guī)維護工作，維護人員直接在手持端可以查看點位狀態(tài)信息。4.5 狀態(tài)查詢維護人員登錄APP，跳轉(zhuǎn)至點位列表界面，包括點位名稱、點位狀態(tài)與更新時間，可以切換至地圖模式，當前采用百度地圖接口開發(fā)。點擊刷新可以抓取最新點位數(shù)據(jù)信

14、息，以北京時間為標準，最近15分鐘內(nèi)有數(shù)據(jù)上傳，狀態(tài)標注為紅色，若無上傳，狀態(tài)標注為灰色。點擊點位會顯示點位監(jiān)測因子實時數(shù)據(jù)選項卡。4.6 斷線故障預警若點位15分鐘未上傳數(shù)據(jù)，系統(tǒng)則判斷其為離線狀態(tài)，通過推送功能將斷線通知發(fā)送至維修人員APP內(nèi)，可以根據(jù)用戶需求定制開發(fā)微信通知接口。站點導航接入百度地圖導航功能，可以實時查詢到達點位具體路線時間等。五、環(huán)保系統(tǒng)在線監(jiān)測工作原理5.1 監(jiān)聽工控機-環(huán)境數(shù)據(jù)采集監(jiān)聽工控機使用公網(wǎng)固定IP，監(jiān)測儀器發(fā)送數(shù)據(jù)至此IP地址對應端口，系統(tǒng)自動采集并通過內(nèi)置協(xié)議將字符串解析為需要的信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的校驗、檢查、解析和入庫（數(shù)據(jù)存儲），采用多線程異步通信技術(shù)

15、與各監(jiān)測點通信，可查看原始數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步轉(zhuǎn)發(fā)。當監(jiān)測點位斷線或者出現(xiàn)異常時，線程保留五分鐘對接期，五分鐘之內(nèi)不上傳數(shù)據(jù)系統(tǒng)關(guān)閉線程，降低占用率，直至重新連接再次打開。5.2 工控服務器-環(huán)境數(shù)據(jù)存儲工控服務器對接收到的環(huán)境數(shù)據(jù)進行整體規(guī)劃，對環(huán)保業(yè)務涉及的眾多數(shù)據(jù)資源進行科學合理的分類，在此基礎上建立數(shù)據(jù)體系和數(shù)據(jù)庫體系，形成基礎數(shù)據(jù)庫、專業(yè)數(shù)據(jù)庫、元數(shù)據(jù)庫和標準數(shù)據(jù)庫。由于環(huán)境大數(shù)據(jù)的保密性，數(shù)據(jù)庫服務器需要關(guān)閉公網(wǎng)服務和外接端口，與監(jiān)聽服務器接入同一局域網(wǎng)，使用內(nèi)網(wǎng)IP。監(jiān)聽服務器解析完成后，通過局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)存儲至此。數(shù)據(jù)庫定期備份、定期殺毒、定期更新軟件服務與相關(guān)插件，以保證存儲數(shù)據(jù)

16、的安全。 環(huán)境數(shù)據(jù)分析處理工控服務器針對各項數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)管理，嚴格按照相關(guān)法律法規(guī)及環(huán)保行業(yè)規(guī)定進行統(tǒng)計分析運算處理，得出最符合標準的環(huán)境數(shù)值。統(tǒng)計功能支持根據(jù)原始值值計算小時值、日報、月報、年報等。分析功能包括，對大氣、水質(zhì)、煙氣等不同行業(yè)進行規(guī)則整合判斷、如煙塵，煙氣的含量跟氧氣關(guān)系，COD與濁度及溶解氧的關(guān)系等高級功能，根據(jù)用戶需求定制開發(fā)。經(jīng)過算法運行生成數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)系統(tǒng)建模分析的關(guān)鍵功能。 環(huán)境數(shù)據(jù)報表生成與排名工控服務器生成各項報表后，根據(jù)空氣質(zhì)量指數(shù)從低到高進行排名，指數(shù)越低排名越靠前。支持總體排名、區(qū)域排名、單站點排名。服務器與EXCEL報表、WORD文檔、JPG圖片、PD

17、F等接口進行對接，使前端頁面可以順利導出打印。5.3預警工控機-環(huán)境監(jiān)測指標預警預警工控機中置入交互模塊，每30分鐘采集監(jiān)測子站的運行狀態(tài)、設備狀態(tài)、監(jiān)測數(shù)據(jù)，對服務器進行信息交互傳輸、讀取操作日志，連續(xù)兩次出現(xiàn)異常，系統(tǒng)啟用預警提醒。同時可以將監(jiān)測因子標準接入檢測程序中，如果超標或者出現(xiàn)恒值，則提示相關(guān)人員并將信息傳輸至前置工控機。所有預警信息在前端頁面展示。六、系統(tǒng)硬件構(gòu)成1、 環(huán)境指標監(jiān)測儀器子站2、 GPS子站定位模塊3、 數(shù)據(jù)采集設備-采用的工業(yè)手持平板電腦7寸與5.3寸；7寸平板如圖：規(guī)格型號 TPC-0007外形尺寸210*140*20mm重量650 g（帶電池)鍵盤支持實體按鍵

18、（導航鍵x3，功能鍵x4，）硬件配置操作系統(tǒng)Android4.2CPUSamsung 4 核 4412 處理器顯示屏7 寸IPS 高清屏，分辨率1280*800 高清彩色顯示屏;G+G 鋼化電容式觸摸屏ROMINAND 16GRAMDDR2 2G數(shù)據(jù)通訊Wi-Fi標配，內(nèi)置802.11b/g 無線通訊功能，通訊速率可達54MB/秒, 滿足CISCO CCX2/3 安全標準，完全支持CISCO AP 及安全規(guī)范藍牙藍牙Bluetooth4.0 以上3G 功能*聯(lián)通WCDMA：UMTS2100/900 MHzUMTS1900/850 MHzGSM850/900/1800/1900 MHz2G 功能

19、GSM 850 / 900 / 1800 / 1900 MHzUSBUSB OTG X1 USB HOST X1擴展功能攝像頭后置500 萬高清像素，自動對焦GPS預置兼容北斗和GPS音頻揚聲器x2，麥克風x1電源電源內(nèi)置3.7V 5000mAh 可充電鋰電池,提供5V 專用接口充電外置通過預留接口可在外掛3.7v 10000mah 電池包，滿足長時間戶外作業(yè)要求外部接口擴充卡槽Mirco SD x 1（支持擴張32G 容量）、SIM x 1物理接口mini USB x 1，3.5mm 音頻接口x1 ，30pin 接口x1打印機可連接所有支持藍牙串口協(xié)議的打印機等級防護等級IP65工業(yè)手持平板5.3寸4、 無線傳輸設備5、 數(shù)據(jù)庫、web端采用的是工控機服務器如圖： -工控機特性:n 標準19"上架式,全鋼結(jié)構(gòu)1.2mm鍍鋅板,2個前置USB接口,8個彈簧減震設計,前面板帶鎖.n 高附著力、耐磨不起泡,不掉漆,工藝講究,結(jié)構(gòu)穩(wěn)固,采用（EMI）設計,防電磁輻射干擾,承受環(huán)境極限,如沖擊、振動和高溫.n 極佳散熱解決方案,優(yōu)異的內(nèi)部風道設計.安裝1個12025風扇和2個8025風扇,有效增強機箱內(nèi)部的散熱效果.n 廣泛應用于大容量存儲,工業(yè),通訊等領(lǐng)域.組件規(guī)格：組件名稱規(guī)格尺寸(mm)深450mm × 寬427mm