物联网技术怎样应用于智慧环保之污染源监控

近年来，各类突发环境事件的测试全国环境监测系统的应急监测能力，建立环保队伍打硬仗的良好形象。 “十三五”规划后，中国很长的路要走在环境保护方面。环境质量的全面改善涉及多个部门和多个领域。真正做到“十三五”的目标，以改善环境的总体质量，需要加强统筹协调，治理的多方联动，执法体系的形成。从国家层面金鹏信息网格队加强了系统的顶层设计，建立持久稳定的环境补偿机制，水资源，湿地，农业，度假村，工厂等纳入监管范围的焦点促进了国家的力量来保护环境。

在新技术，通过互联网新技术，新趋势，运用环保，开展国家电网处理环境。劣质煤主要抓住控制，小锅炉，车出等重点任务，建立监管网络，加强监管，全程跟进，大气污染防治工作的全面把握。结合实际，制定防治方案，建立一个监管体系，强化目标考核，为全面实施水污染防治的主要责任。严格划定生态红线，加强对风景名胜区，水源，农村环境的保护和监管，从源头上控制畜禽养殖污染，电网全面推进环境保护工作。要严格监管，不含糊，不手软，开展全面检查，不断提升监管效能，做好清理违法建设项目，环境执法监督和服务的全面加强。

环境污染对传统污染监测的挑战日益复杂，现在的环境保护网格监管和执法情报平台系统已成为一种趋势，由于精确，科学性和有效性，加强污染控制的效率和能力。目前一些地方政府也正在试行电网企业提供环境监测服务，提供数据和环境监管的技术支持。

专家金鹏信息网格团队开发智能电网环境监管执法平台，企业和机构只需要 *** 作人员点击鼠标，显示在大屏幕上，空气质量监测国控污染物评估数据的网站，其监测数据围绕每个微站，以及历史数据趋势的评估。

电网监控系统的建设和运行，环境污染防治提供了有力的科技支撑，拇指，感觉，体验方式粗放的规则放弃空气污染的传统的过去，被网格化，实时时间，科学的变化精确度，可以减少工作的盲目性，有效提高工作效率和环境管理的能力。做到精益求精，确保准确，可靠，科学的监测数据采集，传输和分析。

采用环保的智能电网监管执法平台后，无论什么使用的生产工艺，原材料，中间产品生产，产品，哪些是有毒的其他辅助材料的企业是很清楚的，会有参与电网系统日常管理的密切关注。只要企业的规范运作，污染物种类和他们这一代是通过提供的查询和计算并不需要环境监测人员现场做检查。

实施和电网的管理，使群众需要解决的第一次，在冲突中首次得到解决。弱势首次得到救助，邻里关系，改善干群关系，满意的质量可以得到改善。为了人民的便利，惠民为服务企业，服务基层的原则，提供了科学依据，服务群众为目标，产业结构调整，为政府的发展，优化能源结构和其他长期排放减排政策和措施，创造一流的环境管理体系，实现真正的环境监管盲点。

金鹏信息智慧环保解决方案

“互联网+”引发环境大数据变革

从“互联网+”的提出至今，丝毫没有变弱的趋势，而是更加实际的在各个行业引发变革。新的经济发展理念带来了全新的数据化驱动模式，尤其在环境领域，环境大数据的概念，由然而生。

近年来，”互联网+”为解决环境问题创造了诸多前提条件。通过互联网的应用，可以实现环境数据、信息等要素互通共享，从而推动环境问题得到整体有效解决。公众舆论借助互联网将对企业排污形成巨大压力，督促其有效治污，也将推动环境改善因素由单一政府向全社会延伸。

预计在”互联网+”的推动下，环保领域将迎来一个大数据互联时代。

对于政府而言：从“数字环保”到“智慧环保”在大量数据累积的基础上，未来政府及环保相关部门需求方式将由传统的“数字环保”升级到“智慧环保”，更加强调数据获取后的分析预测和价值挖掘。在原有的“数字环保”基础上，借助物联网技术，把传感器和装备嵌入到各种环境监控对象中，通过云计算技术将环保领域的各物联网设备整合起来，实现人类社会与环境业务系统的整合，以更加精确和动态的方式实现环境管理和决策的“智慧”。

对于企业而言：将助力企业加快产业转型升级，拓开更大市场空间。

随着“互联网+环保大数据”的蓬勃发展以及各界对于“互联网+”对于“大数据”的关注与重视，以广东天基环境科技有限公司（>

对于公众而言：环保将更方便、更时尚，环保将成为更多人的生活态度

将提升公众服务能力（如：公众对于环境质量的知情权 等）；通过大数据整理计算采集来的社交信息数据、公众互动数据等，可以帮助环保部门进行公众服务的水平化设计和碎片化扩散。可以借助社交媒体中公开的海量数据，通过大数据信息交叉验证技术、分析数据内容之间的关联度等，进而面向社会化用户开展精细化服务，为公众提供更多便利，产生更大价值。

“互联网+环境大数据“时代来临,大数据开启了一次重大的时代转型，这是一场关乎生活、工作与思维的大变革，而互联网等先进技术运用使得海量数据获取与分析成为可能。

“互联网+”引发环境大数据的变革在即，对于大家来说，既是机遇也是挑战；我们要有敏感的前瞻意识抓住机遇，乘势而上，为环保事业贡献出自己的一份力量，用大数据的新技术谋划环保运行的新机制，助推产业转型升级，进入智能环保经济新时代。

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物联网的应用如下：
1、智能仓库。物联网一个很好的应用。它能准确的提供仓库管理各个环节数据的真实性，对于生产企业，可以根据这个数据合理的把控库存量，调整生产量。物联网中利用SNHGES系统的库位管理功能，可以准确提供货物库存位置，这就大大提高了仓库管理的效率。
2、智能物流。运用条形码、传感器、射频识别技术、全球定位等先进的物联网通信技术，实现物流业运输、仓储、配送、装卸等各个环节的智能化。不仅货物运输更加的自动化，而且作出的全面分析还能及时的处理问题对物流过程作出调整，优化了管理。大大提高了物流行业的服务水平，还节约了成本。
3、智能医疗。利用物联网技术，实现患者和医务人员、医疗机构、医疗设备的互动，实现医疗智能化。物联网医疗设备中的传感器与移动设备可以对患者的生理状态进行捕捉，把生命指数记录到电子健康文件中，不仅自己可以查看，也方便了医生的查阅，实现远程的医疗看病。很好的解决当前的医疗资源分布不均，看病难的问题。
4、智能家庭。物联网的出现让我们的日常生活更加的便捷。不远的将来一台手机，就可以 *** 作家里大多数的电器，查看它们的运行状态。寒冷的冬天，我们可以提前打开家里的空调，回到家就暖暖的。物联网还能准确的定位家庭成员的位置，你再也不用担心孩子跑的找不见人，省心省力。
5、智能农业。物联网在农业中的应用就更加的广泛。监测温湿度，监视土壤酸碱度，查看家禽的状态。在这些数据的支持下，农户就可以合理进行科学评估，安排施肥，灌溉。监测到的天气情况比如降水，风力等又为我们抗灾、减灾提供了依据。提高了产量，降低了减产风险。
6、智能交通。物联网将整个交通设备连在一起。主要是用图像识别为核心技术。可以准确的收集到交通车流量信息，通过信号灯等设备进行流量的控制，这个技术的运用，会让堵车成为历史。管理人员利用这个技术能将道路、车辆的情况掌握的一清二楚，驾驶违章无处可逃，交通事故也能及时的得到处理。人们的出行得到了很大的方便。
7、智能电力。电力工程是一项重大的民生工程，对电网的安全检测是一项必修科目。以南方电网与中国移动通过M2M技术进行的合作为例，因为物联网的运用，使得自动化计量系统开始启动，使得故障评价处理时间得到一倍的缩减。

IOT网关，接收sensor数据的总入口，主要是日志，安全防护，流控，协议转换等功能，

图1 IOT网关

之前有提到IOT网关是基于python的twisted框架实现的，初期的时候该IOT网关主要实现的功能是 数据接收和转换功能 和 安全防护 。

数据接收和转换功能 ，这里很简单，拟定好数据交互格式后，IOT网关按照约定好的格式进行解析，然后转发给后端服务进行进一步的处理

安全防护 ，设备的区分主要是依靠烧录到硬件的SN号来实现，SN号包含的信息比较多，如生产批次，设备型号等，受制于厂商我安全防护不能做的非常完善，同时sensor与IOT网关的交互不能非常复杂。安全防护这一块理论上是设备接入要一型一密或者一机一密，协议上还应该启用tls/ssl安全通信协议。

图2 鉴权

安全防护要做ssl这类的安全通信协议的话，要考虑设备厂商实现通信模块能力，设备功耗，设备性能（低端设备cpu性能可能比较差，可考虑对称加密形式），IOT网关也需要引入相应模块。

另外认证从性能方面考虑，后期在设备比较多的情况下，可以加入redis等内存型key-value数据库，缓存设备信息，提高鉴权模块性能。

实践中，我们的sensor基本都是依靠电池供电，因此我们的IOT网关基本是面向短链接（后期我们有监测设备，依靠外部电源直接供电，为长连接），因此在每次发起连接我们都要进行一次鉴权，鉴权通过后，设备方可上传传感器监测数据和设备自身状态。

图3 数据交互流程

这一块的调试工作长达半年左右，才基本稳定下来，主要集中在设备商处除了硬件稳定性，还有在调试中发现传输的字符串乱码（c语言处理问题），沾包（厂商开发人员tcp协议不熟），优化传输效率，关闭cork或者 Nagle 算法（传输包很小）。

因为IOT网关不能主动断连接，理论 *** 作中，IOT网关应该和sensor有心跳协议，保证连接的有效性。设备商在数据流程交互完成后，竟然没有close 连接，直接休眠，导致网关所在服务器的连接的文件描述符一直没有正常释放，后面为了预防这种现象，我开启了 *** 作系统层面的keepalve定时器，回收失效连接（系统默认时间是2小时左右，我缩短了失效时间），理论上来说应该是应用层面去实现心跳协议。

整个IOT网关的设计，是无状态，可伸缩的，单网关在普通型ecs上可轻松达到数百tps。

环境保护工作严峻的形式给环境监管带来更高要求。当前环保监控系统中，移动执法和污染源、河流、水质、空气质量等环境要素的控均有各自的系统，分别有不同的 *** 作步骤，系统间难以兼容、 *** 作繁杂;各系统接口的不同导致无法实现系统间的信息共享;现场执法人员无法实时掌握污染源排放情况;诸多不足给环境监控人员工作带来很大不便。在此大背景下，“智慧环保”应运而生。

一、“智慧环保”是互联网技术与环境信息化相结合的概念

智慧环保借助物联网技术的数字环保平台，将在线监测监控网络、环境应急指挥系统融合，结合物联网、云计算、多网融合等多种技术方案，通过实时采集污染源排放因子、环境质量、环境生态、环境风险、企业信息管理等信息，构建全方位、多层次、立体化、全覆盖的生态环境监测网络，构筑感知测量更透彻、互联互通更可靠、智能应用更深入的智慧环保物联网体系，以更加精细和动态的方式实现环境管理和决策，从而实现环境保护智慧化。

二、智慧环保建设思路

1、建设思路

结合当前环境保护工作实际需求，按照“服务需求、应用主导;统筹规划，统一标准;整合资源、协同共享”的原则，提出一种“智慧环保”项目建设思路：包括大气环境综合监测系统、水环境综合监测系统、网格化监管系统、企业信息管理系统、企业环境信用评价系统、建设项目环境管理系统、排污许可证管理系统、三同时验收系统、环境监测业务管理系统等，形成覆盖主要生态要素的资源环境承载能力动态监测网络，实现环境信息统一监管、统一应用、统筹规划、生态环境数据互联互通和开放共享，具体归纳为：

(1)一张网：建设加密监测网+网格化监管网。通过“线上千里眼、线下网格员”的综合布局实现环境监管的天罗地网，通过线上监控和线下监管联动，促进环保执法溯源明确、反应及时、处理快速、监督有效。

(2)一张图：采用多维GIS融合技术，将污染源分布、环境质量实时监控、污染趋势变化，网格员分布等在一张地图上显示出来，真正实现“物联网前端感知、应用时态分析、管理虚拟仿真、多维GIS空间分析”一体化的GIS可视化应用创新模式，实现对环境质量和管理直观把控，对环保决策及监督进行有力支撑。

(3)一张表：将空气质量、水环境质量、网格化监管、企业信用评分等进行排名，有利于增强环保意识，强化各级属地责任、环保部门综合监管责任、行业部门管理责任和企业主体责任等，促进治污有效落实，从而使环境质量整体好转。

(4)一个库：将大气、噪声、固废、污染源、移动执法等不同业务信息集成于一个数据库，实现数据统一存取，信息共融共通，方便各种环境保护相关的工作应用。

(5)一个平台：通过整合原有业务系统，建立健全网格化监测监管系统及移动办公系统，促使工作程序化，规范化，提高工作效率及社会服务效能。进而实现工作过程可监控、全程可追溯、公众可监督，实现综合、动态、事前、事中、事后相结合，打造一个全方位、多层次、规范化的信息化监控平台。

2、建设模式

智慧环保基于云计算、物联网、互联网+架构，其网络架构主要包括智能感知层、网络传输层、服务层和系统应用层。智能感知层包括对水质、空气、噪声、固废、土壤、污染源核辐射、移动执法等环境要素的感知监测设备;网络传输层为以互联网为基础的高速传输网络，如移动网络、卫星网络、互联网络和自组网络等;服务层包括支撑平台和环境云数据中心，支撑全局的环境数据资源和业务应用;系统应用层提供环境在线监控平台主要的功能――水质监测、大气监测和污染源、固废、噪声、生态监测，对数据、业务进行集成，形成完整的集成系统，实现日常办公应用、环保电子政务、环境管理和监控及决策支持等功能。

智慧环保项目涉及层面较广，实际构建中需要与多个技术方沟通对接，依据“优先解决突出问题”、“避免重复建设”和“充分利用现有资源”的原则，将大气环境网格化监测、水环境监测和网格化环境监管纳入建设重点，噪声、医废、固废、放射源可后期跟进;视频追踪和可与当地公安部门的综治系统结合，实现视频信息资源共享。

3、智慧环保发展前景

智慧环保是当代信息技术发展的必然，也为新时期环境保护科学发展提供了崭新之路。通过智慧环保，使得搭建一套综合信息基础架构成为可能，从而实现对环境的有效管理。通过部署完善的感测网，运用现场实地监测的感测系统，达到环境监管与预防突发环境事件发生的效果。

智慧环保提高环境与发展的综合决策能力，对构建资源节约型、环境友好型社会，实现环境保护战略目标具有重要意义。

三、智慧环保网格化环境监管平台

搭建网格化环境监管平台，建立城市管理长效机制，深化环境监管体制改革，建立条块结合、责权利相统一的环境管理新模式，推进安全社区创建，保障城市安全稳定，打造“平安城市”，实现城市环境监管管理资源的横向共享和业务的整合，立足城市科学管理，为城市发展服务。

网格化环境监管系统采用万米单元网格管理法和环境管理部件、事件管理法相结合的方式，应用、整合多项智慧环保技术，实现环境监管管理的信息化、标准化、精细化、动态化;按照“属地管理、分级负责、无缝对接、全面覆盖、责任到人”的原则，以政府为责任主体，明确相关部门环境监管职能，建立“横向到边、纵向到底”的网格化环境综合监管平台，明确职责分工，促进管理流程再造，落实管理职能逐步，建立起发现迅速、分工明确、责任到位、处置及时、运转高效的安全管理和监督的长效机制，保证环境监管运行使用中管理问题能够及时发现、及时处理、及时解决。

网格化环境监管平台采用“三级管理、三级网络”的模式以村居为单位，以村居网格为基本单元，区县、乡镇结合，集合区县级管理，建立全区统一编码，实现区、镇街、村居三级网格管理层面信息资源共享。一级网格是全区级别，由环保局负责;二级网格是各个镇街级别的，由各个镇街环保责任人负责;三级网格是各村(社区)构成，主要是由警务助理级区域责任人负责。金鹏信息智慧环保解决方案

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