物联网技术在流域环境风险中的应用

【 摘 要 】 为了流域环境安全，利用物联网技术、数据库技术等系统，构建“防、控、治”相结合的流域环境安全防控体系，实现环境管理部门对全辖区进行全方位、无盲区的流域环境安全监管，起到提高应急响应速度、保障环境安全、增强决策科学性的作用。

【 关键词 】 流域；物联网；应用

【 Abstract 】 In order to watershed environment safety， the use of networking technology， database technology， system， construction of "ecological environment security prevention and control system， control， treatment of the combination of". Implementation of environmental management of watershed environmental safety supervision of omnibearing， no blind area of the whole area. To improve the speed， ensuring environmental safety， enhance the scientific decision-making of emergency response.

【 Keywords 】 watershed； internet of things： application

1 引言

流域环境安全是一项事关大局、事关发展、事关长远的重要工作，是环保工作的最基本内容和最底线保障。随着国家对环保工作的日益重视以及环保行业自身业务的不断发展，环保需求不断提升。由于流域环境安全事故具有突发性、危害严重性、影响广泛性和难以恢复性等特点，如何有效监管城市水环境状况、及时预防和处置城市流域环境安全事故成为环保单位面临的一个重要课题。

2 建设要求

枣庄市流域环境安全防控系统是一个基于互联网和物联网技术的软硬件结合的环保行业“防、控、治”相结合的综合应用系统平台。该系统构建了涵盖枣庄市境内水环境和污染要素的感知、传输、管理、控制于一体的流域环境安全防控物联网系统；建立了一个集水环境基础数据、水环境与污染源实时监测数据及社会、经济、人文、地理、防控等要素数据为一体的多媒体环境数据中心。在此基础上，基于三维GIS平台，集成和开发了水环境与污染源在线监控系统、区域水环境事故预警系统、灾害及演变趋势的模拟仿真系统、水环境事故应急处置与调度系统、流域环境安全防控辅助决策支持系统等。实现了流域水环境质量管理日常业务的网络化、规范化、科学化，提高了境内流域环境安全预警监控、水环境突发事件应急处置的及时性、有效性。

以流域环境安全防控框架为基础，建立重点企业三维模型，设立排污口电子闸门，对城镇污水处理厂工况在线系统联网并实施视频在线监控。系统采用先进、成熟的微软.Net平台开发，数据库采用SQL Server；系统基于二三维GIS平台开发，提供丰富的GIS展示和分析功能；系统建设内容可以概括为“一个中心，三个子系统”。

2.1 应急数据中心

应急数据中心是整个系统的基础，它立足于统一、规范的数据标准，集数据整合、数据集成、数据交换、数据管理、数据协同共享功能于一体，将各类分散的环境应急数据统一集成，提高数据的标准化水平和可用性，为环境管理者和决策者提供可靠、及时、全面的环境信息，为环境管理决策奠定坚实基础。应急数据中心包含水环境数据、风险源企业数据、应急资源、环境基础信息、系统数据等。

2.2 三大子系统

流域环境安全预防子系统：着重于平时基础性应急预防、预备工作的管理，将应急数据中心中收集审核后的风险源企业数据、水环境数据以及各类应急资源进行汇总分析，做到重大危险源底数清、等级清，并整合全市的装备、设施、物资等各类应急资源。

流域环境安全预警子系统：通过集成人工监测数据、自动监测数据、视频监控、工况分析等，形成全方位的流域环境安全预警系统，预判环境安全事件，降低环境安全事件发生概率，主要实现监测与预警的功能。

水环境应急指挥子系统：以预防工作中维护的数据为基础，结合应急车辆调度、车载视频等现场信息，类别溯源、污染物扩散模拟等提供分析数据，给应急指挥提供决策支持，便于应急资源及时有效的调度共享。系统包括事故报警、应急预案、指挥调度、类别溯源、扩散模拟、应急档案等功能。

3 专用支撑平台

二三维GIS支撑平台。专用二三维GIS平台可实现二三维一体化的GIS功能，具有丰富的二维、三维分析功能，支持多用户访问，可建立B/S架构的GIS平台。实现了二维与三维在数据模型和数据结构一体化、基于空间数据库的二维与三维数据管理、高端三维分析和建模、三维环境中直接操作二维GIS分析等方面的功能，可实时添加ArcSDE数据或与2D GIS联动。

工作流支撑平台。该平台为水环境应急数据中心的开发平台，应具有数据建模、业务可视化流程引擎、动态表单设计等多种实现工具，是企业应用开发的一个高效、强大、开放的发工具。

流域防控。基于环境安全防控系统，增加以下流域防控的软件应用功能。

河流断面管理。提供全市境内河流断面的基本信息，可基于地图定位和信息查看。

饮用水源地管理。提供全市境内饮用水源地的基本信息，可基于地图定位和信息查看。

类别溯源。当出现环境污染事故时，根据河流（水体）的流向、支干流关系、断面的上下游关系以及企业的污染物情况查找对所选断面某一污染物浓度有影响的企业。决策人员根据各个企业的生产情况，结合视频监控系统、DCS工况监控系统，可以实现对污染企业的迅速定位。

流域巡检。在高清三维地图上，根据河流走向定义飞行路线，显示河流的总体走向、河流中断面的分布情况、闸坝分布情况以及河流两岸重点污染源企业的分布情况。流域巡检能够给决策指挥人员对河流流域的整体潜在排污状况有一个宏观的把握。

水扩散模拟。发生水体污染时，根据模型及风速、风向、河流流速等参数在地图上模拟污染扩散趋势，直观的显示出污染物扩散的范围。扩散模拟包括两个层面，一方面是污染发展趋势的初步预测模拟，为应急指挥提供参考依据，另一方面是根据应急监测数据进行实况污染态势模拟，及时反映污染的现状。

4 地理数据

基础地理数据。基础地理数据主要是基础矢量数据、基础影像数据以及DEM数据，这些数据通过二三维GIS平台展示，为流域环境安全预警与突发事件应急指挥系统提供基础地图服务。

数据整理编译。数据整理编译是指对采集的各种地理数据，按照不同的方式方法对数据进行编辑运算，清楚数据冗余，弥补数据缺失，形成符合用户要求的数据文件格式。

环境GIS综合应用系统。系统作为全局性的GIS展现平台存在，基于GIS地图为全体用户提供环境及污染源的各类基础信息。系统可实现对废水、环境水等各类环境要素图层的管理，基于地图上显示各监测点的实时监测数据、视频数据，同时可提供丰富的专题图和统计分析功能。通过环境地理信息系统的应用，既可以提高环境保护日常管理的质量和效率，加快环境保护信息化进程，又可以提升环境监督管理的层次，使环境管理与规划决策更为科学、快捷与准确。

5 效益分析

5.1 经济效益

减轻政府财政压力，节省财政开支。基于物联网的枣庄市环境安全防控系统的投入使用，把治污的处理推向社会化、产业化、市场化，污染治理将由政府包揽的现状转变为“谁产生谁处理”的社会化、市场化形式，大大减轻了政府的财政压力。

节省了环境污染治理费。城市环境是人们赖以生存的空间，与每个人息息相关。城市环境一旦被污染和破坏，很长时间内无法恢复。基于物联网的枣庄市环境安全防控系统是一个集环境监测监控、预警响应、应急处置等于一体的完整的环境保护系统，该系统能有效的监测所有可能导致环境污染的不安全因素，防患于未燃，从而节省了大笔的环境污染治理费用。

5.2 环境效益

提高区域环境质量，避免环境的污染和破坏。污染源企业产生的废水废气等污染物如果不达标就排放，通过启动环境安全防控系统中的预警机制，可有效监测所有可能导致环境污染的不安全因素，为所管辖区域的环境安全保驾护航。

节约资源和能源。基于物联网的枣庄市环境安全防控系统建设不仅能有效的应对环境突发事件，而且将为政府部门和环保机构提供强有力的决策支持，也为企业节省人力物力财力。

参考文献

[1] 任丽军，安强，韩美.山东省水环境安全问题及对策研究[J].水资源保护，2005，21（3）.

作者简介：

黄刚（1973-），男，山东枣庄人， 本科， 高级工程师；主要研究方向与关注领域：环境监测、环境监测。

徐学浩（1975-），男， 山东枣庄人，本科，工程师；主要研究方向和关注领域：信息技术、环境监测。

杨茗涵（1983-），女，山东枣庄人，本科，助理工程师；主要研究方向和关注领域：环境监测、环境监测。

刘妮（1973-），女，山东日照人，本科，助理工程师；主要研究方向与关注领域：环境统计、环境统计。

卢振峰（1981-），男，山东枣庄人，本科，助理工程师；主要研究方向和关注领域：环境监测、环境监测。