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空气质量分布式监测成功案例




发布时间: 2015-2-12 13:42:54  

  一、项目背景

  随着工业化的不断发展,环境污染也日趋严重,空气中的污染物浓度越来越高,多个城市空气污染状况频发,对百姓的日常生活造成极大困扰,引发舆论强烈关注。目前国内环境监测站点较少,分布分散,环境监测的数据能够从宏观上反映城市整体的污染情况,但是不能从微观上反映局部区域、特定区域的空气质量好坏,这就需要建设更多的环境监测站点,提供更多的实时的环境监测数据。

  利用云计算、大数据的空气质量分布式监测系统,作为现有的环境监测站点的补充,可以及时反映环境质量现状及发展趋势,结合天气状况、地理地形、城市交通、人口密度、工业产值等元素,通过大数据挖掘与分析,为环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依据。

  二、项目解决方案

  空气质量分布式监测项目采用了南京云创存储科技有限公司自主研发的空气质量监测预警云计算平台。

  (1)空气质量监测预警云计算平台架构

  云创存储的空气质量监测预警云计算平台通过超大规模部署空气特征因子采集设备(包括PM2.5)对环境进行实时监测,通过云计算(数据立方)分析处理大规模的空气质量监测的海量大数据,利用空气特征因子监测和预警系统可以做到及时的污染预警,并且通过邮件,APP等数据推送方式进行空气污染自动报警,及时做好污染防护,很大程度降低破坏空气环境的损害。通过海量历史数据智能分析,能够演化到空气特征因子的污染过程,并且追溯污染源头,进而解决空气特征因子污染源头,有效抑制污染源,保护空气环境。

 

 
  图1  空气质量监测预警云计算平台总体架构



  空气质量监测预警云计算平台由前端的大规模空气特征因子采集设备(包括PM2.5)和后端的大数据处理平台组成,它突破传统的监测方法,运用创新的设计理念,使环保与大数据技术有机的结合,架构海量数据处理平台。部署空气质量监测预警云计算平台,前端的大规模采集设备,配合现有的环境监测站点,可及时反映空气特征因子现状及发展趋势,为空气质量监测和执法提供技术支撑,为环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依据。

  (2)大规模部署的空气特征因子传感器

  空气特征因子传感器是由设备箱、传感器、主控板、电源和无线通信平台组成。传感器将采集到的电信号,通过线材传输给主控板,主控板进行信号解析、算法分析和数据量化后,把数据通过无线通信方式(GPRS)传输到云平台。空气特征因子传感器可以大规模部署,每个云监测仪仪均可以将采集到的数据传输到云平台进行处理。 空气特征因子传感器的安装部署方式方便,可以在户外的立杆或者墙壁上即可部署,这种部署方式完全和传统的部署方式不同,符合超大规模部署的条件。并且空气特征因子传感器完全基于的云平台,可以同时接入成千上万的空气特征因子传感器。

 

 

  图2 空气特征因子传感器部署图



  (3)空气质量大数据处理平台

  通过大规模部署空气特征因子传感器,针对空气质量监测建立的基于大数据处理的空气特征因子传感器。空气特征因子传感器检测到空气质量的相关信息,通过GPRS进行无线数据传输,传输到云平台,成千上万的实时数据在数据接受服务器上进行数据接收、解析和预处理,将数据存入数据立方进行云存储和云处理。

 
  图3 空气质量大数据处理平台展示



  数据立方大数据处理系统是一种处理海量数据的分布式软硬件集合的云处理平台,该平台可以从TB乃至PB级的数据中挖掘出有用的信息,并对这些海量信息进行快捷处理。平台支持100GBps以上量级的数据流实时索引,秒级响应客户请求,秒级完成数据处理、查询和分析工作。平台可以对入口数据进行实时索引,对数据进行分析、清理、分割,并将其存储在云存储系统上,不仅在入库和检索时具有非常高的性能优势,还可以支持数据深度挖掘和商业智能分析等业务。

  三、客户效益

  云创存储已完成了基于空气质量监测预警云计算平台项目的部署实施工作。作为南京云创存储科技有限公司典型的环保应用产品,为江苏省环保厅1831物联网建设提供了技术支撑,充分体现了大数据技术与环保的高度结合。

  该套基于大数据平台的空气质量监测预警云计算平台,在昆山试点进行部署80个实时监控点,监控点包括空气质量特征因子和视频监控摄像头等,在昆山的工业园区产生了巨大的效益,对化工园区的排污情况可以做到实时监控,从源头上防止了产品污染,同时对已经产生的污染进行预警,防止空气污染对化工园区的生产和人员的健康产生影响,保障了化工厂自身的利益,减少了空气污染造成的工厂的利益损失,进一步可以保证化工园区对周围环境的影响可控。大大改善人民居住环境,做到保护环境为人人。

  通过海量科学数据的分析对比,在微观和宏观上反映工业园区的空气质量和每个化工厂的空气质量,给工业园区的环境保护提供科学有效的信息化支持,取得了很好的经济效益和社会效益:

  (1) 根据环境质量标准,基于在昆山工业园区的分布式云监测平台,评价每个化工厂的环境质量。

  (2) 及时预警化工厂污染环境的行为,及时通知相关人员,及时处理,将污染产生的影响降到比较低的程度。

  (3) 根据污染实时分布情况,追踪 寻找污染源,通过视频监控,定位污染源,为实现监督管理、控制污染提供依据。

  (4) 构建云计算海量数据处理平台,存储本区域海量数据,积累长期监测资料,为研究环境容量、实施总量控制、目标管理、预测预报环境质量提供数据。

  (5) 为保护工业园区周围的人民健康、保护工业园区环境、合理使用自然资源提供强有力的保障。

  四、示范推广效应

  中国正在加速工业化、城市化的建设步伐,自然环境变化对社会和公众的影响越来越大,政府和社会都对应急管理工作提出了更高的要求。为增强防灾救灾能力,提高气象灾害应急反应水平,迫切需要建立一个权威、客观、畅通、可信的信息发布渠道,使社会及公众及时了解各类灾害事件的现状、进展、趋势、原因等信息,采取有效防范措施,很大可能减轻和避免各类灾害对经济建设和人民生活的危害。

  建设空气质量监测预警云计算平台,可以实现空气污染源监督管理、随机污染源及时管控,从而有效降低生态环境污染,提高环境质量。从一个试点到性的推广,不仅产生很大的社会效益,同时形成前瞻性成果和新的经济增长点。

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