肖佑銘(貴州省交通科學(xué)研究院股份有限公司)

基于物聯(lián)網(wǎng)的省級(jí)交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)——以貴州省為例

肖佑銘
(貴州省交通科學(xué)研究院股份有限公司)

摘要:從實(shí)際項(xiàng)目的需求出發(fā)，對(duì)基于物聯(lián)網(wǎng)的省級(jí)交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了架構(gòu)設(shè)計(jì)。使用軟件工程的分析和設(shè)計(jì)理念，介紹了貴州省交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的需求分析，系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程。為實(shí)現(xiàn)貴州省交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)試點(diǎn)工程提供一定的技術(shù)支撐。目標(biāo)是建設(shè)一個(gè)運(yùn)行高效的和適應(yīng)當(dāng)前交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展特點(diǎn)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞:交通運(yùn)輸;物聯(lián)網(wǎng);環(huán)境在線監(jiān)測(cè)

Provincial Transportation Environmental Monitoring System Based on Internet of Things——Guizhou Province

XIAO You－ming
(Guizhou Province Transportation Research Institute Co.，Ltd.)

Abstract:From the practical needs of the project，to the provincial transportation Environment Monitoring System Based Things were architecture design.Use the analysis and design of software engineering，describes the demand Guizhou provincial transportation environmental monitoring system analysis，system design process.To achieve Guizhou Province transport environmental monitoring network pilot project to provide some technical support.Goal is to build an efficient operation and development of the transportation industry to adapt to the characteristics of the current environmental monitoring systems.

Key words:transportation; things;

Environment Online Monitoring

1　設(shè)計(jì)目的

交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)作為交通環(huán)境監(jiān)管的一項(xiàng)重要技術(shù)手段，也是交通運(yùn)輸環(huán)境保護(hù)的長期管理的主要依據(jù)。逐步完善交通環(huán)境監(jiān)測(cè)體系，提高交通環(huán)境監(jiān)測(cè)綜合能力，已成為交通運(yùn)輸環(huán)境保護(hù)工作的重要內(nèi)容之一?！豆匪方煌ㄟ\(yùn)輸環(huán)境保護(hù)”十二五“發(fā)展規(guī)劃》和《交通運(yùn)輸”十二五“發(fā)展規(guī)劃》都明確提出要建設(shè)“交通環(huán)保行業(yè)科學(xué)布局、層次合理的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)”。

依托貴州省交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)試點(diǎn)工程項(xiàng)目，對(duì)系統(tǒng)中如何應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行研究，對(duì)系統(tǒng)需求進(jìn)行分析，對(duì)架構(gòu)和模型功能進(jìn)行了設(shè)計(jì)，目的是設(shè)計(jì)出一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)的省級(jí)交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并將其應(yīng)用在實(shí)際的項(xiàng)目中，給出了基于物聯(lián)網(wǎng)的省級(jí)交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，從架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、功能模塊、數(shù)據(jù)庫、安全性、可靠性和可擴(kuò)展性不同方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2　系統(tǒng)需求

2.1業(yè)務(wù)需求

省級(jí)交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)具有的主要功能如下: (1)面向省級(jí)交通環(huán)境主管部門和行業(yè)管理部門，提供各類交通環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息的獲取、檢索、查詢、展示等服務(wù)，并能夠在此基礎(chǔ)上為交通環(huán)境主管部門提供報(bào)表統(tǒng)計(jì)、匯總分析、趨勢(shì)分析、對(duì)比分析、超標(biāo)分析、預(yù)測(cè)預(yù)警分析等功能，為開展交通環(huán)境監(jiān)管、政策制定、項(xiàng)目審批等提供數(shù)據(jù)支持服務(wù)。

(2)面向省級(jí)交通環(huán)境監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作人員，提供便捷高效的交通環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集、管理、統(tǒng)計(jì)分析等功能，減輕交通環(huán)境監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)人員在數(shù)據(jù)資料收集、整理、審核方面的工作量，有效提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，進(jìn)一步增強(qiáng)交通環(huán)境監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作的效率和管理水平。

2.2功能需求

環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是省級(jí)交通環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)交通環(huán)境實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的有效手段，為了更全面、及時(shí)的掌握交通環(huán)境敏感區(qū)域的環(huán)境情況，同時(shí)為以后省級(jí)交通環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)的完善，貴州交通環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)置了在線監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，擬建在線監(jiān)測(cè)以污水、噪聲和大氣為主要內(nèi)容，其建設(shè)規(guī)模為:在全省范圍內(nèi)，選擇2條高速公路進(jìn)行在線環(huán)境監(jiān)測(cè)的試點(diǎn)工作，其中，1處高速公路服務(wù)區(qū)建生活污水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)1套; 1處高速公路收費(fèi)站建

環(huán)境大氣監(jiān)測(cè)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)1套，1處隧道口建環(huán)境大氣監(jiān)測(cè)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)1套; 2處臨路學(xué)校(或居民聚集區(qū))聲環(huán)境敏感路段建噪聲在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)2套。詳見表1。

表1　環(huán)境在線監(jiān)測(cè)站點(diǎn)規(guī)模一覽表

3　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)應(yīng)該使用連通性強(qiáng)和用戶使用方便的基于超文本傳輸協(xié)議(Hyper Text Transfer Protocol，HTTP)的瀏覽器/服務(wù)器模式結(jié)構(gòu)(Browser/Server，B/S)。

本項(xiàng)目根據(jù)基于物聯(lián)網(wǎng)的省級(jí)交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分層架構(gòu)設(shè)計(jì)建設(shè)，本次項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容分為三個(gè)層次，以智能感知層(2個(gè)大氣環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、1個(gè)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站、2個(gè)噪聲環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)建設(shè))為基礎(chǔ);傳輸層(依托貴州省環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)營商)為樞紐;智能應(yīng)用層(包含了交通環(huán)境監(jiān)控中心、交通環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)集建設(shè)、6個(gè)交通環(huán)境智能監(jiān)測(cè)信息管理平臺(tái)應(yīng)用軟件:交通環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)、交通環(huán)境噪聲在線監(jiān)控系統(tǒng)、交通環(huán)境水質(zhì)智能在線監(jiān)控與統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)、交通環(huán)境空氣智能在線監(jiān)控與統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)、交通環(huán)境地理信息系統(tǒng)、交通環(huán)境數(shù)據(jù)中心系統(tǒng))為建設(shè)重點(diǎn)，構(gòu)建貴州省交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，提升貴州省交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通環(huán)境的有效感知。

3.2系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)

省級(jí)交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)能通過動(dòng)態(tài)伸縮更好地平衡各個(gè)層面上服務(wù)器的負(fù)載，均衡網(wǎng)絡(luò)上的信息流量，從而提高系統(tǒng)的吞吐量;系統(tǒng)硬件采用這種分層結(jié)構(gòu)、分布式分布可方便地以添加方式擴(kuò)展相應(yīng)層面上服務(wù)器數(shù)量以擴(kuò)展處理能力和系統(tǒng)規(guī)模。

3.3系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

在交通環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，省級(jí)交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將建設(shè)交通環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的服務(wù)中心、分析和決策中心和持久化中心，為交通運(yùn)輸環(huán)境管理提供信息化支持。細(xì)化出系統(tǒng)需要開發(fā)的功能和提供的服務(wù)。系統(tǒng)總體模塊層次結(jié)構(gòu)見圖1。

3.4系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)在特定的應(yīng)用場(chǎng)景下，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和初始化數(shù)據(jù)的過程，做為軟件系統(tǒng)開發(fā)重要技術(shù)。將系統(tǒng)中不同數(shù)據(jù)按照特定的規(guī)則組織，使用各個(gè)模塊可以共享這些數(shù)據(jù)，使這些模塊可以快速方便的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行持久和查詢等操作功能。在貴州省交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)數(shù)據(jù)庫體系設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上形成數(shù)據(jù)庫體系。

3.5系統(tǒng)前端設(shè)計(jì)

省級(jí)交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前端主要有五大功能模塊，分別是: 1.0空氣在線監(jiān)控、2.0噪聲在線監(jiān)控、3.0水質(zhì)在線監(jiān)控、4.0地理信息系統(tǒng)、5.0數(shù)據(jù)中心等。系統(tǒng)功能模塊表見表2。

圖1　系統(tǒng)總體模塊層次結(jié)構(gòu)圖

表2　系統(tǒng)功能模塊表

3.6系統(tǒng)安全性、可靠性、擴(kuò)展性設(shè)計(jì)

(1)系統(tǒng)的安全是整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)的根本保障。基于此原因，在對(duì)系統(tǒng)行安全建設(shè)時(shí)，需要考慮完整的安全構(gòu)架?？紤]多方面、多層的系統(tǒng)安全。(2)可靠性是系統(tǒng)能夠連續(xù)運(yùn)行的保證，即使是系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，可靠性也能夠保證系統(tǒng)不會(huì)進(jìn)一步出現(xiàn)更大的錯(cuò)誤，而且能夠迅速從故障中恢復(fù)，具有自我檢查和自我修復(fù)的能力。(3)省級(jí)交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有以各個(gè)子系統(tǒng)為單元的可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行配置的能力，保證每個(gè)子系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行正常，并且增加新子系統(tǒng)時(shí)，無需修改原有子系統(tǒng)，便于在現(xiàn)有系統(tǒng)中進(jìn)行擴(kuò)展。為了便于系統(tǒng)的擴(kuò)展，如建立交通環(huán)境預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)、交通環(huán)境應(yīng)急指揮系統(tǒng)、交通信息共享和發(fā)布系統(tǒng)等。

4　結(jié)語

本文提出一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)的省級(jí)交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并描述了它的需求分析和設(shè)計(jì)過程。為貴州省交通運(yùn)輸環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)試點(diǎn)工程項(xiàng)目提供了一定的技術(shù)支撐。項(xiàng)目建成后，將成為全國交通運(yùn)輸行業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，同時(shí)也將納入到貴州省環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)之中，對(duì)于推動(dòng)交通建設(shè)可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)綠色交通，提升交通運(yùn)輸行業(yè)的整體形象，都將具有十分積極的意義。

參考文獻(xiàn):

［1］交規(guī)劃發(fā)［2012］18號(hào)，公路水路交通運(yùn)輸環(huán)境保護(hù)“十二五”發(fā)展規(guī)劃［S］.交通運(yùn)輸部，2012－01－13.

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［3］施伯樂.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)教程(第3版)［M］.高等教育出版社，2009.

作者簡(jiǎn)介:肖佑銘(1985－)，男，貴州金沙人，工程師，研究方向:環(huán)境影響評(píng)價(jià)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、水土保持、節(jié)能評(píng)估等工作。

收稿日期:2014－11－25

中圖分類號(hào):U492

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C

文章編號(hào):1008－3383(2015) 05－0144－02