VISOM 生态环境智慧环保 大数据云平台解决方案(20页 WORD)

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VISOM 生态环境智慧环保 大数据云平台解决方案简明版 目录 1. 中科京云介绍................................................................................................................................................3 2. 智慧环保的发展 ...........................................................................................................................................3 3.智慧环保的组成..............................................................................................................................................5 4.基于大数据的智慧环保解决方案...................................................................................................................9 4.1 整体设计思想 ................................................................................................................................ 9 4.2 总体构成 ...................................................................................................................................... 12 4.2.1 数据接口.................................................................................................................................12 4.2.2 应用层 ....................................................................................................................................12 4.2.3 应用服务层和数据资源层 ......................................................................................................13 4.2.4 基础软硬件层 .........................................................................................................................14 4.3 平台建设关键技术........................................................................................................................ 14 4.3.1 大数据技术.............................................................................................................................14 4.3.2 物联网技术..............................................................................................................................15 4.4 平台模块设计............................................................................................................................... 16 4.4.1 环保平台应用表示层设计 ......................................................................................................17 4.4.2 可视化一张图功能...................................................................................................................17 4.4.3 智能化分析平台......................................................................................................................18 4.5 系统安全管理............................................................................................................................... 18 5. 解决方案结语 .............................................................................................................................................. 19 1. 中科京云介绍 中科京云是一家拥有自主知识产权和核心技术的软件企业，创立于 2017 年 3 月，主要 为客户提供 VISOM 数字空间、数字建筑等解决方案，作为中国领先的 BIM+GIS+IoT 大数据 应用 “ 的团队，中科京云以 BIM+GIS+IoT”为核心理念，以云计算、大数据技术为依托，研发 了 VISOM 系列产品及解决方案，在数字建筑、综合管廊、科技园区等多个领域取得了众多成 功 “ 应用，获得 2017 ” 中国智慧城市创新应用 等多个业内褒奖，在业内具有显著的影响力。 2. 智慧环保的发展 2018 年 6 月 27 日，国务院印发《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，要求经过 3 年努 力，大幅减少主要大气污染物排放总量，协同减少温室气体排放，进一步明显降低细颗粒物 （PM2.5）浓度，明显减少重污染天数，明显改善环境空气质量，明显增强人民的蓝天幸福 感。2018 年 8 月 26 “ ” 日，生态环境部宣布启动 千里眼计划 。将京津冀及周边地区 “2+26”城市全行政区域划分为 3 千米×3 千米的网格，共计 3.6 万余个。利用卫星遥感技术， 综合选取 PM2.5 年均浓度相对较高的 3600 个网格，作为大气污染热点网格，并逐步将京津 “ 冀及周边 2+26”城市、汾渭平原 11 城市、长三角 41 城市纳入范围，实现对大气污染防治三 大重点区域的热点网格监管全覆盖，提高环境监管效能。 网格监管将覆盖整个区域的网格化监控系统所生成的海量数据，通过大数据批量甄别、 “ 处理并进行综合分析、应用，最终起到 精准监测” “ ” “ ” 、 实时源分析 、 及时管理 、 “ ” “ ” “ ” 靶向治理 、 预警预报 、 减排评估 等作用，可促进治理大气污染由凭经验、凭感觉、粗 放式管理向网格化、实时化、精准化管理转变，减少工作的盲目性，大幅提升治霾的工作效 能；通过科学先进的管理方法，实现网格化监控系统监控，在微观上，可实时反映局部区域 的污染物排放及扩散状况，在宏观上，可反映出整个区域的空气质量，进而推动区域空气质 量持续改善。 智慧环保是主要基于大数据等新型技术支撑体系的智能化环保决策手段，是数字环保的 延伸，并在内涵上有着深刻的变革。随着中国工业化、城市化进程的不断推进，生态环境日 益恶化，环境保护面临严峻挑战。要说清污染源状况、环境质量现状及变化趋势、环境潜在 风险，提高政府管理能力，满足社会公众需求，就要求测得准、传得快、管得好。测得准： 用透彻的感知，摸清环境赤字，遏制生态恶化；传得快：用全面的互联，转变政府职能，促 进信息交互；管得好：用深入的智能，服务环境预警，支撑决策行动。随着环保工作的智慧 化建设和精细化管理要求，数字环保对提升环境监测监管能力的作用尤为突出，加快建设数 字环保的同时进一步整合与利用环境信息，不断加强环境生态资源及环境状况分析和评估成 为当务之急。 在生态环境智慧环保大数据平台建设中，必须充分调研并建立环境信息化标准体系，从 “ 而建立起 一个中心 ”。 生态环境大数据标准体系 智慧环保是数字环保的进一步发展，是环境管理工作发展的新兴模式，其本质在于数字 化与互联网的高度结合，是环境信息化向更高、更深层次发展的表现，而大数据技术是智慧 环保的关键支撑技术之一。 2015 年 8 月 19 日， 国务院发布《促进大数据发展行动纲要》，要求推动政府信息系 统和公共数据互联共享，消除信息孤岛，加快整合各类政府信息平台，避免重复建设和数据 “ ” 打架 ，增强政府公信力，促进社会信用体系建设。这标志着中国大数据国家战略地位的正 “ ” 式形成，环保 大数据时代 正式到来。 从数字环保到智慧环保的发展进程中，通过制定标准规范、建立应用支撑系统以及业务 系统来夯实智慧环保的基础，经过长期、大量数据的累积完成环境信息化建设的初级阶段， 进而向智慧环保迈进。 智慧环保借助物联网技术，把传感器和装备嵌入到各种环境监控对象中，通过超级计算 机和云计算将环保领域物联网整合起来，可以实现人类社会与环境业务系统的整合，以更加 精细和动态的方式实现环境管理和决策。 生态环境大数据平台界面 生态环境大数据云平台一张图 3.智慧环保的组成 智慧环保一般包含几个层面：感知层、传输网络层、数据资源层、应用支撑层、应用 层、决策层，在具体系统平台的开发中，会将几个层面的功能合并，在系统功能上合并相近 的功能。 天空地一体化智慧环保体系建设体系 在感知层面上，面对诸多瞬息万变的环境要素，环境监测任务越来越繁重，除此之外， 环境监测工作对监测精度和监测种类也提出了更高的要求，环境要素的全面感知工程是非常 浩大的。工业集中地污染源监测监控、化工园区厂界监管、VOC 回收治理，这些都是未来 智慧环保感知网络需要触及的环境要素。要实现从数字环保到智慧环保的跨越，关键是在原 有数字环保的基础上，重点加强感知层与智慧层的建设。一是利用物联网技术，建设实时、 自适应进行环境参数感知的感知系统；二是利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，整 合现有信息资源，建设具有高速计算能力、海量存储能力和并行处理能力的智能环境信息处 理平台，为最终实现智慧环保的各项应用服务提供平台支撑与信息服务。 做好智慧环保，应坚持： 四个智慧方向：模式与时俱进（简洁管用、模式创新、网络创 新），服务整合互联（功能政府，业务：基于大数据智慧环保新思路协同、企业管理与服 务），资源有效共享（盘活信息资源、确保信息质量、敏捷决策），信息交互透明（信息公 开、在线服务、政民互动）； 四个智慧支撑：配套政策法规环境，新一代基础设施和感知设备，信息资源体系，智慧 支撑平台。 环保大数据发展面临的问题： 一是大量的历史数据，其真实性、准确性都很低，不同部门间的数据存在很多差异、矛 盾，基础数据需要清理、净化； 二是从事数据挖掘、分析的专业人才极度短缺，大数据深度挖掘分析工作仍面临极大挑 战； 三是各类环境要素的前端感知设备投入不足，监测点位数量很少，数据采集的广度和深 度不够，数据获取的覆盖度和动态性均满足不了实际管理需要； 四是环境信息化整体发展水平不高，数据分析内容、数据分析模型、数据分析方法、数 据分析标准等不明确； 五是这些环境数据如何为预测预报以及决策分析提供服务，管理者、决策者、研究者、公众 需要的数据有什么区别，以及如何对这些数据进行分析等相关问题。 环保大数据处理的关键技术 大数据处理关键技术一般包括：大数据收集、 分析、应用、共享、储存。 第一，大数据的收集。通过物联网技术，将海量数据收集起来并存储于设备上。为了获 取更多更准的数据，大数据收集的时间频度要大一些，尽可能收集全面的数据，而非样本数 据。 第二，大数据的分析。通过大数据技术从大量结构化和非结构化的数据中，挖掘、分 析、攫取出有用的信息，这是对传统数据分析方法的极大扩充。 第三，大数据的应用。大数据应用的根本是预测。政府、环保机构等相关决策人员，需 要一种更科学的思维方式和一套更完美的解决方案，建立相关数据分析模型，寻找相关性， 掌握问题发展的趋势。 第四，大数据的共享。政府部门、环保机构各部门之间，只有实现数据公开、信息共 享，才能掌握所有数据，实现智能联动。 第五，大数据的储存。结构化的数据，可以存放在各类型的数据库中，而非结构化的数 据，如视频、音频、图片、文档，可以以文件的格式来存储。为防止数据丢失、泄密和被篡 改，要做好数据的容灾、备份，同时要防止数据跨境流动。 最后，还要减少资源浪费，避免 重复建设。 从智慧环保的实际需求出发，采取满足智慧环保发展趋势的措施，采集并集中数据，通 过数字环保项目，建立各类业务系统，逐步将业务数据电子化；转变思维方式、创新工作方 法，将信息对内共享，对外公开，通过梳理，再造业务流程。随着数据的不断积累，运用大 数据技术在云计算环境下分析、预测，得出精准的决策，实现可视化的展示。 大数据技术能够弥补采用传统的关系型数据库技术以及数据分析工具的不足。通过大数 据可以发现环保领域中以往不易被发现的各种相关性，预测到各种环境要素的多种变化趋 势，由此能够更加具有针对性地制定环境污染防治策略，及时阻止发生新的环境破坏行为， 将环境污染和破坏遏制在萌芽状态，提炼新的环保创意，形成更科学、更与时俱进的环保方 案，使环境保护做到见微知著，一览无余，使环保工作事半功倍。 以大数据在建设项目环评管理中的应用为例，由于建设项目的系统性和复杂性，大数据挖 掘为环评审批提供了新的提升路径。大数据挖掘技术可以从庞大的数据库中找到相关性显著 的关键指标，并对环保大数据进行深度智能分析、建模以及环境承 载能力分析等， 为决策者提 供有效的信息支撑。未来对大数据的挖掘分析还将应用到大气 、河流、固废管理等环保领域， 对 大气环境、水质健康、固废处置、污染排放等提供更及时、更准确、更科学、 更多维的预 测。同时也必须意识到，即使在大数据时代，对大数据的挖掘开发利用也仅提供了一种环境问 题的 解决手段，以便制定更有效的环保方案，但解决环境污染问 题、改善环境现状的关键， 依然需 要政府部门、企业以及社会公众的共同努力。 4.基于大数据的智慧环保解决方案 智慧环保是互联网技术与环境信息化相结合的概念，借助物联网技术，把感应器和装备 嵌入到各种环境监控对象中，通过超级计算机和云计算将环保领域物联网整合起来，构建一 个开放性并集智能感知能力、人机互动智能处理能力、智慧专家指挥能力、专业政务工作综 合管理能力于一体的新一代智慧环保服务平台，将大数据的管理、分析与物联网的采集等优 点融为一体，并辅以其他业务管理平台协助控制，做到环境决策科学化、管理体系化、服务 公众化、监控可视化和排放减少信用化，以更加精细和动态的方式实现环境管理和决策，实 现环境与人、经济乃至整个社会的和谐发展。 4.1 整体设计思想 生态环境大数据平台立足于各种生态环境数据；通过多种渠道，依靠物联网技术，采集 与生态及环保有关的海量数据；采用当前最前沿的大数据技术（并行计算技术、人工智能技 术），对数据等进行挖掘建模和机器学习建模，通过数据挖掘发现隐藏于其后的规律或数据 间的关系，充分挖掘这些数据的价值，从而形成能够应用于民生的新生数据；作为专家和政 府的决策依据，辅助政府精细化决策，辅助专家预测将来可能会出现的环保问题；并能解决 现实中真实发生的环保问题；从而改善环境，提升居民生活环境的质量，和百姓生活的福 祉。 平台建成后，将形成一个完整的基于大数据的生态环境数据智能化收集、智能化核算分 析、智能化发布和智能化监管体系，这一平台体系可以把生态环境状况，全面、直观地展现 给政府部门和社会公众。同时环保部门可以重点关注周边生态环境实况。通过可测量、可核 查的生态环境数据，为生态环境现状评估、趋势预测、潜力分析、目标制定与跟踪，提供决 策服务，进而实现对生态环境重点污染源、生态环境动态变化进行有效监管，并为建设生态 环境交易市场体系奠定基础。 从使用者的角度看，所有的平台数据集中到统一的逻辑平面上来；平台以分级别多视角 展示生态环境实时信息，以 GIS 地图式全方位地展现给使用者。平台为各类使用者提供不 同的观察视角；领导能查看实时汇总信息，大气实况；环保工作能查看各类精细报表与指 标，并能搜索工作中所需要的信息。通过数据可视化直观的展现，方式有：高分辨率大屏幕 展 示，远程 WEB 浏览，移动终端访问等数种方式。 从数据处理的角度看，平台运行后将建成以生态环境数据为中心的开放式数据中心，广 泛收集来自气象，农林，交通，能源，车联网等第三方数据，同时也给第三方输出数据并分 享成果数据；为后续深度学习积累数据样本，将来平台具备很强的自我学习能力。 为了数据安全，平台提供了数据安全子系统，用于数据安全，数据进入平台有两种方 式，一种是直接进入处理中心，另一种是通过数据安全中心加密后进入处理中心，加密后的 数据与其它数据在平台里是没有区别的，处理进程在使用数据内容时需先行解密后方可使 用。进入平台的数据存放在数据仓库中。永久存放的数据就内容来说，分为原始数据，对象 数据，结构化数据，成果数据；原始数据是指没进行任何处理的裸数据，对象数据是有属 性，能用元数据来标识的数据，结构化数据通常指数据库，成果数据由处理系统来确定格 式，是其它数据经处理后的有实用意义。 系统采用分层设计方案，如下图所示，系统分为四个层次：应用层、应用服务器层、数 据资源层和底层软硬件基础；另有两个子系统:标准系统和安全保障系统。把与实际业务有关 的模块集中在应用表示层，把数据处理有关的放在数据处理层，由并行计算环境层提供海量 的存储与大规模计算，数据接口系统作为平台统一的数据来源，及输出接口；运行保障子系