随着中国经济的快速发展，环境监测与治理工作成为经济可持续发展中亟待解决的问题。本文全面分析环保监测应急系统现状和需求，结合最新的技术，提出系统建设思路，并针对环保工作状况提出具体解决方案，希望对当前环保监测应急系统的建设提供一定的参考价值。

系统建设背景
    随着中国社会经济的高速发展，人们的生活质量越来越高。然而在经济发展和生活水平提高的背后，却是生态的失调、环境的恶化。水污染、大气污染、固体污染、水土流失等一系列严峻的问题正在威胁着人们的正常生活，同时也严重影响着经济的发展。保护环境、改善环境污染状况已经成为全民共识。

    环境监测是环境保护的基础，按照国家或地方关于污染防治和保护环境质量的各种环境标准，对污染源排放情况和环境状况进行定性、定量的测试，并为科研、决策、立法、处理污染事故和环境监督管理提供依据。环境保护实现与经济发展之间的“同步”与“并重”，以及“综合”解决环境问题，要求环境监测实现从传统到现代、从粗放到精准、从地面到天地一体化、从分散封闭到集成联动、从现状监视到预测预警的全面而深刻的历史性转型，为环境管理提供强大技术支撑。

环保监测应急系统发展的现状
    我国环境监测事业历经30年的发展，取得了长足进步。目前已经初步建立了以常规监测、自动监测为基础的技术装备、技术标准、技术人才的环境监测体系；陆续出台了多项与环境监测相关的法律法规及行业标准，以保证环境监测的顺利实施。当前各级地方政府也相继开展环保监测系统的招标、建设及更新工作。

    但是从近年来环保监测系统的迅猛发展中，我们也应该看到在系统建设过程中存在的一些不足。

区域性部署为主，联网程度不高
    我国的环保监测应急系统目前还处于小规模的建设阶段，大多以县市为单位，初步实现对辖区内重要污染源的数据采集，系统功能较为简单，联网程度不高。虽然大多数的监测系统都遵循国家环保总局发布的《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》等多项行业标准，但由于监测系统的结构、接口等方面并没有权威标准，系统建设时间跨度大，导致了各个环保监测系统在技术体制、产品品牌等方面千差万别。从前端数据采集、到后端的数据存储与交换，都在不同程度上存在差异。这给大范围的监测系统联网和远程控制带来了很大的障碍，无法充分发挥监测系统的最大效率，为大范围分析污染状况造成了不便，也为整体评价与验证环境保护成果带来了困难。

监控、应急一体化程度低
    目前广泛被采用的环保监测系统，主要侧重于环境监测数据的采集，传输和存储过程。环境监测数据只有很小一部分被用于实时人工监控、环保监督取证和环境评估。系统在实时自动预警、应急等方面的功能很薄弱。这就导致了系统不能迅速响应突发性环境事件并做出恰当的应急处理。

缺乏对监控数据的挖掘能力
    从监测数据中提取有用的数据，来支持环保管理部门的决策支持，是环保监测应急系统中不可或缺的功能。环保监测系统在运行过程中，将产生海量的监测数据，给传统的数据分析方法带来巨大的挑战。在应用新的数据挖掘工具对监测数据进行分析之前，系统无法有效地支持领导部门的决策。[nextpage]

多媒体监测数据的一体化程度低
    传统的环保监测系统中，主要研究对象是来源于各类环境监测仪器的环境参数，对其它如音频、视频以及气候等参数的关注度低。即使有的系统考虑到音视频、气象参数，也缺乏这些数据的一体化实时整合过程。在日常信息发布和应急处理中，很难为公众和应急处理的相关部门和领导提供直观的现场状况。

环保监测应急系统的需求
    为了应对日益恶化的环境问题，应该建立一套有效的环保监测应急系统。系统需要采用先进的系统架构与灵活的接口标准，以便与其它监测系统、综合应急系统、政务系统等实现网络互联与数据共享；能够自动采集环境参数、污染源地音视频、气象数据等各类型参数，并能实时将这些数据整合后公布在互联网络上，维护公众对环境的知情权。

    鉴于环境事故的分散性与突发性，系统中应该整合实时自动监测与应急功能，使系统能够更迅速、更准确地发现事故隐患，根据隐患的类别和等级，自动选择应急预案进行应急处理。系统还应该具有数据分析与挖掘能力，以保证能准确有效地为管理部门提供决策支持。

环保监测应急系统的组成
    在环保监测与应急系统的建设过程中，需要深入地思考环保监测应急面临的问题，全面分析系统的建设需求、系统的关键技术、系统特色这三个方面的内容。因此，系统的组成结构要紧扣上面的需求分析，重点体现出系统的建设特色。

系统组成
    环保监测应急系统由基础支撑系统和综合应用系统两大部分组成，即硬件支撑和核心应用。支撑系统包括：环境监测设备、音视频采集设备、网络通讯设施、数据交换中心、大屏幕显示和图像接入系统等；应用系统包括：实时监测预警子系统、数据分析子系统、预案管理子系统、应急处理子系统、监督执法子系统、处理评估子系统、数据挖掘子系统和信息发布子系统。上述应用系统分别实现一下功能：

·平时的监测、预警、分析、监督功能；

·应对突发性环境事件时的应急处理和智能辅助决策功能；

·在突发性环境事件发生后的处理评估功能；

·各种情况下环境状况的信息公开功能。

系统结构
    环保监测与应急系统的总体结构如图1所示。主要分为安全保障层、管理支撑层、数据采集层、数据传输层、数据交换层、数据存储层及业务应用层等7个层次构成。

数据采集层
    使用环保监测仪器、音视频采集仪器和气象数据采集仪器等多种数据采集设备，实现对环境参数、污染源所在地地的音视频、气象数据的采集。

数据传输层
    使用TCP/IP协议，将数据采集层中产生的数据从污染源所在地传输到环保监测应急系统中。在某些偏远或者条件恶劣的污染源所在地，也可以使用无线网络、3G网络，实现数据的传输。

    另外，环保监测应急系统不应该作为一个信息孤岛而存在。系统必须与其它同级环保监测系统、上级环保监测系统、政务网络以及各种综合性应急平台实现网络互联和数据共享。这种互联和共享都需要通过网络层来实现底层通讯。

数据存储层
    实现各类实时监测数据的长期保存。这些监测数据可以用于监督执法、环保状况评估、事故模式分析与决策支持等。系统还存储各类事故模式数据，通过将当前监测的数据与事故模式的比对，能够快速、自动对当前状况进行预测，提高系统的预警能力。

    为了准确应对各类事故，在系统中将保存各种应急预案，保证在事故发生时，工作人员能够实施相应的应急处理手段。监督执法的数据以及系统运行的日志数据也应该被存储起来。[nextpage]

数据交换层
    实现数据格式的转换和数据协议的变换，以实现系统与其它各类系统之间的网络互联和数据共享。

应用层
    应用层涵盖了系统所有的业务功能，包括了对监测数据的实时监测预警、监督执法、应急处理、处理评估、数据挖掘以及信息发布等功能。该层提供基于浏览器的人机交互界面，方便工作人员使用。

    以上五层形成了一个整体，实现环保监控与应急系统的各种需求。安全保障与管理支撑层纵向的贯穿于五层之间，为用户操作过程提供权限控制和安全认证、为数据传输过程的内容提供加解密以及数字签名，为系统实现用户管理、业务管理、网络管理、数据管理以及运行维护工作提供管理工具。

系统部署方案
    环保监测应急系统是一个集环境参数及音视频数据采集、实时监测预警、应急处理、评估、执法监督、信息发布等多项功能于一体的大型综合性应用平台。考虑到系统成本、安全性等各方面的因素，采用B/S结构来构建整个系统。

    为了实现监控数据采集、数据传输、监控预测、预案管理、应急响应、指挥调度、效果评估等一体化，提高日常环境监测水平以及应急状态的反应速度和应急响应的正确性，环保监测应急系统采用多业务中心互联的架构，通过逻辑上独立的各个业务中心的互联，实现系统的整体业务功能.

关键技术和特色
灵活的网络互联接口
    环保监测应急系统作为区域性系统，监测数据和预测、报警信息应该与其它或者上级监测平台实现共享；环保监测应急系统作为社会公共服务的一个重要环节，应该加强与其他公共平台之间的互联互通。通过在系统中设置数据交换中心，可以很方便地实现与其他系统和平台之间的数据格式实现自由的转换，从而实现跨系统、跨平台的网络互联。

迅捷的应对突发环境事件
    通过多个业务中心的互联，实现监控与应急的一体化。一方面，为环保行业建设专用的应急系统。实现对种类繁多、包括音视频在内的海量的各种环境参数的实时分析、自动检测。另一方面，将环保监测、预报警、应急处理、处理评估等系统整合在一起，纳入到环保监测应急系统中，从而使系统形成一个从数据采集、数据处理、提交预报警信息、应急处理到事后评估的闭环系统，提高环保应急处理的反应速度。

准确的预报警及决策支持
    随着环保监测应急系统的应用，监测数据将得到快速积累和增长。这些数据除了用于事后监督取证、环境治理评估，还应该为应急决策服务。而海量的监测数据给传统的数据分析方法带来巨大的挑战，如何分析和利用这些监测数据成为环境监测领域的重要课题。通过设置数据分析中心，引用经典挖掘方法如数理统计、神经网络、决策树、模糊聚类、地统计等，对环保监测数据进行研究。研究的结果可以提高系统预报警准确度、支持事故处理过程的决策。

简洁明了的多种数据一体化显示界面
    维护公众的环境状况知情权，是建设环保监测应急系统的一个重要目标。单纯的显示各种环境参数不足以让公众对环境状况一目了然，而只使用音视频数据又无法提供定量的结果，因此，将实时的音视频数据、气象数据以及环境监测数据进行结合并同步向公众显示，将是一个必然的解决方法。在环保监测应急系统中，采用了各种数据一体化显示机制，在视频上直接嵌入气象、环境监测数据，不仅能为公众提供简单明了的环境状况发布平台，也为应急处理时了解事故现场环境状况提供便利。

结语
    环保监测应急系统的建设内容不局限于上述的几个方面。环保监测应急系统旨在建立一个综合日常的环境实时监测与分析、特殊状况的预报警、突发环境事故发生时的应急处理与决策支持、各种情况下环境状况公开发布于一体的应用平台。准确性是日常监测的重要任务，而响应速度则是应急状态下系统的核心目标。在环保监测应急系统的建设中，应该牢固把握监测与预警的准确性以及应急状态下的响应速度。

    在当前中国环境日益恶化的情况下，保护环境、治理环境迫在眉睫。如何有效的监测污染源、应对环境事故，关系到人民大众的生命财产安全和经济的发展。进行环保监测应急系统的建设，是各级环保部门在保护、治理环境的重要举措，也是维持我国经济可持续发展的重要任务。(文/国家多媒体软件工程技术研究中心 胡瑞敏 陈军 何政)