基于物聯網的省級交通運輸環境監測系統設計——以貴州省為例

肖佑銘(貴州省交通科學研究院股份有限公司)

基于物聯網的省級交通運輸環境監測系統設計——以貴州省為例

肖佑銘
(貴州省交通科學研究院股份有限公司)

摘要:從實際項目的需求出發，對基于物聯網的省級交通運輸環境監測系統進行了架構設計。使用軟件工程的分析和設計理念，介紹了貴州省交通運輸環境監測系統的需求分析，系統設計過程。為實現貴州省交通運輸環境監測網絡建設試點工程提供一定的技術支撐。目標是建設一個運行高效的和適應當前交通運輸行業發展特點的環境監測系統。

關鍵詞:交通運輸;物聯網;環境在線監測

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　設計目的

交通運輸環境監測作為交通環境監管的一項重要技術手段，也是交通運輸環境保護的長期管理的主要依據。逐步完善交通環境監測體系，提高交通環境監測綜合能力，已成為交通運輸環境保護工作的重要內容之一。《公路水路交通運輸環境保護”十二五“發展規劃》和《交通運輸”十二五“發展規劃》都明確提出要建設“交通環保行業科學布局、層次合理的監測網絡”。

依托貴州省交通運輸環境監測系統建設試點工程項目，對系統中如何應用物聯網進行研究，對系統需求進行分析，對架構和模型功能進行了設計，目的是設計出一個基于物聯網的省級交通運輸環境監測系統，并將其應用在實際的項目中，給出了基于物聯網的省級交通運輸環境監測系統設計原則，從架構、網絡構架、功能模塊、數據庫、安全性、可靠性和可擴展性不同方面對系統進行設計。

2　系統需求

2.1業務需求

省級交通運輸環境監測系統應具有的主要功能如下: (1)面向省級交通環境主管部門和行業管理部門，提供各類交通環境監測數據信息的獲取、檢索、查詢、展示等服務，并能夠在此基礎上為交通環境主管部門提供報表統計、匯總分析、趨勢分析、對比分析、超標分析、預測預警分析等功能，為開展交通環境監管、政策制定、項目審批等提供數據支持服務。

(2)面向省級交通環境監測和數據統計工作人員，提供便捷高效的交通環境監測數據采集、管理、統計分析等功能，減輕交通環境監測和數據統計人員在數據資料收集、整理、審核方面的工作量，有效提高數據的準確性，進一步增強交通環境監測和數據統計工作的效率和管理水平。

2.2功能需求

環境在線監測系統是省級交通環境監測系統中重要的一個環節，是實現交通環境實時動態監測的有效手段，為了更全面、及時的掌握交通環境敏感區域的環境情況，同時為以后省級交通環境自動監測系統平臺的完善，貴州交通環境監測設置了在線監測站點，擬建在線監測以污水、噪聲和大氣為主要內容，其建設規模為:在全省范圍內，選擇2條高速公路進行在線環境監測的試點工作，其中，1處高速公路服務區建生活污水在線監測系統1套; 1處高速公路收費站建

環境大氣監測在線監測系統1套，1處隧道口建環境大氣監測在線監測系統1套; 2處臨路學校(或居民聚集區)聲環境敏感路段建噪聲在線監測系統2套。詳見表1。

表1　環境在線監測站點規模一覽表

3　系統設計

3.1系統架構設計

本系統應該使用連通性強和用戶使用方便的基于超文本傳輸協議(Hyper Text Transfer Protocol，HTTP)的瀏覽器/服務器模式結構(Browser/Server，B/S)。

本項目根據基于物聯網的省級交通運輸環境監測系統分層架構設計建設，本次項目建設內容分為三個層次，以智能感知層(2個大氣環境自動監測站點、1個水質自動監測站、2個噪聲環境自動監測站點建設)為基礎;傳輸層(依托貴州省環境監測系統運營商)為樞紐;智能應用層(包含了交通環境監控中心、交通環境自動監控標準集建設、6個交通環境智能監測信息管理平臺應用軟件:交通環境自動監控數據采集傳輸系統、交通環境噪聲在線監控系統、交通環境水質智能在線監控與統計分析系統、交通環境空氣智能在線監控與統計分析系統、交通環境地理信息系統、交通環境數據中心系統)為建設重點，構建貴州省交通運輸環境監測系統，提升貴州省交通運輸環境監測能力，實現對交通環境的有效感知。

3.2系統網絡架構設計

省級交通運輸環境監測系統網絡架構能通過動態伸縮更好地平衡各個層面上服務器的負載，均衡網絡上的信息流量，從而提高系統的吞吐量;系統硬件采用這種分層結構、分布式分布可方便地以添加方式擴展相應層面上服務器數量以擴展處理能力和系統規模。

3.3系統功能設計

在交通環境監測數據基礎上，省級交通運輸環境監測系統將建設交通環境監測數據的服務中心、分析和決策中心和持久化中心，為交通運輸環境管理提供信息化支持。細化出系統需要開發的功能和提供的服務。系統總體模塊層次結構見圖1。

3.4系統數據庫設計

數據庫設計在特定的應用場景下，設計數據庫結構和初始化數據的過程，做為軟件系統開發重要技術。將系統中不同數據按照特定的規則組織，使用各個模塊可以共享這些數據，使這些模塊可以快速方便的對數據進行持久和查詢等操作功能。在貴州省交通運輸環境監測信息平臺數據庫體系設計的基礎上形成數據庫體系。

3.5系統前端設計

省級交通運輸環境監測系統前端主要有五大功能模塊，分別是: 1.0空氣在線監控、2.0噪聲在線監控、3.0水質在線監控、4.0地理信息系統、5.0數據中心等。系統功能模塊表見表2。

圖1　系統總體模塊層次結構圖

表2　系統功能模塊表

3.6系統安全性、可靠性、擴展性設計

(1)系統的安全是整個項目建設的根本保障。基于此原因，在對系統行安全建設時，需要考慮完整的安全構架。考慮多方面、多層的系統安全。(2)可靠性是系統能夠連續運行的保證，即使是系統出現了故障，可靠性也能夠保證系統不會進一步出現更大的錯誤，而且能夠迅速從故障中恢復，具有自我檢查和自我修復的能力。(3)省級交通運輸環境監測系統具有以各個子系統為單元的可以根據實際應用場景進行配置的能力，保證每個子系統單獨運行正常，并且增加新子系統時，無需修改原有子系統，便于在現有系統中進行擴展。為了便于系統的擴展，如建立交通環境預警預報系統、交通環境應急指揮系統、交通信息共享和發布系統等。

4　結語

本文提出一個基于物聯網的省級交通運輸環境監測系統的設計方案，并描述了它的需求分析和設計過程。為貴州省交通運輸環境監測網絡建設試點工程項目提供了一定的技術支撐。項目建成后，將成為全國交通運輸行業環境監測網絡的重要組成部分，同時也將納入到貴州省環境監測網絡之中，對于推動交通建設可持續發展，建設綠色交通，提升交通運輸行業的整體形象，都將具有十分積極的意義。

參考文獻:

［1］交規劃發［2012］18號，公路水路交通運輸環境保護“十二五”發展規劃［S］.交通運輸部，2012－01－13.

［2］張華梅.B/S模式的軟件系統的設計與實現［J］.計算機工程與應用，2010，(7) : 35－36.

［3］施伯樂.數據庫系統教程(第3版)［M］.高等教育出版社，2009.

作者簡介:肖佑銘(1985－)，男，貴州金沙人，工程師，研究方向:環境影響評價、環境監測、水土保持、節能評估等工作。

收稿日期:2014－11－25

中圖分類號:U492

文獻標識碼:C

文章編號:1008－3383(2015) 05－0144－02