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(2012ZX07505-004)“辽河流域水环境综合管理智能化平台建设”课题

发布时间:2016-06-06 编辑:admin 浏览量:1057

辽河流域水环境综合管理智能化平台建设

 

一、辽河流域及课题总体情况

    辽河流域是国家“三河三湖”重点流域之一,地跨内蒙古、吉林、辽宁等省(自治区),辽河流域在我省境内长530多公里,面积6万多平方公里,流经我省铁岭、沈阳、鞍山、盘锦四个市,共有19条主要支流。长期以来,由于经济结构不合理,历史环境欠账多等诸多因素的影响,辽河污染严重,是我国重点治理的“三江三湖”之一。经过近几年的强化治理,特别是2008年以来,我省秉持“铁的决心、铁的手腕、铁石心肠”的“三铁精神”,采用行政、法律、经济等综合手段,举全省之力,实施关停造纸企业、建设污水处理厂、生态治理“三大工程”,开展辽河治理攻坚战、“大浑太”治理歼灭战、凌河治理阻击战“三大战役”,辽河水质有了明显的改善。2013年初,环保部等国家相关部委对辽河流域治理工作进行达标验收,以21项指标评价,辽河流域干流断面符合或好于四类水质,支流符合或好于五类,水质明显好转,达到国家要求标准,率先从全国“三河三湖”重度污染名单中退出。但辽河流域治理和生态恢复只是取得了初步和阶段性成果,稍有不慎就可能反弹,甚至可能重新戴上重度污染的帽子,辽河流域治理和生态恢复任重道远。

    根据辽河流域水环境污染控制与管理的实际需要,国家重大水专项设置了“辽河流域水环境综合管理智能化平台建设”课题。课题根据辽河流域水环境污染控制与管理的实际需求,遵循“分区、分类、分级、分期”的水环境管理理念,以实现“数字辽河”、“感知辽河”和智能化、业务化运行为目标,基于环保物联网、流域水生态功能区、主要污染物排放与控制、水环境安全监控的研究成果和信息集成技术的研究成果,建立“感知、监管、应急、服务”四位一体的辽河流域水环境智能管理快捷通道,支撑水环境管理从目标总量管理向容量总量管理转变,从特征污染物管理向水质管理的转变,全面提升流域水环境综合管理技术水平和流域水环境监控能力,为全国实施流域水环境综合管理信息平台起到综合示范作用。

二、课题研究内容及创新点

    针对辽河流域水环境管理的科技需求,课题通过开展辽河流域水环境突发污染事故应急处置技术、应急预案动态模拟技术、构建应急管理体系;通过开展辽河流域水环境多元数据的采集传输与安全方法技术的研究,建立水环境数据采集、传输、交换网络;通过研究建立辽河流域水环境数据中心,为水环境管理提供必要的辅助决策支持;构建包括水环境管理门户、污染源、环境质量、应急指挥等核心系统,形成辽河流域水环境综合管理平台,为辽河流域水环境管理提供数据支撑、业务应用支撑和辅助决策支撑。

    课题共申请国家发明专利1项:1)一种基于智能化应急演练方案的三维自动推演方法;

    软件著作权8项:1)环境应急管理系统、2)环境应急技术支持系统、3)环境应急指挥系统、4)蓝天危化品档案检索系统、5)现代环境信息查询系统、6)现代总量控制核查系统、7)东软环境信息数据中心管理系统、8)东软环境水质监测异常数据预警系统;

    编写3部流域水环境突发污染应急预案,其中2部已由铁岭市环境保护局发布:1)清河流域水环境突发污染应急预案、2)凡河流域水环境突发污染应急预案,另外一部河流预案编制完成:1) 蒲河流域水环境突发污染应急预案;

    由我中心发布了环境数据中心及决策支持系统相关标准规范6套:1)辽河流域水环境元数据规范、2)辽河流域水环境数据共享制度规范、3)辽河流域水环境信息资源目录体系研究、4)水环境数据传输及交换规范的研究、5)水环境信息系统集成规范研究、6)流域水环境GIS专题图规范设计研究;

    技术报告14部:1)辽河流域水环境信息资源目录、2)辽河流域水环境数据中心及决策支持系统数据模型、3)辽河流域水环境数据中心及决策支持系统编码表、4)辽河流域水环境信息数据中心设计方案、 5)辽河流域水环境突发污染应急管理体系调研报告、6)辽河流域水环境突发污染应急管理体系需求分析报告、7)水环境突发污染应急预案动态模拟技术研究报告、8)辽河流域水环境突发污染应急处置技术研究报告、9)辽河流域水环境数据采集传感器即插即用和适配器研究报告、10)面向辽河流域水环境数据采集及传输的安全技术研究报告、11)辽河流域水环境监控多元融合网络体系结构研究报告、12)辽河流域水环境物联网M2M平台研究报告、13)辽河流域水环境综合管理智能化平台需求分析报告、14)辽河流域水环境综合管理智能化平台调研报告;

    发表论文34篇。

     1、辽河流域水环境环保物联网

    基于物联网的三层体系架构,依托光纤和3G/4G通信网络,开发面向水环境监测的物联网无线机器通信协议,研制即插即用的智能感知终端和传感器适配器,实现对不同厂商、不同型号现场污染源在线设备的监测数据、运行状态数据和日常维护数据的全面实时感知。构建M2M平台和多元融合数据交换平台,加强对智能感知设备和在线设备的远程规范化管理。同时借助多元数据融合和交换技术,实现辽河全流域水环境多元数据的实时采集、传输、存储和交换。保障了数据传输的有效率。

    课题构建了服务于辽河流域水环境的环保物联网,将物联网共性技术与辽河流域水环境环保业务的个性化需求相结合,在凝练环保智能感知关键技术的基础上形成行业技术规范,搭建立体的环保信息交换网络,创新业务集成模式,打破原有不同业务子系统间竖井状结构,实现资源和数据共享,为提升辽河流域水环境综合智能化管理水平提供了坚实的技术保障。

2、辽河流域水环境数据中心和辅助决策支持系统

    针对辽河流域水环境数据的多样性、复杂性等实际情况,开展辽河流域水环境数据源调查,确定流域水环境数据中心建设内容及范围,构建辽河流域水环境省、市联动数据中心体系,实现数据统一存储。采用Web Services 技术,为辽宁智慧环保应用提供了水环境信息共享服务。结合水生态功能区、污染物排放控制与管理、水环境安全监控的相关模型转化成果,进行数据深入分析、挖掘和评估,形成辽河流域水环境决策支持体系,为辽河流域水环境管理和污染物总量减排等方面的管理决策提供依据。

    现如今信息化发展步伐加快,依照“十三五”环保规划,结合“互联网+”以及“大数据”趋势发展,数据中心建设已成为主流。辽河流域水环境数据中心依据国家信息化标准及省级环保信息化规范,针对辽河流域实际状况进行整体架构,统一规划,分布实施,将水资源各类多元化业务数据集成,其中包括污染源基本信息、污染物监测数据、水环境质量数据、监测断面点位信息、周边环境敏感区域信息、污染源管理数据等等。由于各元素类型繁多,对于数据中心层次要求较为严格且需要考虑性能优化,突破大数据存储的技术瓶颈,采用分布式部署的形式为使用提供便利,同时为水环境信息数据共享提供多种服务方式,实现了资源共用,降低数据冗余这一特点。

    课题建立了辽河流域水环境数据中心和辅助决策支持系统,突破传统数据库应用,创新采用数据仓库多维技术,以环境主题分析为导向建立减排模型,多角度、深层次的辅助业务人员分析对比,为管理者决策分析提供支撑。为保障业务化运行,课题创新采用云计算技术,虚拟化的方式,建设沈阳、铁岭水环境数据中心,支撑蒲河、清河、凡河应用示范。

3、辽河流域水环境综合管理信息平台

    结合辽河流域现有的网络环境及相关软硬件设施,研究搭建平台基础支撑环境。研究耦合、无缝联接与集成技术,集成现有环境管理应用系统,同时开发新的环境管理业务应用系统建立包括辽河流域水环境一体化实时监控系统、污染源动态监管系统、水环境质量综合管理系统、流域总量控制与核查系统、水环境综合统计管理系统、辽河流域水生态功能区管理信息系统、流域跨界区域水环境矛盾调处系统、排污许可动态管理系统、辽河流域水环境应用集成平台等在内的核心应用系统,构建辽河流域水环境综合管理信息平台,实现流域水环境综合管理科学化、动态化、智能化运行;建设了沈阳、铁岭城市水环境综合管理信息子平台。

    课题创新采用空间技术,建立辽河流域环境质量信息、辽河流域污染源信息、辽河流域风险源信息关联模型,实现了辽河流域一体化实时监控,为水环境管理和决策提供了高效支撑;基于“大平台、小应用”思路,研发应用集成系统,无缝整合相关应用,有针对性为辽河流域不同管理角色人员推送应用及信息;平台技术先进、整合能力强,系统易用、业务化运行效果好。结合水环境管理业务现状,与现有信息化建设相结合,全面提升辽河流域管理智能化、科学化水平。

4、辽河流域水环境应急管理体系

    针对辽河流域水环境应急管理存在的问题,开展水环境突发污染物应急处置技术、应急预案动态模拟技术、应急事故模型信息化技术、三维应急模拟演练技术等研究,构建应急值守系统、应急技术支持系统、应急预案模拟系统、应急管理系统、应急指挥系统和应急辅助决策支持系统等6个系统,建立涵盖应急值守、应急处置技术、智能化应急预案、应急资源保障、事故处理在内的智能化、科学化、业务化运行的流域水环境突发污染应急管理体系,建立辽河流域水环境突发污染应急指挥平台。

    课题建立了辽河流域水环境应急管理体系,该体系能够识别事件的复杂程度,实现简单事件自动化,复杂事件协同化,具有指挥统一、功能完善、智能向导、使用便捷、精确资源的快速响应能力,便于决策者能够实时准确的提出解决方案,为辽河流域的污染应急决策提供技术支撑。

三、课题产生的实际效益和应用效果

课题提出的流域平台构建与水环境监管技术体系,为2015年辽宁省环保工作会议明确指出的“打好水污染防治战役,巩固提升辽河摘帽成果”提供了信息化支撑;课题建立的辽河流域水环境综合管理智能化平台,极大地提高辽河流域水环境管理效率,提升了辽河流域水环境管理能力,节省了大量的行政成本,具有明显的社会效益、环境效益和经济效益,对于改善辽河流域水环境质量具有重要意义。

1、提升环境感知能力

课题制定的《环保物联网 感知设备》技术规范,已经通过专家论证并提交环保部标准司。该规范是环保物联网技术规范族的重要组成部分,对于提升我国环保物联网领域的标准化水平具有积极促进作用。课题研制智能感知终端和传感器适配器,在辽河流域8个地市70余个重点企业安装约170套,已实现对国内外10余家设备厂商,超过20个型号的在线设备的动态管控,解决原有污染源在线监控系统的数据黑箱问题。通过动态管控平台,可自动对各类数据检测异常情况进行判别并标识,实现异常状态自动报警,并且结合设备状态数据,可辅助管理人员对异常状态产生原因的进行智能分析,为切断在线数据造假通道提供了强有力的技术手段。同时在实施过程中形成了标准化的在线设备档案和动态管控协议,后续可以将该模式加以复制推广,实现对其它类型在线设备的规范化管理。课题研制基于环保物联网的视频监控终端,在全省160家污水处理厂安装终端320套,实现我省城市污水处理厂的实时监控全覆盖。

2、提升环境监管能力

课题研发的水环境一体化实时监控系统对79个空气自动站点、108个水质断面以及29个自动监测点位进行环境质量监测,对379家国控源进行在线监控,促进监测、监控数据整合与共享,对全省环境有效监控;课题研发的辽河流域水环境综合管理信息平台集成了流域水环境一体化实时监控信息系统等10个业务系统,很好地解决了各个核心业务系统之间的耦合和数据交换,实现了流域管理中各个业务内容基于一个统一的平台进行一体化管理,提高了环保业务数据的交互性,对流域科学、精细化管理也提供了有力支持。

3、提升环境应急能力

课题编制完成的《清河流域水环境突发污染应急预案》、《凡河流域水环境突发污染应急预案》已经由铁岭市环境保护局发布实施。《蒲河流域水环境突发污染应急预案》已经被沈阳市环境保护局作为全市流域管理的参照预案,为沈阳市流域水环境突发污染事故的应急管理提供支持;课题基于水环境突发污染应急处置技术库研发的危化品档案检索系统(移动客户端)已经在辽宁省环境保护厅官网发布,为全省危化品事故处理提供知识保障。课题建设的辽河流域水环境突发污染应急指挥平台分别在辽宁省环境保护厅、沈阳市和铁岭市环境保护局等辽河流域相关管理部门得到应用与示范。

 

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