基于云计算和物联网技术的环境地理信息服务平台的制作方法

专利名称：基于云计算和物联网技术的环境地理信息服务平台的制作方法
技术领域：
本研究主要面向各级环保主管部门，企事业单位，科研机构研发适用于环保部门各项环境保护工作的地理信息服务平台。达到环境信息管理，多平台协同工作，环保数据空间分析和统计表达，环境信息公开调用及服务，多传感器集成扩展等目标。进而形成一套环境保护工作高端信息技术平台，提高环保单位整体信息化水平，满足未来高技术条件下环境保护工作需要。本项目利用云计算、物联网和GIS技术实现针对环保单位各业务科室主要管控对象、污染源及监测信息管理等基本功能，辅助以环境保护基础信息，形成业务信息及支持知识系统。实现各种关键环保数据空间分析和统计分析，形成直观化、时态化的数据表达，实时生成相关专题图表，方便相关业务科室开展环境质量现状分析与决策。能够对各类传感器完成数据通信，形成统一数据接口，形成多种实时信息采集、存储、处理、备灾等功能。实现多平台协同工作，达到移动、不间断办公能力，提高工作效率和整体信息化水平。在此基础上，在突发事件时，快速组建临时应急指挥系统，达到快速响应，将环境影响降低到最低。 同时，根据环境保护部2012的工作重点，即“完善环境信息公开目录，增强公开的有效性、科学性和合理性，方便群众查询和使用。拓宽信息公开渠道，增强信息公开的广度和深度，通过主动公开减少依申请公开数量”的要求，和环保单位实际工作情况，将人民关切的环境信息和基础知识适度公开，并开展环境信息服务产业相关探索，形成民用环境信息服务平台，对社会经济发展提供环境信息数据及技术平台支撑。
背景技术：
随着社会经济的不断发展，以及人们对环境保护意识的不断加强，对环境保护工作提出更高的要求。传统的方法无法满足工作流程不断复杂，工作形式趋于多样，工作数据呈现海量化的要求。迫切需要基于上述要求的环境保护领域地理信息服务平台的推出。本研究是基于云计算和物联网技术来实现环境GIS信息服务平台的搭建工作，形成信息数据的获取，存储，调用，查询，备灾等基本功能。并使用VMware构建虚拟化服务器集群，负载均衡等技术，满足信息快速调用。空间数据建设及空间数据浏览分析等功能，采用ArcGIS 二次开发技术实现地理信息数据的调用，浏览和信息录入等功能。采用分布属性数据库机构和部署方式，使用Oracle为主要数据库软件。系统开发方面采用C#和Java语言进行系统开发，完成跨平台协同工作的目标。同时采用联网技术，分感知、传输、应用等三层，实现多种传感器实时信息的获取与调用。此外环境领域相关分析、预测、计算等模型，采用Matlab实现复杂模型的构建。根据云计算、物联网基本构架思想，从平台设计理念出发，按照“分层设计、模块构建”的思想，规划出平台整体总体架构。在平台的总体架构中，建设遵从环境信息化标准体系，依托环境信息安全保障体系和环境信息运行管理体系，在IaaS、PaaS及物联网构架之上，利用应用SaaS来进行新应用系统的构建和已有系统的集成，借助信息共享平台实现信息资源的共享，通过信息服务平台提供各项信息服务。按照平台总体架构进行系统的规划与设计，有利于规范环境信息化建设，避免和减少新的“信息孤岛”出现，从而减少集成的难度和投入，提升环境信息化整体效益。在系统的设计、开发和运行过程中，采用的技术包括采用多层架构的B/S结构；利用XML作为系统接口的数据交换标准，进行信息资源整合；根据不同的应用类型，采用面向对象或面向过程的方法分析和设计系统；采用应用服务器和组件开发技术，提供系统的灵活性和扩展性；采用Access空间数据库、Oracle IOg业务数据库；采用ESRI公司的Arcgis9. 3.1版本；支持Windows操作系统；支持IIS 6. O以上应用服务器。
系统基于Browser/Server三层结构的软件系统，软件开发语言采用Asp.Net2008、JavaScript、html、ArcGIS ADF进行开发,数据库采用ADO接口。同时二次开发技术采用ESRI公司的Arcgis9. 3.1开发技术。系统平台采用的运行环境包括服务器端操作系统Windows 2003 Server ;应用中间件IIS 6. O及以上；数据库系统Access、Oracle IOg数据库；WebGIS平台ArcGISDesktop、ArcGIS Server、ArcGIS SDE ;客户端操作系统 Windows XP>ffindows 2003 或其他操作系统；客户端软件Internet Explorer 6. O或更高版本、FireFox等浏览器。系统是基于浏览器的系统服务平台，作为访问系统的客户端计算机不需安装任何软件，只需要有能够访问Internet的浏览器即可。对客户机的操作系统的要求也比较低，只需要具有图形用户界面和能够运行Web浏览器。

发明内容
、将云计算，物联网和GIS技术相互结合并应用于环境保护领域，提供环境保护信息。本系统依托云计算技术和物联网技术构建，针对环境保护领域业务需求进行设计，使用GIS技术向客户提供信息服务的软件平台。面向环境保护领域业务工作，技术手段，能力建设等方面，从IaaS、PaaS, SaaS层提供模块化服务，最大限度的降低用户使用和开发成本，并最大限度的提高实用性，在稳定安全的前提下，提供良好操作体验。将物联网技术融入系统中，采用面向服务的方式，将传感器信号实时采集，处理，储存、统计、分析、发布，提供给客户。以空间分析技术为核心，集成复杂数理模型，将环境保护领域相关数据进行处理分析，并进行时空化表达。适用于多终端、多系统，进而整体提升环境保护领域整体信息化能力和水平。、构建针对环境保护领域的小型互联网数据中心。目前我国虽然在环境领域信息化建设方面投入不断加大，但是由于基础薄弱，没有开展对环保领域云计算中心的系统研究。本项目针对环保领域业务需求，探索性的提出并设计了环保领域云计算中心的概念设实施方案。同时以往云计算中心没有针对物联网理念设计IaaS层，因此本项目针针对性的开始实践环保领域云计算中心与物联网传感器的无缝衔接，实现符合环保领域未来信息化发展需要的信息化平台。建立一套适度规模的环境保护IDC中心，并提供高性能，低成本的软硬件服务，从基础硬件，到开发方式，再到业务功能，全方位的提供解决方案。最大程度为环境保护领域各级环境保护部门，企事业单位，科研机构提供满足各自需求，且便捷、稳定、信息丰富的信息化手段和业务平台。、提供环境保护领域业务及科研所需的功能云服务开发平台，即根据云计算理念来开展环保业务及所需功能的使用；依托云计算和物联网技术构建，针对环境保护领域业务需求进行设计，使用GIS技术提供信息服务的软件平台。从IaaS、PaaS、SaaS层提供模块化服务，降低用户使用和开发成本，提高实用性和操作体验。将传感器信号实时采集，处理，储存、统计、分析、发布，提供给客户。运用空间分析技术，集成复杂数理模型模型，进行数据处理分析和时空化表达。适用于多终端、多系统，整体提升环境保护领域整体信息化能力和水平。、创新环境保护信息服务行业运营模式，形成环境保护信息服务产业。项目将在小型IDC中心建设，云计算、物联网和GIS技术集成应用，以及运营服务模式上产生多项技术突破，必将对环境保护信息产业产生深远影响。有助于整合现有的环境保护领域产业资源，促进产业规模发展，形成以基于物联网技术的在线监测及数据收集为主的上游产业，以及基于GIS空间分析技术专业化环境质量分析、预测、信息查询检索和污染灾害应急决策支持为主的下游产业。进而形成哈尔滨市环境保护信息产业的产业链。促进产业良性发展同时，达到国内领先水平。项目可以形成良好的信息技术产品研发平台，在深化环境保护信息产业结构的同时，研发具有高附加值的环境保护信息技术产品，形成具有一定规模的知识产权体系和专利池，形成环境保护信息技术领域核心技术和核心竞争力。同时项目有助于创新出新的商业模式，低成本、高品质的向环境保护领域各政府机关、企事业单位、科研算·所提供具有环境保护特色的信息化解决方案和信息服务。可持续发展的运营模式，有助于将这种新的信息化发展模式移植到以他类似行业和领域，促进其行业和领域深入开展信息化改革和信息产业发展。随着项目的投产和项目规模不断扩大，有望形成哈尔滨市产新型的环境保护信息产业链和产业集群。


下面结合附图对本发明做进一步说明
图1技术路线图2总体架构图3流程架构图4系统平台图5实现基础环境地理信息的浏览，查询，检索等功能；
图6实现基础污染源信息录入功能，录入信息格式包括文字，图片，视频等功能；
图7实现对各种实时信号的采集、发布、储存、读取、实时显示等功能，S卩如摄像头，手机录像，现场图片等的接收和显示；
图8实现对各类专题数据的空间分析与表达；
图9实现跨平台应用；
图10环境业务属性数据库总体结构；
图11环境标准库；
图12基本代码库；
图13企业基本信息库；
图14社会经济数据库；
图15水文地质数据库；
图16危险物品属性库。
具体实施例方式基础功能
(1)搭建基于云构架的系统实现平台；
(2)实现基础环境地理信息的浏览，查询，检索等功能；
(3)实现环境保护知识系统，能够实现对日常业务工作中可能涉及的业务内容、环保知识、法律法规、操作手册等信息录入、保存、检索等功能，方便查询、检索、调阅；
(4)实现基础污染源信息录入功能，录入信息格式包括文字，图片，视频等功能；
(5)实现对GPS模块的集成，如固废运输车辆，执法车辆的定位，速度表达及历史轨迹显示；
(6)实现对各种监测数据的实时集成，即完成环境监测数据的读取和实时表达；
(7)实现对各种实时信号的采集、发布、储存、读取、实时显示等功能，S卩如摄像头，手机录像，现场图片等的接收和显示；
(8)实现对各类专题数据的空间分析与表达，形成实时专题图、曲线图及报表。空间分析包括信息分类表达、缓冲区分析、叠加分析、污染范围及迁移规律预测等。专题图可以按照各科室需求，智能化搭建，根据实时数据满足其业务需求，并能够进行打印设置并打印；
(9)实现跨平台应用，即能够在平板电脑，智能手机，云终端等平台上应用，也包括在Windows、Android、iOS等不同操作系统中应用。其中，在平板设备中实现多点触控；
(10)实现移动客户端、显示客户端、数据操作客户端和指挥客户端，以及能够开展不同权限用户设计及权限管理，形成适用于不同条件的工作平台和组合应用，例如应对突发事件时临时组建应急指挥系统。业务功能
(I)针对计划科技科，开展对各项重大环境保护项目的监督，即通过平台表达出重大工程所处位置，实现对项目介绍、实施进度、运行状况、达产效果等信息的查询、统计、表达等功能。同时，可以图层形式将环境保护规划、功能区规划等文本及图形进行加载和表达，形成环境规划及功能区管理信息系统，方便查询，调阅及规划实施。(2)针对行政审批科，开展对各类审批项目进行监督和文件审批集成，可将环境影响项目、许可证项目、自然保护区项目在平台上进行表达，可调阅、查询项目审批进程，状态，项目简介，并进行专业化的分类表示，方便了解不同状态项目分布及进展情况。(3)针对稽查指导科开展环境保护出发案件、排污收费企业在平台上进行表达，并开展信息管理，查询和调阅审核、备案、稽查、执法等工作。主要应用移动平台终端，开展执法业务应用，并可将现场信息及情况及时上传至平台，满足其应对环境突发事件应急要求。能够对稽查车辆进行定位和跟踪。(4)针对污染防治科依托平台开展对环境功能区规划、污染防治规划中的文本、图件、指标的表达，方便组织实施，并能够统计分析年度指标完成情况。同时实时监测流域污染防治及跨界水质达标情况。(5)针对自然生态保护科开展针对生态保护区规划、自然保护区规划等规划的文本、图件、表格的平台表达，并将自然资源开发项目基本信息及实施情况通过平台进行录入、表达和分析。同时将生态环境建设项目、生态恢复项目、农村环境综合整治项目、以及生态示范区项目的信息在平台上进行录入和表达，方便监督管理和年度进度管理。还要将土壤环境监测数据进行实时表达分析，满足农村土壤污染防治监督管理工作。此外还要将生态市建设责任单位在平台上进行表达，最后满足生态市建设日常工作需要。(6)针对污染排放总量控制科将重点减排单位在平台上进行表达，能够根据上报数据，开展统计分析，监督指标完成情况。并能对强制清洁生产单位开展监督管理工作，录入和查询清洁生产审核工作。(7)针对危险废物管理科将危险废物在平台上进行表达，并能够分析一旦发生突发事件时，其影响范围，并形成应急指挥体系，通过应急指挥构架、知识系统、支持决策系统等帮助科室完成事故应急处理工作。能够对危废运输车辆进行定位和跟踪。能够对放射性源所在位置，基本情况、储存状态等进行监督管理工作。同时能够对全市电磁辐射状况进行实时监测和表达，满足日常防治和管理工作需求。(8)针对环境监测中心站实现实时数据读取和表达工作，即将监测站获取的水质、生物、物理、监察等实时数据在平台上进行获取和表达，并能够实现汇总、统计、分析等功能。同时能够开展空间分析，直观表达数据实质意义。(9)针对环境监察支队开展对污染单位、个体经营者、污染事故、水系污染、生态破环等案件进行平台表达，并将基础信息和事件现状及进度进行录入，同时实现信息查询、检索等功能。(10)针对环境科学研究所实现对全市环境信息的查询、检索、统计、分析等功能，并能够形成专项研究专题图、曲线图、统计表格等，对全市环境保护科研工作形成信息和技术支撑。进一步形成网上环境影响评价系统，满足其项目环境影响评价、区域和资源开发环境影响评价、以及生态环境影响评价等工作。同时形成环保可以信息发布、推广、功能应用等面向社会的信息服务功能体系。( 11)针对环境保护宣教中心建立环境保护知识系统，实现对环保法律法规、方针政策、基础常识等信息查询、检索及时空化表达。( 12)针对环境保护信息中心建立地理信息处理机制，帮助其完成地理信息数据的处理、录入、储存、影像分析等工作。数据库设计
(I)基础地理信息空间数据库构建表I空间要素分层表2行政区属性结构描述表(属性表名DISTRICT)
权利要求
1.基于云计算和物联网技术的环境地理信息服务平台是基于云计算和物联网技术的环境领域地理信息软件，其技术特征表现为(I)系统底层结构包括云计算的IaaS、PaaS和SaaS三层构架；(2)在IaaS和PaaS层中集成物联网的感知层、传输层和应用层；(3)在整个构架的基础上，通过运营商提供的互联网服务及自己组建的专网或局域网，再构建各职能部门业务功能和与现有系统通信的业务层，以及用于知识支持和应急指挥的支持决策层。
2.根据权利要求1所示，其特征在于(I)将云计算，物联网和GIS技术相互结合并应用于环境领域，构建针对环境保护领域的小型互联网数据中心；(2)提供环境保护领域业务及科研所需的功能开发平台；创新环境保护信息服务行业运营模式。
3.根据权利要求2所示，其特征在于(1)通过GIS开展环境领域面向服务的信息服务系统，分别在IaaS、PaaS和SaaS三层提供环境领域服务，包括为环境保护领域各单位提供虚拟主机和服务器；(2)提供环境质量信息及相关基础信息服务；(3)可以用于敏捷化环境保护领域业务系统及科研模拟系统平台在线开发；(4)为环境质量在线监测部门提供数据收集、整理、加密、备灾等相关服务；(5)提供国际国内环境领域标准和先进数理模型构建、计算和时空模拟服务；(6)提供环境影响在线评价业务功能。
全文摘要
随着社会经济的不断发展，以及人们对环境保护意识的不断加强，对环境保护工作提出更高的要求。传统的方法无法满足工作流程不断复杂，工作形式趋于多样，工作数据呈现海量化的要求。迫切需要基于上述要求的环境保护领域地理信息服务平台的推出。本研究主要面向各级环保主管部门，企事业单位，科研机构研发适用于环保部门各项环境保护工作的地理信息服务平台。本项目利用云计算、物联网和GIS技术实现针对环保单位各业务科室主要管控对象、污染源及监测信息管理等基本功能，辅助以环境保护基础信息，形成业务信息及支持知识系统。根据云计算、物联网基本构架思想，从平台设计理念出发，按照“分层设计、模块构建”的思想，规划出平台整体总体架构。
文档编号H04L29/08GK103002014SQ201210445758
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月9日 优先权日2012年11月9日
发明者不公告发明人 申请人:哈尔滨中智拓图地理信息技术有限公司