◆綦 亮 武枝 盛有锡 赵丽娜

（山东正元冶达科技发展有限公司 山东 250000）

基于物联网技术的地质环境监测系统平台开发

◆綦 亮 武枝 盛有锡 赵丽娜

（山东正元冶达科技发展有限公司 山东 250000）

本文以某市各个县市区为例，探讨了物联网技术在地质环境监测中的应用，在建立和完善地质信息网络框架的基础上，通过推进信息化体系建设，整合各类地质环境信息资源，构建地质环境数据分中心，实现地质环境信息的大综合、大协作和大集成，开发建立了地质环境监测系统平台。进一步建成系统一体化、数据集成化、信息综合化和成果可视化的地质环境信息平台，实现地质环境信息服务能力的全面提升。

地质环境；监测；物联网技术

0 引言

我国地质环境信息化工作近年来取得了较大进展。国家级信息网络框架基本形成，数据标准及规范初步建立，国家级地质环境信息平台初具规模。但是，全国地质环境信息化建设发展不平衡，信息化的统筹整合还需进一步加强。地质环境数据管理和存储分散，存在数据孤岛问题，导致数据共享难度较大，海量数据集成度较低，综合分析能力较弱，地质环境信息的多目标服务能力较低，难以适应当前经济社会快速发展等对地质环境信息越来越高的需求。因此，迫切需要大力推进科技创新，加强地质环境信息化建设，建立业务支撑、决策支持和综合服务体系，全面提升地质环境管理和服务水平。

1 技术方法

1.1 物联网技术

物联网技术的核心和基础仍然是“互联网技术”，是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术，其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间，进行信息交换和通讯。物联网技术是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术。

1.2 数据建设技术方法

数据建设内容包括已有基础地理图件的整理及入库、业务属性数据整理及入库，以及与已有的地质灾害三维一张图的集成。

（1）基础地理图件整理及入库技术方法

基础地理图件整理及建库的内容包括全市范围以及示范区、重点地区不同比例尺的行政区划、交通（公路铁路）、水系、地形地貌、植被等基础地理和测绘数据，通过格式转换、坐标转换、数据拼接、数据入库（操作库）、数据切片和金字塔处理以及信息发布，形成统一的基础地理数据库。

（2）业务属性数据整理及入库技术方法

通过开发面向不同业务的数据上载模块或脚本程序，实现原始数据的进行检查、整理、优化、上载入库，实现属性数据的筛选、整合、入库到基础数据库，通过数据自动提取处理和传送，上载入库到操作数据库。

属性数据库整合入库技术方法需要根据实际数据情况，采用自动和人工结合的方式，对无法自动处理的问题，通过手工纠正和处理，保障数据整合、入库的质量。

1.3 地质环境监测系统平台建设技术方法

基于云计算、SOA技术，开展地质环境服务体系建设、基于信息目录管理系统建设、数据查询与统计分析系统建设、地质环境信息发布系统建设等，最终建设系统一体化、数据集成化、信息综合化和成果可视化的地质环境监测系统平台，提升对政府决策支持、专业科学研究和社会公众需求的全方位信息服务能力。

1.4 地质环境业务支撑系统建设技术方法

在地质环境数据中心建设、地质环境监测系统平台建设以及国家地质环境信息化建设成果的基础上，基于SOA技术、GIS技术、Web技术、组件技术等，快速搭建、定制开发地质环境业务支撑系统，重点建设地下水监测与管理业务系统。

2 服务对象与内容

根据《全国地质环境信息化建设方案》的要求，地质环境信息化服务对象是部—省—市—县四级政府主管部门，专业技术人员、社会公众。确定某市地质环境信息化服务对象为市—县两级政府主管部门，专业技术人员、社会公众。

2.1 为主管机关及地质环境监测部门提供决策支撑服务

为政府主管机关及地质环境监测部门提供全面、准确的区域地质环境总体状况信息，支撑国土资源规划编制、地质环境管理、地质灾害防治与应急指挥、地质环境调查、监测和评价工作。

2.2 为专业技术人员提供专业研究服务

为业务专家及技术人员提供操作简单、方便的数据采集软件，辅助完成现场或远程数据采集和快速处理；实时获取业务工作所需要的数据资源及相关分析工具，进行地质环境综合评价、分析预测及预警预报等；提供高效、便捷的数据目录检索服务、数据查询与统计分析服务、专题图辅助编制服务、决策分析应用服务、专题分析研究服务等。

2.3 为社会公众提供科普知识及地质环境保护信息查询服务

为公众提供地下水污染程度、矿山地质环境修复治理信息、国家在地质环境保护方面部署重点工作、科研项目及相关成果信息以及热点新闻等地质环境状况、科普知识及相关法律法规查询，提高全社会保护地质环境和防灾减灾意识。

3 运行模式

地质环境监测系统平台采用B/S运行模式融入GIS技术进行建设。

B/S结构的优点在于客户端无须安装管理软件，只要有浏览器即可和服务器端数据相连，实现共享，从而能很好地提高系统的性能：

（1）交互性好：由于（仅需）在客户端安装有浏览器即可。

（2）保证了数据资源的集中管理和控制，保证了数据的完整性和系统的安全性。

（3）降低了系统的通讯开销，可以充分利用两端硬件环境的优势。

（4）系统性能高，反应速度快。

（5）扩展性好，对于系统软件和硬件的变化也具有很好的适应性和灵活性。

4 关键技术

4.1 GIS技术

地理信息系统（GIS）技术是近些年迅速发展起来的一门空间信息分析技术，在资源与环境应用领域中，它发挥着技术先导的作用。GIS技术不仅可以有效地管理具有空间属性的各种资源环境信息，对资源环境管理和实践模式进行快速和重复的分析测试，便于制定决策、进行科学和政策的标准评价，而且可以有效地对多时期的资源环境状况及生产活动变化进行动态监测和分析比较，也可将数据收集、空间分析和决策过程综合为一个共同的信息流，明显地提高工作效率和经济效益，为解决资源环境问题及保障可持续发展提供技术支持。

图 1 网络结构图

4.2 .Net技术

.NET就是微软用来实现XML，Web Services，SOA（面向服务的体系结构service-oriented architecture）和敏捷性的技术。.NET是微软的新一代技术平台，为敏捷商务构建互联互通的应用系统，这些系统是基于标准的、联通的、适应变化的、稳定的和高性能的。从技术的角度，一个.NET应用是一个运行于.NET Framework之上的应用程序。（更精确的说，一个.NET应用是一个使用.NET Framework类库来编写，并运行于公共语言运行时Common Language Runtime之上的应用程序。）如果一个应用程序跟.NET Framework无关，它就不能叫做.NET程序。比如，仅仅使用了XML并不就是.NET应用，仅仅使用SOAP SDK调用一个Web Service也不是.NET应用。.NET是基于Windows操作系统运行的操作平台，应用于互联网的分布式。

4.3 WebService技术

Web service是一个平台独立的，松耦合的，自包含的、基于可编程的web的应用程序，可使用开放的XML标准来描述、发布、发现、协调和配置这些应用程序，用于开发分布式的互操作的应用程序。

5 主要成果

5.1 地质环境信息系统建设

地质环境信息发布系统按照类别发布信息内容。包括新闻公告管理、环境信息管理、水质监测信息管理和图片新闻管理等模块。

图 2 地质环境信息图

5.2 地下水监测与管理业务系统

整理提取现有地下水资料，建立地下水专题数据集，多种资料集中管理，统一发布，实现专题数据一体化管理和共享。建设地下水实时监测点，数据实时采集，建立监测点长期运行、监测数据库，为今后建立基于大数据的地下水信息挖掘、分析、利用奠定了基础。

图 3 监测信息图

6 结语

按照全国地质环境信息化建设工作总体部署提出的“统一机构、统一设计、统一网络、统一软件、分步实施”的指导思想，围绕地质环境管理工作目标，以地质环境业务工作为主线，以现代信息技术和网络技术为手段，以组织机构和人才队伍建设为支撑，大力推进基础设施体系、标准体系、数据体系、软件体系等体系建设，构建基于物联网技术、云计算和虚拟化技术的新一代地质环境数据中心。构建资源充分共享的数字地质环境，建立系统一体化、数据集成化、信息综合化和成果可视化的地质环境监测系统平台，实现地质环境信息的大综合、大协作和大集成。提升对政府决策支持、专业科学研究和社会公众需求的全方位地质环境信息服务能力，实现地质环境信息化建设跨越式发展，促使地质环境信息化建设迈上新的台阶。

[1]孙加龙,水利工程动态监测系统的研究与应用[J].广东水利电力职业技术学院学报，2010.

[2]徐遥令等.基于 GIS的河流水质动态监测系统[J].浙江:电气时代，2005.