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PM2.5监控云
产品介绍 技术架构
中小企业云
方案背景 方案架构
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节能减排策略 特点优势
园区云
方案详述 方案优势
大数据云
方案背景 方案架构

产品介绍

目前,PM2.5问题已经引起了公众极大的关注,它不仅关系到公众生活和城市治理,还关系到国家形象和社会稳定。然而,由于成本原因,各大中城市目前环境监测中心站点都很少,环境监测的数据能够从宏观上反映城市的整体的空气质量,但是不能从微观上反映局部区域、特定区域的空气质量的好坏,这就需要建设更多的环境监测站点,提供更多的实时的环境监测数据。

国外一套PM2.5环境监测系统价格在10万美金,国产价格在10-50万人民币,价格昂贵。而且每套设备需要房间安放,因而大大限制了其广泛使用。建设更多的环境监测站点需要巨大的资金投入,成本太高。我们自主研发的PM2.5云监测平台,每个监测点仅是国外同类产品价格的十分之一,只要往挂路灯、电线杆上一挂即可完成部署,依靠太阳能供电,用精度相对较高的进口传感器采集数据,通过GPRS将采集到的数据实时传送到部署了数据立方云计算数据库的数据中心。在云计算平台上,整个城市的空气污染状况可以实时精确呈现,对于污染过程可以动态跟踪,还具有向公众通过各种终端查询身边PM2.5情况的能力。廉价的PM2.5环境监测系统与目前的传统监测站点的监测方式形成互补,满足公众环境需求,提升政府形象。

艾维自主研发的PM2.5云监测平台突破传统的监测方法,运用创新的设计理念,使环保与云计算技术有机的结合,架构云计算海量数据处理平台。PM2.5云监测平台目前已申请多项专利,目前在多个城市做试点部署测试。

大规模部署PM2.5云监测平台传感网系统,配合现有的环境监测站点,可准确、及时、全面地反映空气质量现状及发展趋势,为空气质量监测和执法提供技术支撑,为环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依据。在城市的不同区域布局并有效使用PM2.5的监测系统,从而能够比较全面地掌握城市不同区域,在不同时间段、不同气候特点(包括气温、风向、季节)下的 PM2.5 的实时监测数据。

在城市的不同区域布局并有效使用PM2.5的监测系统,从而能够比较全面地掌握城市不同区域,在不同时间段、不同气候特点(包括气温、风向、季节)下的 PM2.5 的实时监测数据。

PM2.5云监测平台需用到先进的PM2.5传感器。每套监测系统部署多个PM2.5传感器,当任意一个或者几个传感器出现问题,传感器冗余,保证环境监测系统正常运行,保证本监测点的环境监测数据的可重复。

PM2.5云监测平台环境数据采集设备采用先进的传感器、低功耗单片机技术和网络通讯技术相结合,具有数据存储功能,可提供方便的数据查询方式,通过GSM、3G等通讯方式及时上传环境监测数据。

PM2.5云监测平台数据采集监测设备可以用锂电池供电,也可外接交流电供电方式。如果外界电源断电后,设备内的电池直接供电。

PM2.5云监测平台架构云计算海量数据处理平台,存储本区域海量数据,积累长期监测资料,为研究环境容量、实施总量控制、目标管理、预测预报环境质量、环境治理提供数据。

目前城市市环境监测站的监测设备部署在离地面高度20m-25m之间,PM2.5云监测平台环境监测设备只需部署在离地面1.2-3m高度即可。设备小巧,部署方式灵活,可以部署在电线杆等公共设施上。

PM2.5云监测平台监控界面

该平台基于GIS提供监控界面,可支持各类终端访问。

技术架构

总体架构

前端设备采集到相关的信息,通过GPRS进行无线数据传输,在有公网IP的服务器上进行数据接收和初步的处理,然后数据存入数据立方进行存储和计算,并且通过WEB服务器进行数据的最后处理和公布。

PM2.5前端设备主要是由电源模块、采集模块和通信模块组成
部署方式

在城市的不同区域布局并有效使用PM2.5的监测系统,从而能够比较全面地掌握城市不同区域,在不同时间段、不同气候特点(包括气温、风向、季节)下的 PM2.5 的实时监测数据。

PM2.5环境监测系统环境数据采集设备采用先进的传感器、低功耗单片机技术和网络通讯技术相结合,可提供方便的数据查询方式,直接通过浏览器可以直接访问测试数据。

目前环境监测站的监测设备一般部署在离地面高度20m-25m之间,而艾维存储的PM2.5环境监测系统环境监测设备根据实际的情况来进行部署。设备小巧,部署方式灵活,可以部署在电线杆等公共设施上。

采集部分

另外,虽然肉眼看不见空气中的颗粒物,但是颗粒物却能降低空气的能见度,使蓝天消失,天空变成灰蒙蒙的一片,这种天气就是灰霾天。根据《2010年灰霾试点监测报告》,在灰霾天,PM2.5的浓度明显比平时高,PM2.5的浓度越高,能见度就越低。

虽然空气中不同大小的颗粒物均能降低能见度,不过相比于粗颗粒物,更为细小的PM2.5降低能见度的能力更强。能见度的降低其本质上是可见光的传播受到阻碍。当颗粒物的直径和可见光的波长接近的时候,颗粒对光的散射消光能力最强。可见光的波长在0.4-0.7微米之间,而粒径在这个尺寸附近的颗粒物正是PM2.5的主要组成部分。理论计算的数据也清楚地表明这一点:粗颗粒的消光系数约为0.6平方米/克,而PM2.5的消光系数则要大得多,在1.25-10平方米/克之间,其中PM2.5的主要成分硫酸铵、硝酸铵和有机颗粒物的消光系数都在3左右,是粗颗粒的5倍。所以,PM2.5是灰霾天能见度降低的主要原因。

目前国内外环保部门监测PM2.5普遍采用滤膜称重、β射线吸收和微量振荡天平等方法。除了以上三种测试方法外,还有利用光散射的原理测定颗粒物浓度的方法。该测定方法的原理是:空气中的颗粒物浓度越高,对光的散射就越强。测定光的散射后,就可以算出颗粒物浓度。该测试方式测定速度快,自动化程度高,操作简单。

本次设备使用的是红外光散射法来进行测试相关的数据。通过相关的探头来进行采集相关的数据。通过采集的通道利用红外光散射来进行获取颗粒浓度。采集空气的通道有固定的加热源,通过加热源来进行空间的动态的采集。将相关的颗粒浓度转换成相关的数据通过无线通信进行数据传输。

通信部分

前端设备的通信主要是通过GPRS进行数据的无线传输。具体的数据传输的网络示意图详见图

数据在前端设备基于TCP/IP协议,经过GPRS的数据传输,通过移动网络传输数据,利用公网的服务器接受数据,然后将数据入库后,进行数据的处理,最后通过WEB服务器将数据展现出来。

注意:每个前端设备有一个供应商的SIM卡进行数据通信,该SIM卡需要有GPRS业务,同时使用的地点必须有供应商的信号。例如使用中国移动的SIM卡,该卡需要有GPRS的业务,同时放置PM2.5测试前端的地点需要有中国移动的信号才可以正常的通信。

电源部分

供电方式有两种,一种是锂电池和市电互补的供电方式,另一种是太阳能供电供电方式。

锂电池供电

锂电池供电方式是基于市电可以提供的情况下进行的。如果部署的PM2.5设备附近有市电, 这样可以方便进行充电。或者是市电和锂电池进行互补方式进行供电。同时进行对电池进行电压监测,检测供电电压是否正常,电源供电是否正常。锂电池是12V电压,50Ah的规格,可以在没有充电或者没有市电互补的情况下持续10*24h的供电。

太阳能供电

太阳能供电方式是基于太阳能进行可持续性的充电,从而避免了提供充电或者接入市电的情况。太阳能供电是利用蓄电池和太阳能互补的方式进行供电,通过太阳能控制器来进行互补。在太阳能供电不能满足供电需求的时候,利用蓄电池进行供电。利用20W的太阳能板,在一定的环境中,可以满足设备的供电要求。蓄电池的规格是12V电压,20Ah的规格,在完全没有太阳能的情况下,可以支持3*24h的无间断供电。该供电方式同时提供电压监测功能。具体的实物详见图

优势特性

价格低廉,大规模部署

廉价的PM2.5环境监测设备每个节点只相当于国外同类产品的十分之一,即可满足PM2.5监测、数据传输功能,无需国外昂贵的监测设备,和现有的环境监测点形成有利互补,对PM2.5数据发布有参考意义。

云计算海量数据处理技术

架构云计算海量数据处理平台,采用先进的云计算处理技术,对环境监测的数据入库和关联查询快速响应,支持自动容错和动态扩展,具有实时性、高可靠性、可伸缩性、高性价比等特点。

扩容性

PM2.5监测前端设备可以根据需求进行增加设备,扩展整个系统的覆盖面积,但是不需要继续复杂的操作,可以动态的增加PM2.5测试的节点,并能自动组网,具有很强的扩容性。

实时性

测定速度快,自动化程度高。测试方法决定了测试的实时性,采集时间实现秒级响应,且采集时间可以任意设定,采集的数据实时入库,可实时查询。

采集数据的准确性

采集的数据经过精确的校准,且灵敏度很高,和环保部分发布的PM2.5数据及趋势接近,数据真实有效。实时采集的数据和环境监测站发布PM2.5数据对比图详见图

方案背景

全国工商注册登记的中小企业占全部注册企业总数的99%,中小企业工业总产值、销售收入、实现利税分别占总量的60%、57%和40%;提供了75%的城镇就业机会,已经成为解决城乡就业、增加财政收入、促进科技创新、推进社会主义新农村建设的重要力量。

由于中小企业受资金实力的制约,通常在信息化建设上投入不足。即使一些中小企业前期有能力购置基本硬件设备与软件系统,但信息化系统的管理和维护是一项长期工程,需要人力、物力和资金的不断投入与支持。资金不足成为阻碍中小企业信息化建设的重要因素。在云模式下,中小企业信息化不必一次性投入大量的资金,从而缓解中小企业资金紧缺的压力,实现低成本的企业管理,降低系统实施风险。同时,专门的服务也让企业不需考虑系统的管理、维护和升级问题,为解决中小企业信息化的难题提供了新的思路。

中小企业数量庞大、情况复杂多样,对信息化云服务的需求也呈多样性,单一应用或服务无法满足需求,需要应用互相联动等,故所需的云计算相关技术非常多,比如使用大数据存储管理系统来管理用户、订单、日志及附件等海量数据,使用并行计算框架做各种数据分析和挖掘,使用各种监控手段和资源调度保障SLA,通过虚拟机安全和数据安全技术保障应用和用户数据的安全。

中小企业创新服务云平台是由政府批准立项,政府相关部门牵头组织建设的面向中小企业并为他们提供研发信息及科技服务的公共平台。云平台建成后,将提供技术先进、资源丰富、功能完备、运行高效、安全可靠的信息化服务,有效满足中小企业技术创新需求,与建设创新型城市相适应,将建立健全完善的政策法律环境及运行机制,初步形成以共享为核心的制度框架和开放、完备的公共服务体系,实现科技资源的高效流动、高度共享和低成本使用,为科技创新提供科技条件支撑和公共服务保障。

方案架构

基础设施层主要是为中小企业创新服务云平台提供强有力的基础性支撑平台,以保障上层各级应用与服务层的基石,它主要提供了机房、网络、主机、存储备份、安全认证等基础性资源,主要对上层提供主机虚拟化、安全基础设施、存储备份等服务。

资源共享层是中小企业创新服务云平台的核心,该层主要是依托基础资源为上层提供数据存储与支撑服务,通过数据采集、数据资源整合、数据资源管理等手段来梳理、整合专利数据、科技成果、文献资源等其它数据资源。

平台服务层是基础性、公共性、综合性的服务平台,主要通过数据为上层提供云计算资源管理、多级数据交换、应用支撑平台(基础和应用构件)、业务应用集成、平台统一接口服务,以保障业务应用的弹性应用与服务。

业务应用层主要集成整合包括科技文献服务系统、专利服务系统、科技成果转化服务系统、科技园区创新服务系统、产品配套信息服务系统、产学研合作服务系统等专业应用系统。

统一门户层通过门户Portal技术,提供信息发布、资源检索、服务管理、业务应用与集成服务、“一站式”服务,利用科技资源数据对外展示政府形象与对外公共服务能力。信息安全保障体系为中小企业创新服务云平台提供网络、应用、数据安全保障服务,通过统一认证授权管理、单点登录与安全中间件,确保平台对外提供长久有效的技术创新服务。

运维监控服务体系是为中小企业创新服务云平台提供持续性服务的有力保障,通过IT运维管理制度与规范构建中小企业创新服务云平台的运行维护机制。

中小企业创新服务云平台的五横三纵架构,不仅实现了对科技资源的有效整合,而且为创新服务业务应用系统提供了安全稳定运行的平台,通过基础设施、数据资源库、应用支撑、安全保障和综合管理五个层面,支撑业务应用系统的运行,并依托统一门户网站为社会公众、服务机构、科研院校、企事业单位、中小企业提供“一站式”服务。

本方案以中小企业信息化普及和企业健康成长为目标,综合考虑中小企业的管理特点和信息化现状,整合中小企业的经营管理需求以及外部公共支撑资源,为中小企业提供经营管理、电子商务、金融服务、通讯服务、商务服务、知识服务等一整套服务,使中小企业日常经营所需的各项服务就像水和电一样低成本的随需使用,同时为政府及公共事业了解中小企业经营状况提供数据基础,为中小企业监管融资等提供决策依据。目前已在珠江中小企业服务平台进行示范应用,预计将至少吸引和服务2万家中小企业。

方案采用云计算技术,具有信息安全保障;提供一站式服务,支撑了区域科技创新服务体系。

传统数据中心问题
云数据中心关键点
艾维绿色云计算数据中心架构
基于虚拟机的节能减排策略
艾维云数据中心的特点优势

方案详述

园区一般可包括:经济技术开发区、高新技术产业开发区、高新技术产业园区、软件孵化园、高科技企业孵化园、工业园、软件园、高教园等,还有类似园区的应用环境,比如大型企业集团、高等院校等。

根据园区的IT架构,从功能上将园区云平台划分为计算资源池、存储资源池和安全系统三部分。园区云平台的整体架构如下图所示:

其中,基础设备层主要包括电力、制冷、服务器、存储、网络等资源组成的IT基础设施;平台核心软件层主要是利用虚拟化技术实现对计算、存储资源的池化和统一管理;资源管理层包括计算、存储、网络资源的整合和分配,这是云计算的核心层,实现用户和虚拟资源的衔接,这一层还包括资源的分配策略、系统运行维护、计费等;应用接口层主要是指云交付,最终用户通过Web等方式使用云资源,包括计算资源、存储资源和安全资源。

从硬件底层到云服务层,云安全无处不在,从下至上主要包括物理设备安全、主机安全、网络安全、身份安全、数据安全等。安全策略是云平台安全、可靠运行的必要保障。

计算资源池逻辑结构如下图所示:

计算资源池支持多租户模式,企业用户可以按需购买云计算资源,快速搭建企业内部OA、Mail、协同办公系统和Web门户网站等,无需关注云平台的运营维护,可以极大地减少基础设施的投入成本,提高企业的整体运行效率。

云安全系统的整体结构如下图所示:

如图,方案将云平台分为四个安全域进行保护,即网络安全域、终端安全域、数据安全域和身份安全域。另外,针对云平台安全体系中的管理层面,在管理服务器上部署安全综合管理系统,以提供统一的用户管理、密钥管理、安全服务管理和设备管理功能。

方案优势

方案背景

全国工商注册登记的中小企业占全部注册企业总数的99%,中小企业工业总产值、销售收入、实现利税分别占总量的60%、57%和40%;提供了75%的城镇就业机会,已经成为解决城乡就业、增加财政收入、促进科技创新、推进社会主义新农村建设的重要力量。

由于中小企业受资金实力的制约,通常在信息化建设上投入不足。即使一些中小企业前期有能力购置基本硬件设备与软件系统,但信息化系统的管理和维护是一项长期工程,需要人力、物力和资金的不断投入与支持。资金不足成为阻碍中小企业信息化建设的重要因素。在云模式下,中小企业信息化不必一次性投入大量的资金,从而缓解中小企业资金紧缺的压力,实现低成本的企业管理,降低系统实施风险。同时,专门的服务也让企业不需考虑系统的管理、维护和升级问题,为解决中小企业信息化的难题提供了新的思路。

中小企业数量庞大、情况复杂多样,对信息化云服务的需求也呈多样性,单一应用或服务无法满足需求,需要应用互相联动等,故所需的云计算相关技术非常多,比如使用大数据存储管理系统来管理用户、订单、日志及附件等海量数据,使用并行计算框架做各种数据分析和挖掘,使用各种监控手段和资源调度保障SLA,通过虚拟机安全和数据安全技术保障应用和用户数据的安全。

中小企业创新服务云平台是由政府批准立项,政府相关部门牵头组织建设的面向中小企业并为他们提供研发信息及科技服务的公共平台。云平台建成后,将提供技术先进、资源丰富、功能完备、运行高效、安全可靠的信息化服务,有效满足中小企业技术创新需求,与建设创新型城市相适应,将建立健全完善的政策法律环境及运行机制,初步形成以共享为核心的制度框架和开放、完备的公共服务体系,实现科技资源的高效流动、高度共享和低成本使用,为科技创新提供科技条件支撑和公共服务保障。

方案架构

基础设施层主要是为中小企业创新服务云平台提供强有力的基础性支撑平台,以保障上层各级应用与服务层的基石,它主要提供了机房、网络、主机、存储备份、安全认证等基础性资源,主要对上层提供主机虚拟化、安全基础设施、存储备份等服务。

资源共享层是中小企业创新服务云平台的核心,该层主要是依托基础资源为上层提供数据存储与支撑服务,通过数据采集、数据资源整合、数据资源管理等手段来梳理、整合专利数据、科技成果、文献资源等其它数据资源。

平台服务层是基础性、公共性、综合性的服务平台,主要通过数据为上层提供云计算资源管理、多级数据交换、应用支撑平台(基础和应用构件)、业务应用集成、平台统一接口服务,以保障业务应用的弹性应用与服务。

业务应用层主要集成整合包括科技文献服务系统、专利服务系统、科技成果转化服务系统、科技园区创新服务系统、产品配套信息服务系统、产学研合作服务系统等专业应用系统。

统一门户层通过门户Portal技术,提供信息发布、资源检索、服务管理、业务应用与集成服务、“一站式”服务,利用科技资源数据对外展示政府形象与对外公共服务能力。信息安全保障体系为中小企业创新服务云平台提供网络、应用、数据安全保障服务,通过统一认证授权管理、单点登录与安全中间件,确保平台对外提供长久有效的技术创新服务。

运维监控服务体系是为中小企业创新服务云平台提供持续性服务的有力保障,通过IT运维管理制度与规范构建中小企业创新服务云平台的运行维护机制。

中小企业创新服务云平台的五横三纵架构,不仅实现了对科技资源的有效整合,而且为创新服务业务应用系统提供了安全稳定运行的平台,通过基础设施、数据资源库、应用支撑、安全保障和综合管理五个层面,支撑业务应用系统的运行,并依托统一门户网站为社会公众、服务机构、科研院校、企事业单位、中小企业提供“一站式”服务。

本方案以中小企业信息化普及和企业健康成长为目标,综合考虑中小企业的管理特点和信息化现状,整合中小企业的经营管理需求以及外部公共支撑资源,为中小企业提供经营管理、电子商务、金融服务、通讯服务、商务服务、知识服务等一整套服务,使中小企业日常经营所需的各项服务就像水和电一样低成本的随需使用,同时为政府及公共事业了解中小企业经营状况提供数据基础,为中小企业监管融资等提供决策依据。目前已在珠江中小企业服务平台进行示范应用,预计将至少吸引和服务2万家中小企业。

方案采用云计算技术,具有信息安全保障;提供一站式服务,支撑了区域科技创新服务体系。