项目背景
我国是钢铁生产大国，仅粗钢的产量就占了世界总产量的一版，
生产过程中所排放的二氧化硫、颗粒物和氮氧化物等量大，占全国大
气污染物排放的 10~15%。钢铁行业面临着持续去产能难度大、环保
要求不断提高、改造升级任务重等严峻挑战，尤其是环境质量目标压
力持续加大。2018 年 7 月，国务院发布《打赢蓝天保卫战三年行动
计划》，对钢铁企业新增产能、污染治理提出了更加严格的要求。
钢铁工业污染排放是影响我国大气环境的主要因素，加强环保治
理、有效改善大气环境是我国钢铁工业面临的当务之急。未来，随着
更加严格的环保标准实施，我国钢铁工业将面临更大压力。产业的健
康持续发展与日益提高的生态责任，成为我国钢铁工业长期面临的主
要矛盾。随着蓝天保卫战的推进，钢铁超低排放成了改善空气质量的
主要措施之一。
根据 2019 年印发的《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》
可知，到 2020 年，重点区域钢铁企业超低排放改造要力争完成 60%
左右。在此推动下，山东、江苏、浙江、福建等多个地方积响应，
相继发布的相关的政策或排放标准，促进钢铁企业绿色生产。
为了贯彻执行《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和
国大气污染防治法》以及《大气污染防治行动计划》、《江苏省大气
污染防治行动计划实施方案》等法律法规，促进江苏省钢铁工业生产
工艺和污染治理技术的进步，实现江苏省钢铁工业大气污染物超低排
放，保护环境，防治污染，保障人体健康，维护良好的生态环境。
1.3.建设目标
实施钢铁超低排放难在要“全”。对于超低排放，强调的不是简
单一点，它是整个面，是全过程、全方位、全覆盖、全流程，是整个
钢铁的生产过程。
虽然钢铁生产过程中工艺复杂且多，但是要做到“四全”就需要
抓住三个重点：有组织排放、无组织排放和运输方式。
另一方面，为进一步深入推进钢铁行业超低排放，2019 年 12 月
中旬，生态环境部印发《关于做好钢铁超低排放评估监测工作的通
知》，从“规范开展评估监测工作、突出重点稳步推进、加强指导和
服务”三大方面做好钢铁企业超低排放评估监测工作，保障钢铁企业
实现可持续的超低排放效果。
该平台项目建设将贯彻“物联网+环保”的建设思路，基于“全
面感知、标准引领、平台支撑、智慧应用”的顶层架构开展实施。建
设一套集智能感知、环保资源综合共享和环保业务协同应用于一体的
“钢铁企业超低排放监管平台”系统，实现生产工艺资源要素以及生
态环境资源要素的集中管控、精准定位、整合互联、开放共享，促进
环境管理模式的创新、提升生态环保工作规范化、标准化和智能化水
平；通过对环保大数据的挖掘、分析、研判，对异常信息进行风险防
范、预警，进而建立完善的风险防范、预警监控体系，给出可信可靠
的决策建议，辅助企业达到超低排放的企业要求，能够自证规范生产
治理与排放，争取生产工艺、污染治理水平、排放强度等达到全国领
先水平。
1.4.建设内容
平台采用业界主流的云计算理念，利用微小型空气质量监测设
备、扬尘监测设备、传输网络、物联网感知、数据无线通讯、数据库、
地理信息系统、视频监控、大数据等多项监测设备以及前沿科技，以
“代表性、科学性、可比性、经济型、动态性”为原则通过大范围、
高密度“网络组合布点”，结合立体监测、移动监测等，形成覆盖整
个厂区的在线监控平台，集数据采集、传输、分析、多维数据展示与
应用为一体，广泛采用虚拟化、分布式存储、分布式计算等先进技术
与应用模式，具有良好的可扩展性、开放性与兼容性，采用各种成熟
的技术手段保证平台的可靠性与安全性，提供厂区内无组织排放的监
测、预警、评价、分析等服务，为大气污染源的网格化监测、智能化
控制、精准化治理提供智能控制工具。
广泛采用虚拟化、分布式存储、分布式计算等先进技术与应用模
式，具有良好的可扩展性、开放性与兼容性，采用各种成熟的技术手
段保证平台的可靠性与安全性。
1.5.建设原则
1、 可靠性原则
在产品规划和需求分析阶段建立以可靠性为核心的质量标准，贯
穿产品的各个方面和全过程，对产品全生命周期质量把控。
2、 健壮性原则
系统具有一定的容错机制，对外界输入的数据和操作能自动判断
是否符合规范要求，并能有合理的处理方式，对“脏数据”有针对性
的清洗机制。
3、 先进性原则
采用业界主流的微服务架构，符合业内发展趋势，设计上充分考
虑当前各业务层次、各环节管理中数据处理的便利和可行，以确保系
统具有较强的生命力和扩展能力。
4、 标准化原则
在业务、软件产品、通信技术等各方面采用行业、国家和国际标
准化组织制定的有关技术规范与标准。
5、 可扩展性原则
设计充分考虑系统升级、扩容、扩充和维护的可行性，采用基于
工业标准的技术，方便与其他系统的集成，支持对扩展开放，可根据
业务发展的实际需求，实现快速开发/重组、业务功能二次开发等多
个方面，使得系统可以支持未来不断变化的特征。
6、 成熟性原则
系统使用先进成熟的技术手段和标准化产品，保证系统实施的进
度和质量、保证系统的稳定可靠，使系统具有较高性能和较强的生命
力，有长期的使用价值。
7、 安全性原则
开发遵循系统安全性准则，在系统设计时已制定一整套有效的安
全措施以保证整个系统的安全性，能够满足本系统制定的安全管理要
求，能够防治来自内、外部入侵的威胁。
1.6.参考资料
[1]
《关于推进钢铁行业超低排放的意见》（环大气〔2019〕
35 号）
[2]
《钢铁企业超低排放改造实施指南》（环协技〔2020〕4
号）
[3]
《关于做好钢铁行业超低排放评估监测工作的通知》及其
附件《钢铁企业超标排放评估监测技术指南》
[4]
《污染物在线监控（监测）系统数据传输标准》（HJ
212-2017）
[5]
《固定污染源烟气（SO2、NOx、颗粒物）排放连续监测技
术规范》HJ 75-2017
[6]
《固定污染源烟气（SO2、NOx、颗粒物）排放连续监测系
统技术要求及监测方法》HJ 76-2017
[7]
《公共安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术
要求》（GB/T 28181-2016）
[8]
《中华人民共和国环境保护法》
[9]
《中华人民共和国大气污染防治法》
[10] 《关于印发大气污染防治行动计划的通知》
[11] 《国务院关于印发打赢蓝天保卫战三年行动计划的通知》
[12] 《关于加强重污染天气应对夯实应急减排措施的指导意
见》
[13] 《重污染天气重点行业应急减排措施技术指南》
[14] 《计算机软件分类与代码》（GB/T 13702-1992）
[15] 《信息技术》（GB/T 20918-2007）
[16] 《计算机软件需求规格说明》（GB/T 9385-2008）
[17] 《计算机软件文档编制规范》（GB/T 8567-2006）
2. 总体设计方案
2.1.现场需求
1）系统数据库数据长期保存，厂内视频数据保存一个月；
2）关联的数据支持同轴展示，可以随时选择和取消；
3）可以记录清扫车每天清扫运行轨迹，运行轨迹长期保存；
4）除尘设备，抑尘设施的运行状态，和 TSP 设备的数据支持同轴
显示，可以随时选择和取消；
5）数据记录采用循环存储功能。
2.2.系统架构
按照统一体系架构、统一标准规范、统一建设运维的“三统一”
原则进行设计，实现企业环保监管平台项目建设的“统筹、集中、协
同、融合”，*终实现“大平台、大协同、大整合”的建设目标。
平台采用 B/S 系统架构，平台分为四层，层为数据采集（感
知）层，本厂区的设备通过通信接口和协议进行数据的采集和传输，
将现场数据存储于 TCP 服务器，视频资源存储于云服务器。第二层为
数据传输层，有组织监测数据、无组织监测数据、清洁运输、抑尘设
备联动数据等通过 GPRS/3G/4G 网络无线通信方式，视频传输通过无
线流量卡或者有线网络传输数据。第三层为数据支撑层，将建设环境
资源目录、元数据以及中心数据库，实现系统支撑平台的数据资源检
索、数据应用集成、数据交换共享、数据综合分析以及部分业务系统
所需的模型数据等。第四层为数据展示层，通过平台监控软件，提供徐州金虹钢铁集团有限公司无组织监管平台技术解决方案
图形化的呈现效果，将系统的运行数据进行图形化展示，除展示之外，
还提供故障信息采集，现场视频在线查看。
1）在“数据感知层”，建设并完善环保数据质量在线监控系统并
配置环境质量相关监测设备。
加强污染源在线监测建设、环境质量在线监测建设、扬尘监测站
点建设、环境空气质量微型系统建设，实时监控现场污染以及生产情
况。
建设环境统一视频监控平台，在排口、站房、车间、风险点和敏
感点、进出口等建设视频流基础承载载体，对前端视频设备进行统一
接入与管理，加强环境监控能力，并通过视频识别智能技术，对环境
异常情况进行智能化识别与预警。
进一步完善有组织废气、无组织废气、污染源监控、空气环境监
控体系建设。
2）在“数据传输层”，必须采用高效、稳定、可靠的网络传输系
统。
采用成熟、稳定的光纤网络，可以对信息、控制数据进行传输，
并且可以进行数据采集、数据汇聚、定位跟踪以及设备控制。
3）在“系统支撑层”，将建设平台数据中心、支撑平台和企业超
低排放监管专题图应用系统。
环境地理信息专题图应用系统主要建设的内容包括三维厂区模型
数据、环境专题数据、有组织监测点分布数据、无组织监测点分布数
据、视频监控设备分布数据等，实现环境地理数据空间可视化、空间徐州金虹钢铁集团有限公司无组织监管平台技术解决方案
数据管理。
4）在“智慧应用层”，将建设综合管理应用系统。
该系统包括有组织废气污染源在线监测、无组织废气监测、环境
质量数据共享与对接，生产工艺管理、视频管理、预警预报管理、清
洁运输管理、综合业务展示。
图 2-1 系统架构图
系统将全方位反映监测设备工作情况以及监测数据异常情况，集
中展示设备数据、监控数据、异常数据等方面，使用户及时、高效地
了解企业排污情况、设备生产状况等工作成果。
2.3.系统构成
监管平台可实现对有组织废气、无组织废气、附近空气质量站点
数据的在线采集，门禁系统、抑尘设备等工作台账记录，生产工艺过
程数据的监管，通过对监测数据的采集、传输、统计、分析等全过程
的监管，实现对监测数据、超标预警、设备反控、台账记录、视频查
看、统计报表的统一管理，通过数据可视化技术，将统计分析结果以
表格、图表、曲线等多种方式进行展示，并可导出报表。平台采用
B/S 架构，前后端分离，可加快系统整体的响应速度，数据低耦合，
支持高并发、高负载，地改善用户的操作体验。
系统将全方位反映监测设备工作情况以及监测数据异常情况，集
中展示设备数据、监控数据、异常数据等方面，使用户及时、高效地
了解保企业排污情况、设备生产状况以及治污效果、节能环保等工作
成果。
本系统主要包括以下子系统：
鉴权子系统
后台管理系统
车辆进出管理系统
抑尘设备联动系统
有组织监控管理
无组织监控系统
空气质量管理
视频监控管理
大屏展示系统
消息服务
2.4.技术特点
将物联网技术、自动控制、网络通信等信息技术引入环境监测领
域,采用国内先进实时监控设备，对污染源进行连续实时监测,动态掌
握企业的排污及超标情况,对加强企业污染物排放的监督和总量控
制，防止重大污染事故的发生具有重大意义。该平台具有以下特点：
2.4.1. 实时监控管理
实现了对污染源的全面、实时、网络化、可视化的监测体系。只
需观察屏幕上各个监测点的图标样式或颜色即可了解企业的各个污
染物排放口的设备运行情况；同时还可以通过表格和曲线浏览企业污
染物排放的详细监测数据。这使得工作人员在同一个用户界面即可将
企业所有排污口的设备运行状况、污染物排放浓度、流量、排放量等
信息尽收眼底。
2.4.2. 强大的报警与预警功能
以声音、光颜色变化、表格中数值的颜色等形式提供多样化的报
警功能。精确地给出具体的超标数值，超标时间，超标排放量、超标
排放介质，为强化监理工作提供了详实可靠的依据。
2.4.3. 数据可视化
将污染源在线监测数据和报警信息进行全方位多角度的分类汇
总与统计分析，充分满足各种统计要求。以图标、表格、曲线等丰富
多样的形式实时展现各排污口设备的运行状况、污染物排放浓度、流
量、排放量等信息，以及污染物排放口的发展趋势与动态。从多种角
度和层面来统计分析监测数据，提供全面的报表和统计图表。可以按
污染物类型、监测点（排放口）、监测因子等多种分类方式，生成统
计分析报表和统计图表。
2.4.4. 3D 模型集成
本系统将厂区 3D 模型融入其中,利用其强大的信息展示能力,结
合环境数学模型,实现基于 3D 模型信息基础上的数据查询、统计、制
图、显示等功能以及污染源分析、预警应急、环境决策管理等。
2.5.系统接口
本系统提供丰富的数据接口来满足用户多样的数据源要求。接口
方面，系统提供如下接口方式：
API 接口
报文通讯接口
数据库接口
Rest 服务接口
对于数据库接口，系统采用多层架构体系提供数据层服务。通过
ORM 提供常用数据库的数据接口服务，如：MySQL、Redis 等。
2.6.物理架构
图 2-2 系统物理架构图
本项目物理架构由以下系统构成：
（1）
主机系统：为应用系统的运行提供计算能力，包括数据
库服务器以及 GIS 服务器、应用服务器等。
（2）
存储系统：为应用系统的数据提供存储和服务能力，包
括存储磁盘阵列和存储设备管理软件等。
（3）
网络系统：为应用系统的部署提供网络连接和数据传输
服务，包括路由器、交换机等设备。
2.7.安全架构
（1）数据安全
系统中的重要数据采用变换的方式进行加密处理。加密模块本身
采用软件加密方式防止加密算法被破解。加密模块的 API 支持单条记
录的加密和批量数据加密等方式，具有高效、安全等特点。
（2）应用安全
系统的用户身份信息统一从鉴权系统中获取，平台中的用户口令
不以明文方式出现在程序及配置文件中