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市縣級環保局環境空氣質量自動監測網絡化質控平臺
天津智易時代科技發展有限公司
2016年7月
目 錄
系統設計遵循技術*進、功能齊全、性能穩定、節約成本的原則。并綜合考慮施工、維護及操作因素，并將為今后的發展、擴建、改造等因素留有擴充的余地。通過對環境空氣質量自動監測聯網平臺工作的內容及專業技術進行了深入的研究和分析，對比分析國內研究成果和應用成果，并結合我國國情，參照相關國家標準和部門頒布標準，遵照超前性和客觀性相結合，信息技術和自動化技術相結合，現代技術和急促設施改造相結合，以及*進性與經濟性相兼顧，管理手段與應用效果相兼顧的指導思想，zui終設計并開發了該套縣級環境空氣質量網絡化質控平臺。
在系統開發中，綜合運用了計算機自動控制技術、計算機網絡技術、通訊技術、GIS開發技術、物聯網技術、數據庫技術等。
采用當前成熟且*進的技術，保持系統硬件、軟件、技術方法和數據管理的*進性，保證系統建成后再技術層次上5～8年內不落后。同時具有較強的可移植性、可重用性，在將來能迅速采用技術，以長期保持系統的*進性。
以可靠成熟的軟件產品為基礎，結合具體需求進行配置、定制和二次開發的方式進行實施，保證有效縮短項目實施時間，降低項目實施的風險。
系統應能夠支持較大并發用戶同時進行瀏覽、操作等與數據庫的交互式的操作，并且相對占用較少的硬件資源。當意外事件發生時，能通過快速的應急處理，實現故障修復，保證數據的完整性，避免丟失重要數據。
系統具有較強的應變能力和容錯能力，確保系統在運行時反應快捷。安全可靠。
系統安全是系統穩定運行至關重要的因素，本系統采用如下安全機制：
隨著系統長期的使用，數據量會逐步增大，各地信息化程度越來越高以后，訪問壓力也可能逐步增大，因此需要系統在設計時就考慮良好的可擴展性，能夠支撐將來擴容的需求，能夠以較小的代價升級系統，提升系統支撐能力。
軟件系統的建設能夠適應不斷發展的業務需求，能夠靈活擴充，提供系統功能進一步擴大的基礎技術支撐。
系統具有*的、友好的客戶化界面，易于使用和推廣，并具有實際可操作性，使用戶能夠快速地掌握系統的使用。除特殊的、必須的應用外，用戶終端全部采用瀏覽器的方式
系統建設嚴格執行系統的標準化和規范化，以保證信息系統工作過程的規范化和信息系統數據的標準化。所遵從的主要標準有：
環境空氣質量自動監測聯網平臺是指環境保護部門通過通信傳輸線路與自動監控設備鏈接，用于對環境空氣質量實施自動監控的軟件和硬件，硬件主要包括子站數采儀、子站VPN、子站交換機、數據庫服務器、VPN、機柜等。
軟件部分包括數據審核處理系統、大氣在線監測系統、環境地理信息系統、手機APP。
數據審核處理系統的建設主要為實現縣級監測中心數據資源的管理。根據信息管理運行的方式與特點，系統的功能應該滿足監測數據的審核、處理、查詢、統計、分析等等。數據綜合管理平臺的應用能夠為環境部門進行環境空氣質量綜合管理、環境規劃、決策分析提供支持。
數據審核處理系統通過利用大型關系型數據庫在數據安全、*性和分布式處理等方面的優勢，將常規6參數、氣象五參數等數據集中起來，使用戶通過單一界面就可以方便的管理、查詢、分析大量的環境數據，從而簡化環境數據管理的難度，提高環境數據管理水平。
系統建設遵循《環境數據庫設計與運行管理規范》相應要求。采用Web Service數據訪問技術、ETL數據加工分析技術等整合環境質量監測各項數據，并通過對數據的整理、加工、分析，提取綜合、有效的環境數據結果，為環境質量數據的發布提供支撐，為環境管理決策提供數據支持。架構如下圖所示：
數據審核處理系統采用四層設計，主要有標準層、審核處理層、數據庫層、服務層。在標準層采用《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）、《環境空氣質量評價技術規范（試行）》以及《環境空氣質量指數（AQI）技術規定（試行）》等規范或標準文件，并符合市級傳輸協議的相關標準，按照新標準和評價技術規范的要求，實現了監測數據評價的標準化和規范化，通過這些標準和規范的制定，系統就能夠實現各個層面的良好交流。
審核處理層主要實現對數據的審核和處理。數據審核的方式主要有兩種：自動審核和人工復審。數據處理主要是對采集上來的數據進行匯總、集成、日均值修約等等，合格后才能入庫，保證上報的監測數據的代表性和準確性。
數據庫層主要用于元數據、基礎數據的存儲和管理等功能，對于已經建設空氣自動監測管理數據庫的縣來說，保持現有數據庫管理體系，在現有數據庫管理體系作進一步開發，作好與省、市級數據庫管理系統的借口與數據交換功能，數據庫管理系統的主要功能包括建庫管理、數據輸入、數據查詢輸出、數據維護管理、代碼維護、數據庫安全管理、數據庫備份恢復、數據庫外部接口等，是數據更新、數據庫建立和維護的主要工具，也是在系統運行過程中進行原始數據處理和查詢的主要手段
元數據是關于數據的描述性數據信息，大量地反映數據集自身的特征規律，方便于用戶對數據集的準確、高效與充分的開發與利用。通過元數據可以檢索、訪問數據庫，可以有效利用計算機的系統資源。
配置數據庫主要是針對數據庫所支撐的各個平臺的相應系統配置做數據支撐，如：系統的后臺管理模塊等。
基礎數據庫存儲空氣質量監測點基礎信息等，是其業務模塊運行的基礎，系統提供功能對這些基礎信息進行管理維護，保證基礎數據在整個業務系統中的*性和準確性，避免基礎數據前后不*造成的系統功能異常。
根據國標的相關要求以及業務系統相對應標準搭建，在確保數據格式的準確以及可更新性的基礎上搭建。采用標準及國家標準對輸入數據標準化，采用標準編碼，使進入數據庫的數據格式共享，實現數據庫之間的數據從技術上可*交互。
對空氣質量在線監測數據進行整合，形成統一的空氣質量監測數據庫，為數據分析、數據的實時發布提供基礎支撐。
在數據服務層主要有數據查詢、統計分析以及AQI日報自動生成這些功能，通過Web Service接口與數據庫相連。
在數據傳輸過程中，針對各項數據上報類型和規范要求，可以預定義數據校驗規則，有效保證數據質量，自動審核能夠基于《國家空氣監測網監測數據標識體系》對異常數據進行篩選剔除，能夠對離群數據和PM10、PM2.5倒掛數據進行篩選剔除。對數據項有效值的上、下限以及表達格式按規范進行設置；監測項目的數值間邏輯關系也是審核的重點，進一步校對數據的合理性和準確性。當上述審核過程中未出現異常情況，則數據審核通過并即可入庫，整個檢驗審核過程由系統程序完成，接收數據時通過采用CRC校驗等多種方式，避免了數據錄入時的很多錯漏狀況。對于任何的標記或剔除操作，系統自動記憶，作為日志備查。
在自動審核的過程中，系統按照設定程序進行數據質量的審核，但由于缺乏對整個運行平臺宏觀掌控，可能會將無效數據標識為有效數據，或將有效數據標識為無效數據。人工復審就是要實現數據的第二次過濾和篩查，通過對分析儀的運行狀態、子站維護情況、數采情況、網絡等信息的了解，來確定自動審核數據的客觀性和準確度，對自動審核未做標識的無效數據記為無效并說明無效原因，對自動審核誤標識的數據，要將其還原為有效數據并按審核技術要求進行修約，對數據審核操作進行詳細記錄，包括審核人、審核時間、審核的監測項目、審核所采取的操作等。
人工復審時整個數據審核過程中zui重要的一環，對審核人員提出了較高的要求，包括*性檢查、無效數據審核為有效、有效數據審核為無效、負值與零值數據的處理四部分。
數據*性檢查
數據*性檢查要求待上報的數據與市站、省站的數據*。進入檢查界面后，點擊“*性檢查”，可以查看當日數據的缺失情況，若本地數據或總站數據有缺失，需要進行數據回補操作，下達數據回補指令后，系統將自動向本地缺數平臺進行數據回補，對于市、省站數據的回補操作，要在下發回補指令之前對市、省站回補IP地址進行配置，該地址主要用于本地向子站數采下發遠程回補指令向總站數據庫進行數據回補，只有完成了所有的回補操作并等待所有缺失數據回補完成后，才可以進行審核數據的下一步操作。
無效數據審核
對于某個站點預審核后的無效數據，查看依據國家數據平臺軟件對無效數據自動標識相關要求和標準對應的標識類型，結合實際情況逐個分析，比如：某站點PM2.5的13:00數據標記為PS，那么就要查看當天的站點維護日志該時刻是否確實做過PM2.5的跨度檢查操作，從而確定該標識數據的有效性。zui后，將判定為有效的數據重新標識為有效數據，完成無效數據的審核過程。
有效數據審核
系統自動審核可能會將部分無效數據判定為有效，這就需要審核人員充分了解站點的運行情況，通過經驗以及與其他時段數據以及歷史數據的對比等方法來仔細甄別出未標識的無效數據，實例：某一時段的SO2校準操作過程未做標識，那么這一時段的數據出現了明顯高于其他時段或歷史數據水平的情況，那么該數據就該判定為無效數據。對于未標識的無效數據的判斷有一定的難度，這就要求審核人員具有高度的責任感和豐富的審核經驗才能較好地完成有效數據審核為無效的操作過程。
零負值數據處理
因儀器設備故障、運行不穩定、監測質量不受控或者空氣質量較好條件下氣態污染物的濃度相對較低時，致使監測數據出現零負值的情況時有發生。系統自動審核過程會將所有的零負值標識為無效數據，容易出現日報中某個污染物有效樣本不足的情況，以致影響了數據的采集率。因此需要人工復審所有的零負值數據，努力找出導致零負值的原因，如何排除了設備故障、儀器運行不穩定、監測質量不受控的情況，就要依據修約規則將零負值數據還原為有效數據。
系統根據《環境空氣質量評價技術規范(試行)》(HJ 663-2013)自動生成相關日、周、月、季和年報，并能夠以word、excel、PDF的形式導出。
大氣在線監測系統主要作用是采集、存儲、處理、審核、統計、分析、展示SO2、NO2、O3等氣體分析儀和PM2.5、PM10粉塵分析儀等的實時環境空氣質量原始監測數據，其工作原理是：傳感器和分析儀將多路測試信號按序通過接口協議進入無線通訊節點設備DVR的獨立（DTU）傳輸通道，經避雷處理后輸入到單元內數據采集器，采集器將采集的數據經過無線數據傳輸終端通過 TCP/IP 網絡傳入到大氣在線監測系統，系統按照《國家空氣監測網子站監測數據報送傳輸協議》規定的內容接收和存儲子站上傳的監測數據，將接收到的數據進行解析、存儲、處理、審核及上傳等處理工作，以及在平臺上進行數據統計、分析和展示。
系統負責市、縣內所有空氣質量監測站點的實時數據接收、處理、審核、展示等工作，數據的審核、處理遵循《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）、《環境空氣質量評價技術規范（試行）》、《環境空氣PM2.5和PM10自動監測有關問題的技術規定（試行）》以及《環境空氣質量指數（AQI）技術規定（試行）》等規范或標準文件，并符合市級傳輸協議的相關標準，按照新標準和評價技術規范的要求，實現監測數據評價的標準化和規范化，實時數據經過審核后才可用于評價及上報，系統具備數據自動審核、人工修正、分段審核、檢出限控制功能，審核后的結果自動上報給市、省級監測站，保證數據上報的準確性和*性。
能實現對大范圍內多源、多種類環境要素質量進行自動連續在線的實時接收、處理、審核、上傳、備份等功能，在將分布于不同地方的采集設備的監測數據在線接收的同時，具備1點多發功能，向市級監測聯網平臺采用POST方式將按照傳輸格式和協議要求的數據實時發送，同時通過VPN網絡向總站、省站等多級、多個環境監測監控中心轉發環境監測數據，并與其它職能部門的物聯網平臺對接，實現數據資源的互聯共享，系統結構圖如下：
圖 大氣在線監測系統結構圖
系統基于市縣級環境監測站現有監測設備及業務系統的實際需求設計，充分利用已有的軟硬件系統及相關數據，對已有的支撐性應用軟件系統通過系統集成或數據接口的方式將其納入本系統并提供良好的系統和數據接口，便于數據實時更新和系統間的平滑應用。
數據的上傳將嚴格按照《污染源在線自動監控(監測)系統數據傳輸標準》（HJ/212-2005）和《污染源在線自動監控（監測）數據采集傳輸儀技術要求》（HJ 477－2009）以及《山西省污染源監控系統數據采集和傳輸協議》的相關規定，設定傳輸軟件程序，實現相關監測數據向上級環保部門相應系統的自動上報功能，具備一點多傳功能，提供監測數據定時上傳、自動補傳功能，并可以自由設置數據上傳點和上傳時間間隔。
系統與現有國家、省、市平臺接收軟件可實現對接，可同時向國家、省、市、縣環保業務部門和多級、多個環境監控中心轉發原始環境自動監測數據，系統中數據在向上傳輸的同時，可將現場的原始數據自動存儲在本地數據庫中，實現數據備份功能。在現場數據遭到破壞的情況下，直接調用備份數據實現數據恢復功能。系統接收數據包時采用CRC校驗等多種校驗方式，確保了上傳的實時數據的準確性。
實現各監測站點實時環境質量發布（含評價時段、監測點位置信息、各污染物濃度及空氣質量分指數、空氣質量指數、首要污染物及空氣質量級別等信息），并可根據各監測點各項污染物實時濃度的不同對底圖進行渲染展示，同時，并采用多種形式例如列表、地圖、表格等展示。
本系統*采用B/S結構，客戶端無需安裝、無需配置任何軟件，通過瀏覽器就可以實現全部操作；瘦客戶端設計，無需在客戶端下載任何插件，可以使得系統在窄帶網絡上運行流暢。
本系統實現將GIS技術應用到環境質量在線監測的管理，實現空間數據和環境質量在線監測數據的深度融合。建立環境質量監測空間數據庫一體化的編碼方案，實現環境質量信息的綜合管理。將各種環境質量監測因子與電子地圖融合在一起，用戶通過簡單地在地圖的點擊可以直接顯示區域范圍內監測點監測數據等，實現數據的綜合查詢與分析。
結合地理信息系統（GIS）對空氣質量監測信息（位置信息、各項污染物實時濃度、空氣質量分指數等）進行更直觀的展示。GIS地圖具有放大、縮小、漫游等通用功能，并能方便維護空氣質量監測點位信息的增加、刪除、修改等。
AQI數據發布系統基于GIS系統，實現實時環境空氣質量指數（AQI）發布，并可根據各監測點各項污染物實時濃度的不同對底圖進行渲染展示，同時，并采用多種形式例如列表、地圖、表格等展示。
系統建設充分考慮可拓展性原則，為未來數據接入預留足夠的接口，在不用對系統做任何更改的情況下，可以自由增加監測站點數據資源，能夠與擴展的監測站點進行無障礙對接。系統建設完成后，具有以下功能特點：
人工設置一定的數據接收時間間隔后，系統自動按照設定的接收頻率采集各類監測數據，包括分鐘、小時監測數據以及狀態數據、設備參數等，過程中無需人工干預，全天自動采集。
系統接收實時監測數據的同時，將采集的大量數據統一存儲到本地數據庫中，實現數據備份功能，保障系統的安全運行，以及各種系統故障的及時排除和數據庫的及時恢復。
數據審核過程支持分段審核，審核人員在審核小時值時，可隨時分段進行，便于發現連續出現的無變化的異常值，數據審核人員如果需要進一步查看數據有效性的時候，可查看該小時內的質控結果數據，作為審核的參考依據。
在自動審核的過程中，系統無法識別處于有效范圍區間內的異常值，人工修正就是要實現數據的第二次過濾和篩查，日報人員可以按國家的技術規范修改污染物的監測值、標記位，修改時可以填寫“備注信息”對修改原因進行注釋，對于修改過的數據可以與原始數據進行對比查看，還可以還原原始數據。
實時監測數據完成審核后，將通過傳輸網絡自動上傳到市、省級監測平臺，保證數據審核結果的*性和準確性。傳輸網絡主要利用VPN網絡，用戶通過接入內部虛擬專網的方式與Internet進行隔離，可對整個數據傳送過程進行加密保護，保證數據傳輸的安全性和可靠性。
當網絡通訊中斷或設備故障等原因造成數據缺失時，系統將自動對子站數采系統下達遠程數據補傳指令，向相應的缺數平臺進行數據補傳，還可以對市、省級監測站缺失數據進行數據回補，只需要在系統上對總站數據回補IP地址進行簡單配置，本地就可以向子站數采下發遠程回補指令對總站數據庫進行補傳。
因儀器設備故障、運行不穩定或其他監測質量不受控情況下出現的負值和低于檢出*，按相關技術規范對監測值進行標記；在環境空氣均處于極低水平的條件下，部分儀器設備小時監測結果出現負值或零值時，對于低濃度未檢出，取監測儀器zui低檢出限作為監測結果參加統計。
系統內所有監測點位按所屬行政區域進行歸類和展示，監測點位圖標顏色按其當前空氣質量指數AQI表示顏色動態顯示，圖標上方注有具體的地理位置，方便用戶直觀、一目了然掌握各個行政區域內監測點位的部署情況和空氣環境質量現狀，系統提供多種方式的地圖效果（矢量、衛星、三維）來實時顯示空氣子站的位置和實時數據。
用戶點擊監測點位圖標后系統自動顯示空氣質量指數AQI、站點地理位置、首要污染物、發布時間、各項監測因子實時數據等信息，空氣質量指數AQI數值與表示顏色搭配顯示，直觀展示站點當前污染情況，監測因子可以按照不同需求進行定制，顯示時間段分為實時狀態值、zui近一小時值、zui近24小時值等。
系統提供預警、日報通知功能，預警包括超標預警、斷線預警和異常值預警，在監測數值超標、數據連接中斷和出現異常值時，自動給設定發送提醒信息，保證系統的正常、穩定運行，日報通知將轄區內各個行政區空氣質量指數日均值以短信形式發送給站點負責人或主管，讓環境管理者及時掌握環境空氣質量變化情況，在空氣質量惡化時*時間知道詳細信息。
數據展示支持折線圖、柱狀圖、表格等多種形式，展示的內容包括空氣質量指數和各項監測因子濃度的分鐘值、小時值，方便用戶查看時間段內空氣質量變化趨勢和污染物濃度變化情況，同時可以進行監測點位之間的各項參數的對比分析，用戶可以自主設定展示的時間區間，導出打印時支持選用JPG圖片、PDF、EXCEL、WORD文檔多種格式。
針對相關環境管理部門以及用戶個性化定制需求，系統設置獨立排名系統，目前采用AQI（空氣質量指數），提供日排名、小時排名數據，用戶可以查詢當天排名信息和歷史數據，除了空氣質量指數AQI外，還列出了PM10、PM2.5、CO等監測因子小時值、日均值、首要污染物、空氣質量類別等信息。
大氣在線監測系統發布平臺按照HJ633-2012環境空氣質量指數(AQI)技術規定要求，小時報時間周期為1小時，日報時間周期為24小時，時段為當日零點前24小時。發布的小時報數據的指標包括PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO的1小時平均，以及O3的8小時滑動平均數據和PM10、PM2.5的24小時滑動平均數據，日報指標包括各監測站點的監測站點信息、監測因子濃度、空氣質量指數（AQI）、首要污染物、空氣質量指數類別以及空氣質量指數說明等信息。還有空氣質量監測站點之間日報的單點、多點對比分析，導出打印時支持選用EXCEL、WORD文檔多種格式。
系統提供各類月報、年報報表自動生成功能，包括污染物參數月報表、子站日均濃度值月統計表以及各子站月平均濃度值、年報圖表，多種維度表示空氣質量變化情況和趨勢，月報、年報發布的指標包含監測站點信息、6項參數的監測因子濃度、主要污染物、空氣質量綜合指數等信息，數據輸出采用曲線圖、柱狀圖等多種形式展示，支持選用EXCEL、WORD文檔多種格式導出。
收集點位數據后，平臺對各項污染物統計值進行計算分析，初步建立點位污染源模型（當前采用方法為首要污染物比重餅狀圖解析），如果監測點位條件允許，能夠實現現場采樣，則可以更加精確的進行污染物對比分析，通過各時間段污染物比重模型結合地區現狀來分析具體污染源和現場實際情況，并提供針對性治理方案。
具備對儀器運行狀況、數據采集狀態、數據傳輸網絡狀態進行自動故障診斷和報警的能力，通過在線實時監控儀器運行狀況，實現對儀器全天候運行狀態和運行進度的全面感知，能夠對數據采集狀態、數據傳輸網絡狀態異常情況進行自動故障診斷，并可以及時通過手機短信給預先設置的發送報警信息。
受地理位置、氣象條件、污染企業類型和數量等因素影響，區域間空氣質量及污染狀況具有不同程度的差別，系統基于各個區域內監測數值實時以污染物濃度云圖形式渲染這種差別，云圖取每小時點位數值，顏色采用空氣質量指數AQI表示顏色，實現由“點”到“面”全面展示大范圍內空氣質量狀況。
（圖案僅供參考）
系統提供空氣質量、氣象數據導出功能，用戶在設置時間類型、站點、時間段以后即可實現數據導出，內容包括點位信息、數據更新時間、常規6參數濃度值、主要污染物、空氣質量指數AQI。其中數據有效率按照國家標準進行計算，分鐘值以后端數據傳輸判定為準，小時值以每小時收集45個分鐘值為準，日均值以每天收集22個小時值為準，其余時間區間以日均值有效天數為準。
用戶在此模塊可以實現監測點位信息的增、改、查、刪等基本操作，點位信息包括監測點位名稱、地址、經緯度、站點ID、所在區域名稱等內容，實現點位信息的動態管理，區域與編號為鎖定狀態，可自行配置名稱、經緯度、排名、公開、掉線預警等選項。
此功能可以查看短信配置詳情，添加條目可以新增加短信推送人員信息和發送內容，編輯選項可對接收短信用戶推送內容進行管理操作，配置的信息內容包括預警信息、日報、狀態預警、掉線預警，完成設置以后，列表中人員可以收到短信信息。
一旦空氣質量狀況出現異常波動時，系統啟動超標報警。此功能中分數據上下限與預警上下限，數據上下限為數據有效性判定標準值，超過界限的則被判定為無效。預警上下限為當監測因子不在設定值范圍內一定時間之后，則會發送預警短信。
選擇站點便捷，將預警上下限設定臨界值，即可使用預警功能（0為默認）。
對于不同的角色設置相應權限管理，一個角色關聯了一套操作權限。系統共提供了三種操作權限。系統用戶：擁有系統的所有功能操作權限；管理用戶：擁有部分業務相關 的功能操作權限；普通用戶：只能進行系統中相關內容的查詢操作，實現不同級別操作人員對數據訪問范圍和數據讀寫性的嚴格控制，建立統一用戶管理平臺實現所有用戶的身份管理，包括用戶個人身份信息、角色信息、電子、個人賬號和密碼。
環境地理信息系統是在整合地理信息數據和環境監測數據的基礎上，將傳統的靜態記錄以多樣化的地圖形式展現給用戶。通過地理信息系統的可視化地圖展示，實現大氣監測系統發布平臺和手機APP按地理位置進行顯示和查詢，可以幫助環保部門工作人員直觀地獲取環境要素的空間分布，以及各要素間的空間關系等信息。
本項目地圖采用百度開源地圖數據，系統可在線調用百度地圖接口，地圖矢量數據*依照百度地圖的矢量數據。
在GIS系統前端界面上，顯示各監測、監控點位置分布狀況，并對各監測監控點實施監控，實現在線監測數據的實時刷新、臨界提示、超標報警。實時調用刷新現在在線監控監測數據。用戶可以通過空氣質量的查詢定位后，直接查看大氣質量相關的監測數據。
GIS用戶通過部署一個集中式的GIS服務器在大型組織之內以及Internet的用戶之間發布和共享地理信息。服務端的GIS軟件適用于任何集中執行GIS計算，并計劃擴展支持GIS數據管理和空間處理的場合。除了為客戶端提供地圖和數據服務，GIS服務器還在一個共享的中心服務器上支持GIS工作站的所有功能，包括制圖，空間分析，復雜空間查詢，高級數據編輯，分布式數據管理，批量空間處理，空間幾何完整性規則的實施等等。
本著“全局性，時效性，智能化”的原則歸納出包括環保部門基礎地理信息數據庫建庫、相關專題數據庫建庫、空間數據庫管理、業務數據庫管理、專題統計分析等。依據業務流程和實際的應用需要，環境地理信息系統采用如下的設計原則和思路：
做到靈活動態配置，做到既滿足標準化，又能適應今后的變化。按照相關標準來實施開發系統，初步完善基礎數據庫建設，實現大氣質量監測工作的信息化和規范化。
在系統中方便有效實現大氣質量監測相關成果管理功能。在設計上充分考慮大氣質量監測業務的需要，優化管理模式，提高工作效率，提高空氣質量監測管理水平。將專業技術和實際工作緊密結合在一起，zui終實現大氣質量監測的信息化管理。
系統zui終的實用性是系統成敗的關鍵，為此在系統的開發過程中我們不斷的通過交流學習，從用戶的角度考慮問題，設計功能。并對系統原型進行典型用戶使用，進行系統的檢驗，反復征求意見來完善系統，當然這是一個長期的、不斷反復的過程，我們的目標是通過這樣的一個過程，zui終開發出一個能真正實用的、滿足用戶需要的系統。
在任何狀態下，當點擊工具欄上按鈕，地圖自動縮小至全圖（zui小比例尺）的狀態。
能夠通過選擇工具來放大、縮小和平移地圖，改變地圖的中心和視野，可以進行局部放大和縮小。
當點擊工具欄上圖標時，將激活地圖平移的功能，此時只需在地圖窗口中按住鼠標左鍵并拖拽地圖，即可查看在當前地圖窗口以外的地圖內容，此操作不會引起對地圖的縮放。
在GIS系統前端界面上，顯示各監測、監控點位置分布狀況，并對各監測監控點實時監控，實現臨界提示、超標預警。
通過放大、縮小功能可以查看區域內所有監控點部署情況，監控點圖標顏色采用空氣質量指數AQI的表示顏色，地圖下方提供空氣質量等級區間條，方便用戶對比查看各個監測點的空氣質量狀況。
實現在線監測數據的實時刷新、實時調用，用戶可以通過點擊監控點圖標，直接查看空氣質量SO2、CO、O3、NO2、PM10、PM5以及氣象參數的實時監測數據。
系統利用GIS技術把大氣質量應用軟件構筑于污染源數據庫管理系統和圖形庫管理系統之上，提供具備空間信息管理、信息處理和直觀表達能力的應用。
本項目環境地理信息系統預留二次開發端口，充分滿足后期平臺升級、功能完善的需要。
手機版發布系統支持Android、IOS等主流的手機操作系統，系統界面簡潔、大方，易于操作。系統基于地理信息系統，實時發布各個監測站點的PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3、CO小時濃度值，以及O38小時的滑動平均值，PM10、PM2.5 24小時滑動平均值，并繪制過去24小時的濃度曲線圖。發布各監測站點的監測站點信息、環境質量AQI、首要污染物、環境質量指數類別、環境質量排名等信息，不僅可以查看實時數據，還可以查詢歷史數據。按照《HJ633-2012環境質量指數(AQI)技術規定》，根據環境質量AQI進行顏色標識。
打開應用程序進入主界面后，主界面可查看各個點位數據詳情，點擊不同監測因子所在方格，同時可以對當前監測點根據實際需要進行自由切換，下方折線圖則對應顯示其zui近24小時內污染因子變化情況，方便了解監測因子的變化趨勢和規律，顯示的信息包括：
1、監測點位描述：名稱、時間、空氣污染程度（優、良好、輕度污染、中毒污染、重度污染）、實時溫度、當前時段（白天/晚上）；
2、小時濃度均值：包括PM2.5、PM10、 CO、SO2、O3、NO2、 AQI等。
移動端在web端基礎上提供簡單的查詢功能，通過選擇監測點名稱、始末時間、單站多參/多站單參、數據名稱多種形式查詢各項參數的時均值、日均值、月均值、年均值，查詢結果備注各項數據的污染程度（優、良好、輕度污染、中度污染、重度污染），采用列表形式直觀展現。
移動端點位狀況與web端同步，在地圖上顯示所有站點的實時數據，站點圖標根據空氣質量指數AQI顏色標識，用戶點擊站點圖標即可瀏覽到該點位的各項監測因子濃度、空氣質量指數AQI等信息，還可以通過下拉菜單選擇數據名稱，實現所有監測站點圖標顯示同一項參數信息，圖標根據監測因子或參數的污染等級進行顏色標識。
此功能主要是為了方便用戶瀏覽關注站點的空氣質量狀況，可以添加或刪除所關注站點名稱，用戶設置關注站點列表完成后，打開程序后地圖上自動顯示所關注站點及所在區域，同時提供查詢關注站點zui近的監測站點功能。
移動端可以便捷的為環境管理人員提供服務，提供轄區內站點空氣質量指數AQI時均值、日均值、月均值排名，顯示的內容包括排名名次、點位名稱、空氣質量指數AQI、首要污染等信息，顯示內容可以按照用戶需求進行定制開發。
通過輸入關鍵詞即可搜索到相對應的監測點，用來顯示實時數據，包括6項監測因子實時濃度值、空氣質量指數AQI、首要污染物、空氣質量指數級別等信息，信息以列表形式展示。
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