環(huán)境監(jiān)測管理信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)探討

陳忠民

（福建省南平市環(huán)境保護局武夷新區(qū)分局）

環(huán)境監(jiān)測管理信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)探討

陳忠民

（福建省南平市環(huán)境保護局武夷新區(qū)分局）

經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展，推動了物質(zhì)生活的改善，環(huán)境污染也因此加劇，影響了人們的生活水平，因此需要采用積極的環(huán)境監(jiān)控手段實現(xiàn)環(huán)境的動態(tài)管理。本文結(jié)合實際提出了一種基于B/S架構(gòu)的環(huán)境監(jiān)測管理的解決方案，重點分析了核心功能模塊的設(shè)計和監(jiān)測管理信息系統(tǒng)的實現(xiàn)。

環(huán)境監(jiān)測；信息系統(tǒng)；設(shè)計與實現(xiàn)

隨著環(huán)境問題的日益惡化，許多國家已意識到環(huán)境污染的危害，正逐漸加快環(huán)境友好型社會的構(gòu)建，加大對環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測力度。就中國的環(huán)境問題來講，在黨和政府的正確領(lǐng)導(dǎo)下，近年來的環(huán)境問題得到改善，但整體效果差強人意。傳統(tǒng)的環(huán)境管理模式已不能滿足現(xiàn)代社會對環(huán)境的監(jiān)測需求，探究科學的監(jiān)測管理系統(tǒng)已迫在眉睫，建立完善的動態(tài)監(jiān)測體系已勢在必行。本文設(shè)計的環(huán)境監(jiān)測管理信息系統(tǒng)，使得環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)害預(yù)測等走向規(guī)范化和信息化，在減輕工作人員工作壓力的同時，提升了環(huán)境管理水平，對加快環(huán)境管理信息化建設(shè)具有一定的現(xiàn)實意義。

1 系統(tǒng)設(shè)計要求

（1）采集環(huán)境監(jiān)測信息后，完成傳輸、統(tǒng)計、評價等相關(guān)工作流程，最終實現(xiàn)從手工監(jiān)測向自動化、信息化的轉(zhuǎn)變，自動導(dǎo)入監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的分析和評價，掌握環(huán)境的變化趨勢和詳細的污染狀況，可以實現(xiàn)對任何時間段空氣綜合指數(shù)、API指數(shù)、水質(zhì)綜合指數(shù)等的查詢，查詢的數(shù)據(jù)結(jié)果主要以文本格式、電子表格和FOXPRO導(dǎo)出，將數(shù)據(jù)上報國家環(huán)境檢測局，也可以將環(huán)境信息向公眾發(fā)布[1]。

（2）需要將環(huán)境狀況通過電子地圖進行展示，將環(huán)境監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計分析后通過1：10000或1：250000的電子地圖進行展示。

（3）實時接收空氣質(zhì)量和水質(zhì)等的監(jiān)測結(jié)果，并將監(jiān)測結(jié)果在電子地圖上更新。

（4）將視頻、音頻等表現(xiàn)手法插入到環(huán)境監(jiān)測管理信息系統(tǒng)中，通過圖形和顏色的變換來只管表示環(huán)境狀況的變化，便于進一步分析和預(yù)測。

（5）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和GIS系統(tǒng)基于多層結(jié)構(gòu)的分布式應(yīng)用，兼容國際Internet的傳輸協(xié)議，保證所有用戶可以實時瀏覽加載于web的環(huán)境監(jiān)測信息，可以很方便地完成信息檢索和預(yù)測。

2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)和GIS發(fā)布系統(tǒng)，在實際的設(shè)計中，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計包括數(shù)據(jù)層、分析層、顯示層三層結(jié)構(gòu)。圖1是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

圖1 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

2.1 數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)主要包括主要實現(xiàn)對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的分析、對監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、各項數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出、對自身的設(shè)置等。因此，數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包含以下幾個部分：

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：對通用信息進行編碼，評定實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合實際設(shè)計需求進行修改和完善。

（2）監(jiān)測數(shù)據(jù)：監(jiān)測數(shù)據(jù)部分實現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)的監(jiān)測，包括日常空氣質(zhì)量、水質(zhì)日報、空氣、噪聲、酸雨、固體廢物等監(jiān)測模塊。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)部分的各種匯總、統(tǒng)計和查詢也都通過監(jiān)測數(shù)據(jù)模塊實現(xiàn)。

（3）數(shù)據(jù)導(dǎo)入：數(shù)據(jù)導(dǎo)入部分主要通過FTP方式上報各項監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動導(dǎo)入，通過GPRS方式上報在線監(jiān)測數(shù)據(jù)后在本模塊實現(xiàn)檢查。

（4）數(shù)據(jù)導(dǎo)出：生成和導(dǎo)出監(jiān)測數(shù)據(jù)，并按照相關(guān)程序上報。

（5）系統(tǒng)設(shè)置：備份用戶信息，設(shè)置相關(guān)應(yīng)用權(quán)限，管理安全日志。

2.2 GIS發(fā)布系統(tǒng)

環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)需要有較廣的覆蓋面，因此GIS系統(tǒng)需要有合適的比例尺，針對城區(qū)地圖，GIS系統(tǒng)設(shè)置1：10000的比例尺，針對全省地圖，GIS系統(tǒng)設(shè)置1：250000的比例尺。根據(jù)實際需求，將GIS發(fā)布系統(tǒng)分成若干圖層，便于用戶添加。

以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，對GIS發(fā)布系統(tǒng)進行表征分析，主要包括區(qū)域的空氣監(jiān)測、噪聲網(wǎng)絡(luò)圖、功能區(qū)的實現(xiàn)。

3 監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)

3.1 基本技術(shù)介紹

數(shù)據(jù)庫部分以微軟Visual.Net 2003為基本開發(fā)工具，以微軟SQL Sever 2000為應(yīng)用平臺，以COM/COM+為技術(shù)標準，以C#為開發(fā)語言，提高系統(tǒng)擴展性和穩(wěn)定性的同時，保證廣域網(wǎng)用戶的正常瀏覽。

實際設(shè)計中，數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)中的模塊會不同，因此需要采用不同的體系結(jié)構(gòu)，例如，為了方便用戶進行瀏覽和查詢，常將B/S體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中，為了方便管理員使用，常將C/S體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用關(guān)于數(shù)據(jù)導(dǎo)入和導(dǎo)出模塊，以提高系統(tǒng)的操作性。采用Arc IMS3.0作為GIS發(fā)布系統(tǒng)的軟件，利用VC等通用語言實現(xiàn)GIS軟件Arc/info8.0的編程。

3.2 空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫是GIS數(shù)據(jù)庫的重要組成部分，實際設(shè)計中，為了實現(xiàn)對屬性數(shù)據(jù)的管理，需要應(yīng)用Arc/info的Coverage結(jié)構(gòu)，通過整理和編碼后，形成與空間數(shù)據(jù)類似的存儲標識碼，形成點、線、面相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)庫?？臻g數(shù)據(jù)庫與屬性數(shù)據(jù)庫在邏輯上具有一定的聯(lián)系，但二者在物理層面上分開，屬性數(shù)據(jù)庫通過接口實現(xiàn)與空間數(shù)據(jù)庫的連接[2]。

對監(jiān)測項目進行的編碼設(shè)計，目的是為了提高系統(tǒng)的靈活性，為用戶提供便利，實現(xiàn)信息的交換和共享。代碼編寫以國家和行業(yè)的標準為依據(jù)，沒有相關(guān)標準參考時，需要結(jié)合具體狀況進行合理設(shè)計，結(jié)合實際情況對需要編碼的字段進行分析，再進行精確的定義，保證監(jiān)測站點的編碼空間滿足設(shè)計要求，制定完善的編碼規(guī)則。

3.3 多媒體信息的表現(xiàn)

在相關(guān)圖層的屬性表中，確定需要連接的對象，主要包括音頻、視頻，在屬性表中加入相應(yīng)的連接字段，將連接對象的路徑和名稱信息輸入到字段中，根據(jù)連接的相關(guān)定義，選擇正確的連接字段，對相關(guān)程序代碼進行選擇。實際應(yīng)用中，用戶想要打開連接對象時，只需點擊視圖中的連接要素。

3.4 Web-GIS應(yīng)用體系

分布式應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)為方便客戶機與服務(wù)器之間的連接，為其提供強大的可執(zhí)行功能，實現(xiàn)客戶機與服務(wù)器之間負荷的有效平衡。為了提高系統(tǒng)的可操作性，只需對分布數(shù)據(jù)進行計算分析，在服務(wù)器端執(zhí)行處理任務(wù)。在客戶端完成空間查詢和生成電子地圖，以最大限度地發(fā)揮應(yīng)用系統(tǒng)的作用，發(fā)揮客戶端與服務(wù)器的優(yōu)勢[3]。

3.5 監(jiān)測數(shù)據(jù)的發(fā)布

環(huán)境監(jiān)測管理信息系統(tǒng)需要將各種動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)通過GPRS方式進行傳輸，將工控機設(shè)置在自動監(jiān)測儀器的端口，每個一定時間對環(huán)境數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，將DBF數(shù)據(jù)包發(fā)送到郵箱，其中需要以通訊的方式實現(xiàn)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)通過對郵箱中數(shù)據(jù)包的采集，預(yù)先設(shè)置基本路徑，分析系統(tǒng)命令過后執(zhí)行相關(guān)導(dǎo)入程序，進入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)后更新數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和GIS發(fā)布系統(tǒng)的信息。

3.6 監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸

對于一個大的地區(qū)來講，市級監(jiān)測站和省級監(jiān)測站之間需要有良好的連接，主要通過點對點連接或Internet兩種連接方案，本系統(tǒng)中利用FTP的基本協(xié)議，將各項數(shù)據(jù)傳輸?shù)紽TP服務(wù)器。為了積極響應(yīng)多市的同時撥入，可以建立相關(guān)的modem池，在省級監(jiān)測站設(shè)置固定的電話號碼。通過Internet的連接方式需要在省級監(jiān)測站中建立有固定IP地址的FTP服務(wù)器，在實際應(yīng)用中，不同的地區(qū)會通過一定的方式進行連接，不同的市級監(jiān)測站也可以通過網(wǎng)路的方式登錄到服務(wù)器中[4]。

為了提高后臺服務(wù)的持續(xù)性，需要建立完善的后臺導(dǎo)入軟件，導(dǎo)入軟件將DBF格式的文件導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，設(shè)置相關(guān)上傳計劃和上報時間后，記錄上傳信息。監(jiān)測數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫之間，系統(tǒng)需要對數(shù)據(jù)的有效性和格式進行檢查，出現(xiàn)錯誤時記入日志，提示用戶處理。

3.7 監(jiān)測數(shù)據(jù)的上報處理

將河流、空氣、噪聲等監(jiān)測對象進行合理的劃分，設(shè)置相應(yīng)的導(dǎo)出規(guī)則，進一步劃分為監(jiān)測總站的DBF格式的數(shù)據(jù)文件。當需要進行數(shù)據(jù)上報時，審核文件名稱定義和相關(guān)監(jiān)測點位，選定監(jiān)測時間段，將指定監(jiān)測數(shù)據(jù)導(dǎo)出，生成固定的DBF文件，按照用戶的指令存放在相應(yīng)位置。管理員對文件進行詳細的檢查，對錯誤的數(shù)據(jù)進行更正后增加上報數(shù)據(jù)文件的類型，必要時需要對系統(tǒng)軟件進行更新和維護。

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)的設(shè)計充分體現(xiàn)了信息監(jiān)測的先進性、開放性、實用性的特點，可以滿足監(jiān)測信息系統(tǒng)對數(shù)據(jù)安全性和及時性的要求。在環(huán)境問題日益嚴重的時代背景下，環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)研究已成為必然趨勢。在信息管理系統(tǒng)的設(shè)計中，必須遵循標準的Internet協(xié)議，將環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用到實際中，并逐漸延伸到人們的日常生活，以提高生活質(zhì)量為主要目標。

[1]張學典，黃顯，徐可欣，等.GIS發(fā)布系統(tǒng)在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的研究[J].光譜學與光譜分析，2011，27（11）：236.

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[3]李秀紅，黃天戍，孫忠富，等.基于GPRS環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)[J].吉林大學學報（工學版），2009，37（6）：140.

[4]郭偉，趙國林，任娟，等.環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)化與改進對策分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2015，22（17）：194.

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2015-8-15