陳忠民

（福建省南平市環(huán)境保護(hù)局武夷新區(qū)分局）

環(huán)境監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)探討

陳忠民

（福建省南平市環(huán)境保護(hù)局武夷新區(qū)分局）

經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，推動(dòng)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(shí)現(xiàn)環(huán)境的動(dòng)態(tài)管理。本文結(jié)合實(shí)際提出了一種基于B/S架構(gòu)的環(huán)境監(jiān)測(cè)管理的解決方案，重點(diǎn)分析了核心功能模塊的設(shè)計(jì)和監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

環(huán)境監(jiān)測(cè)；信息系統(tǒng)；設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

隨著環(huán)境問(wèn)題的日益惡化，許多國(guó)家已意識(shí)到環(huán)境污染的危害，正逐漸加快環(huán)境友好型社會(huì)的構(gòu)建，加大對(duì)環(huán)境的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)力度。就中國(guó)的環(huán)境問(wèn)題來(lái)講，在黨和政府的正確領(lǐng)導(dǎo)下，近年來(lái)的環(huán)境問(wèn)題得到改善，但整體效果差強(qiáng)人意。傳統(tǒng)的環(huán)境管理模式已不能滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)需求，探究科學(xué)的監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)已迫在眉睫，建立完善的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)體系已勢(shì)在必行。本文設(shè)計(jì)的環(huán)境監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)，使得環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害預(yù)測(cè)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(shí)，提升了環(huán)境管理水平，對(duì)加快環(huán)境管理信息化建設(shè)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

（1）采集環(huán)境監(jiān)測(cè)信息后，完成傳輸、統(tǒng)計(jì)、評(píng)價(jià)等相關(guān)工作流程，最終實(shí)現(xiàn)從手工監(jiān)測(cè)向自動(dòng)化、信息化的轉(zhuǎn)變，自動(dòng)導(dǎo)入監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析和評(píng)價(jià)，掌握環(huán)境的變化趨勢(shì)和詳細(xì)的污染狀況，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)任何時(shí)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(bào)國(guó)家環(huán)境檢測(cè)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(guò)電子地圖進(jìn)行展示，將環(huán)境監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析后通過(guò)1：10000或1：250000的電子地圖進(jìn)行展示。

（3）實(shí)時(shí)接收空氣質(zhì)量和水質(zhì)等的監(jiān)測(cè)結(jié)果，并將監(jiān)測(cè)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(cè)管理信息系統(tǒng)中，通過(guò)圖形和顏色的變換來(lái)只管表示環(huán)境狀況的變化，便于進(jìn)一步分析和預(yù)測(cè)。

（5）數(shù)據(jù)庫(kù)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(guó)際Internet的傳輸協(xié)議，保證所有用戶可以實(shí)時(shí)瀏覽加載于web的環(huán)境監(jiān)測(cè)信息，可以很方便地完成信息檢索和預(yù)測(cè)。

2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)信息系統(tǒng)和GIS發(fā)布系統(tǒng)，在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(kù)信息系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫(kù)信息系統(tǒng)主要包括主要實(shí)現(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的分析、對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、各項(xiàng)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出、對(duì)自身的設(shè)置等。因此，數(shù)據(jù)庫(kù)信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包含以下幾個(gè)部分：

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：對(duì)通用信息進(jìn)行編碼，評(píng)定實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)需求進(jìn)行修改和完善。

（2）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)：監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)部分實(shí)現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，包括日?？諝赓|(zhì)量、水質(zhì)日?qǐng)?bào)、空氣、噪聲、酸雨、固體廢物等監(jiān)測(cè)模塊。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)部分的各種匯總、統(tǒng)計(jì)和查詢也都通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)模塊實(shí)現(xiàn)。

（3）數(shù)據(jù)導(dǎo)入：數(shù)據(jù)導(dǎo)入部分主要通過(guò)FTP方式上報(bào)各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)導(dǎo)入，通過(guò)GPRS方式上報(bào)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后在本模塊實(shí)現(xiàn)檢查。

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

（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(cè)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(duì)城區(qū)地圖，GIS系統(tǒng)設(shè)置1：10000的比例尺，針對(duì)全省地圖，GIS系統(tǒng)設(shè)置1：250000的比例尺。根據(jù)實(shí)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(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，對(duì)GIS發(fā)布系統(tǒng)進(jìn)行表征分析，主要包括區(qū)域的空氣監(jiān)測(cè)、噪聲網(wǎng)絡(luò)圖、功能區(qū)的實(shí)現(xiàn)。

3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

3.1 基本技術(shù)介紹

數(shù)據(jù)庫(kù)部分以微軟Visual.Net 2003為基本開(kāi)發(fā)工具，以微軟SQL Sever 2000為應(yīng)用平臺(tái)，以COM/COM+為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以C#為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，提高系統(tǒng)擴(kuò)展性和穩(wěn)定性的同時(shí)，保證廣域網(wǎng)用戶的正常瀏覽。

實(shí)際設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)中的模塊會(huì)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(jìn)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(yǔ)言實(shí)現(xiàn)GIS軟件Arc/info8.0的編程。

3.2 空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)

空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)是GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的重要組成部分，實(shí)際設(shè)計(jì)中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)屬性數(shù)據(jù)的管理，需要應(yīng)用Arc/info的Coverage結(jié)構(gòu)，通過(guò)整理和編碼后，形成與空間數(shù)據(jù)類似的存儲(chǔ)標(biāo)識(shí)碼，形成點(diǎn)、線、面相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)庫(kù)?？臻g數(shù)據(jù)庫(kù)與屬性數(shù)據(jù)庫(kù)在邏輯上具有一定的聯(lián)系，但二者在物理層面上分開(kāi)，屬性數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)接口實(shí)現(xiàn)與空間數(shù)據(jù)庫(kù)的連接[2]。

對(duì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行的編碼設(shè)計(jì)，目的是為了提高系統(tǒng)的靈活性，為用戶提供便利，實(shí)現(xiàn)信息的交換和共享。代碼編寫(xiě)以國(guó)家和行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，沒(méi)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)參考時(shí)，需要結(jié)合具體狀況進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)需要編碼的字段進(jìn)行分析，再進(jìn)行精確的定義，保證監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的編碼空間滿足設(shè)計(jì)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(duì)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(duì)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(duì)相關(guān)程序代碼進(jìn)行選擇。實(shí)際應(yīng)用中，用戶想要打開(kāi)連接對(duì)象時(shí)，只需點(diǎn)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(jī)與服務(wù)器之間的連接，為其提供強(qiáng)大的可執(zhí)行功能，實(shí)現(xiàn)客戶機(jī)與服務(wù)器之間負(fù)荷的有效平衡。為了提高系統(tǒng)的可操作性，只需對(duì)分布數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)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(shì)[3]。

3.5 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的發(fā)布

環(huán)境監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)需要將各種動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS方式進(jìn)行傳輸，將工控機(jī)設(shè)置在自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的端口，每個(gè)一定時(shí)間對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將DBF數(shù)據(jù)包發(fā)送到郵箱，其中需要以通訊的方式實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)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(guò)后執(zhí)行相關(guān)導(dǎo)入程序，進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)后更新數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和GIS發(fā)布系統(tǒng)的信息。

3.6 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸

對(duì)于一個(gè)大的地區(qū)來(lái)講，市級(jí)監(jiān)測(cè)站和省級(jí)監(jiān)測(cè)站之間需要有良好的連接，主要通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(xiàng)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(shí)撥入，可以建立相關(guān)的modem池，在省級(jí)監(jiān)測(cè)站設(shè)置固定的電話號(hào)碼。通過(guò)Internet的連接方式需要在省級(jí)監(jiān)測(cè)站中建立有固定IP地址的FTP服務(wù)器，在實(shí)際應(yīng)用中，不同的地區(qū)會(huì)通過(guò)一定的方式進(jìn)行連接，不同的市級(jí)監(jiān)測(cè)站也可以通過(guò)網(wǎng)路的方式登錄到服務(wù)器中[4]。

為了提高后臺(tái)服務(wù)的持續(xù)性，需要建立完善的后臺(tái)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(kù)，設(shè)置相關(guān)上傳計(jì)劃和上報(bào)時(shí)間后，記錄上傳信息。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)之間，系統(tǒng)需要對(duì)數(shù)據(jù)的有效性和格式進(jìn)行檢查，出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)記入日志，提示用戶處理。

3.7 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的上報(bào)處理

將河流、空氣、噪聲等監(jiān)測(cè)對(duì)象進(jìn)行合理的劃分，設(shè)置相應(yīng)的導(dǎo)出規(guī)則，進(jìn)一步劃分為監(jiān)測(cè)總站的DBF格式的數(shù)據(jù)文件。當(dāng)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)上報(bào)時(shí)，審核文件名稱定義和相關(guān)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，選定監(jiān)測(cè)時(shí)間段，將指定監(jiān)測(cè)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(duì)文件進(jìn)行詳細(xì)的檢查，對(duì)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)進(jìn)行更正后增加上報(bào)數(shù)據(jù)文件的類型，必要時(shí)需要對(duì)系統(tǒng)軟件進(jìn)行更新和維護(hù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了信息監(jiān)測(cè)的先進(jìn)性、開(kāi)放性、實(shí)用性的特點(diǎn)，可以滿足監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)安全性和及時(shí)性的要求。在環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重的時(shí)代背景下，環(huán)境監(jiān)測(cè)信息管理系統(tǒng)研究已成為必然趨勢(shì)。在信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，必須遵循標(biāo)準(zhǔn)的Internet協(xié)議，將環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用到實(shí)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(biāo)。

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

[2]梁萬(wàn)杰，曹靜.無(wú)線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2013，29（6）：141.

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