環境監測管理信息系統的設計與實現探討

陳忠民

（福建省南平市環境保護局武夷新區分局）

環境監測管理信息系統的設計與實現探討

陳忠民

（福建省南平市環境保護局武夷新區分局）

經濟建設的不斷發展，推動了物質生活的改善，環境污染也因此加劇，影響了人們的生活水平，因此需要采用積極的環境監控手段實現環境的動態管理。本文結合實際提出了一種基于B/S架構的環境監測管理的解決方案，重點分析了核心功能模塊的設計和監測管理信息系統的實現。

環境監測；信息系統；設計與實現

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

1 系統設計要求

（1）采集環境監測信息后，完成傳輸、統計、評價等相關工作流程，最終實現從手工監測向自動化、信息化的轉變，自動導入監測數據，通過對數據的分析和評價，掌握環境的變化趨勢和詳細的污染狀況，可以實現對任何時間段空氣綜合指數、API指數、水質綜合指數等的查詢，查詢的數據結果主要以文本格式、電子表格和FOXPRO導出，將數據上報國家環境檢測局，也可以將環境信息向公眾發布[1]。

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

（3）實時接收空氣質量和水質等的監測結果，并將監測結果在電子地圖上更新。

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

（5）數據庫系統和GIS系統基于多層結構的分布式應用，兼容國際Internet的傳輸協議，保證所有用戶可以實時瀏覽加載于web的環境監測信息，可以很方便地完成信息檢索和預測。

2 系統的結構組成

系統主要包括數據庫信息系統和GIS發布系統，在實際的設計中，數據處理系統的設計包括數據層、分析層、顯示層三層結構。圖1是數據處理系統的結構。

圖1 數據處理系統

2.1 數據庫信息系統

數據庫信息系統主要包括主要實現對基礎數據的分析、對監測數據的統計、各項數據的導入導出、對自身的設置等。因此，數據庫信息系統的結構主要包含以下幾個部分：

（1）基礎數據：對通用信息進行編碼，評定實時監測數據，結合實際設計需求進行修改和完善。

（2）監測數據：監測數據部分實現環境數據的監測，包括日常空氣質量、水質日報、空氣、噪聲、酸雨、固體廢物等監測模塊。數據庫系統部分的各種匯總、統計和查詢也都通過監測數據模塊實現。

（3）數據導入：數據導入部分主要通過FTP方式上報各項監測數據，實現數據的自動導入，通過GPRS方式上報在線監測數據后在本模塊實現檢查。

（4）數據導出：生成和導出監測數據，并按照相關程序上報。

（5）系統設置：備份用戶信息，設置相關應用權限，管理安全日志。

2.2 GIS發布系統

環境監測信息管理系統需要有較廣的覆蓋面，因此GIS系統需要有合適的比例尺，針對城區地圖，GIS系統設置1：10000的比例尺，針對全省地圖，GIS系統設置1：250000的比例尺。根據實際需求，將GIS發布系統分成若干圖層，便于用戶添加。

以基礎數據和監測數據為依據，對GIS發布系統進行表征分析，主要包括區域的空氣監測、噪聲網絡圖、功能區的實現。

3 監測系統的設計和實現

3.1 基本技術介紹

數據庫部分以微軟Visual.Net 2003為基本開發工具，以微軟SQL Sever 2000為應用平臺，以COM/COM+為技術標準，以C#為開發語言，提高系統擴展性和穩定性的同時，保證廣域網用戶的正常瀏覽。

實際設計中，數據庫應用系統中的模塊會不同，因此需要采用不同的體系結構，例如，為了方便用戶進行瀏覽和查詢，常將B/S體系結構應用于基礎數據中，為了方便管理員使用，常將C/S體系結構應用關于數據導入和導出模塊，以提高系統的操作性。采用Arc IMS3.0作為GIS發布系統的軟件，利用VC等通用語言實現GIS軟件Arc/info8.0的編程。

3.2 空間數據庫和屬性數據庫的設計

空間數據庫和屬性數據庫是GIS數據庫的重要組成部分，實際設計中，為了實現對屬性數據的管理，需要應用Arc/info的Coverage結構，通過整理和編碼后，形成與空間數據類似的存儲標識碼，形成點、線、面相關的屬性數據庫。空間數據庫與屬性數據庫在邏輯上具有一定的聯系，但二者在物理層面上分開，屬性數據庫通過接口實現與空間數據庫的連接[2]。

對監測項目進行的編碼設計，目的是為了提高系統的靈活性，為用戶提供便利，實現信息的交換和共享。代碼編寫以國家和行業的標準為依據，沒有相關標準參考時，需要結合具體狀況進行合理設計，結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，保證監測站點的編碼空間滿足設計要求，制定完善的編碼規則。

3.3 多媒體信息的表現

在相關圖層的屬性表中，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，根據連接的相關定義，選擇正確的連接字段，對相關程序代碼進行選擇。實際應用中，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應用體系

分布式應用體系結構為方便客戶機與服務器之間的連接，為其提供強大的可執行功能，實現客戶機與服務器之間負荷的有效平衡。為了提高系統的可操作性，只需對分布數據進行計算分析，在服務器端執行處理任務。在客戶端完成空間查詢和生成電子地圖，以最大限度地發揮應用系統的作用，發揮客戶端與服務器的優勢[3]。

3.5 監測數據的發布

環境監測管理信息系統需要將各種動態監測數據通過GPRS方式進行傳輸，將工控機設置在自動監測儀器的端口，每個一定時間對環境數據進行監測，將DBF數據包發送到郵箱，其中需要以通訊的方式實現。數據庫系統通過對郵箱中數據包的采集，預先設置基本路徑，分析系統命令過后執行相關導入程序，進入數據庫系統后更新數據庫系統和GIS發布系統的信息。

3.6 監測數據的傳輸

對于一個大的地區來講，市級監測站和省級監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，本系統中利用FTP的基本協議，將各項數據傳輸到FTP服務器。為了積極響應多市的同時撥入，可以建立相關的modem池，在省級監測站設置固定的電話號碼。通過Internet的連接方式需要在省級監測站中建立有固定IP地址的FTP服務器，在實際應用中，不同的地區會通過一定的方式進行連接，不同的市級監測站也可以通過網路的方式登錄到服務器中[4]。

為了提高后臺服務的持續性，需要建立完善的后臺導入軟件，導入軟件將DBF格式的文件導入數據庫，設置相關上傳計劃和上報時間后，記錄上傳信息。監測數據導入數據庫之間，系統需要對數據的有效性和格式進行檢查，出現錯誤時記入日志，提示用戶處理。

3.7 監測數據的上報處理

將河流、空氣、噪聲等監測對象進行合理的劃分，設置相應的導出規則，進一步劃分為監測總站的DBF格式的數據文件。當需要進行數據上報時，審核文件名稱定義和相關監測點位，選定監測時間段，將指定監測數據導出，生成固定的DBF文件，按照用戶的指令存放在相應位置。管理員對文件進行詳細的檢查，對錯誤的數據進行更正后增加上報數據文件的類型，必要時需要對系統軟件進行更新和維護。

4 結束語

本系統的設計充分體現了信息監測的先進性、開放性、實用性的特點，可以滿足監測信息系統對數據安全性和及時性的要求。在環境問題日益嚴重的時代背景下，環境監測信息管理系統研究已成為必然趨勢。在信息管理系統的設計中，必須遵循標準的Internet協議，將環境監測系統應用到實際中，并逐漸延伸到人們的日常生活，以提高生活質量為主要目標。

[1]張學典，黃顯，徐可欣，等.GIS發布系統在環境監測系統中的研究[J].光譜學與光譜分析，2011，27（11）：236.

[2]梁萬杰，曹靜.無線環境監測系統[J].江蘇農業學報，2013，29（6）：141.

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

[4]郭偉，趙國林，任娟，等.環境監測系統的優化與改進對策分析[J].建筑工程技術與設計，2015，22（17）：194.

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