突發性環境污染事故應急監測系統淺析

摘要：該文將在介紹應急環境監測系統的國內外現狀基礎上，分析用戶需求及實現可行性，以計算機網絡為基礎，使用動態網頁技術，采用B/S結構和MVC設計模式，結合Script（JavaScript）、iQuery技術和SQLServer2008數據庫技術，初步探索設計突發性環境污染事故應急監測系統的整體框架。

關鍵詞：突發性;應急監測;B/S體系架構;需求分析

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）20-0102-03

1突發性環境污染事故應急監測系統開發的背景和意義

突發性的一些環境污染事故會在短時間內向生態環境中釋放大量的污染物，對生態環境造成非常嚴重的破壞，給人們的正常生活以及國家的可持續發展造成不可挽回的重大損失[1]。因其表現形式上的多樣性、污染因素的復雜性，排放方式的隨意性，加之破壞力巨大，導致事故發生后的監測、處理難度更大、更復雜。

突發性環境污染事件的應急監測是指在發生環境污染事故的緊急情況下，為發現和查明污染情況而進行的環境監測，包括現場定點監測和動態監測[2]。監測人員要進入污染現場，在保障白身避免受到傷害的前提下，操作便捷、快速的檢測儀器，在短時間內完成監測，并確保采集到有效數據。所以說，做好了應急監測工作，也就為污染事故的處置得當加了保險，打好了地基。

以前的環保應急事件處理上，基本是采用人工的形式進行，現場數據采集往往憑借歷史經驗，要求的時間緊、配置的人員少，數據的傳輸又是通過電話匯報，準確率總是存在誤差，加之指揮中心人員對于現場情況缺乏直觀的認識，就對整個應急處置造成了一定程度的影響[3]。目前各地環保部門都意識到了應急管理的重要性，如何利用好數據庫技術、計算機網絡技術、地理信息系統技術等現代信息技術，開發出能應用在環境污染事故的應急監測及應急處理上的信息管理系統就顯得尤為迫切。

環境監測是環境質量控制的基礎、環境質量管理的手段、環境問題決策的依據，因此環境監測技術的好壞就決定了能否為環境質量控制、環境質量管理和環境問題決策提供可靠的保證[4]。正如江澤民提出的“……監測是環境管理的重要手段之一。連續監測、定時監測和嚴格管理相結合，才能準確地反映環境質量狀況，才能有針對性的加強監督管理[5]。”

2突發性環境污染事故應急監測系統開發的國內外現狀分析

2.1國外研究現狀

世界主要發達國家從20世紀60年代以來，環境污染事故此起彼伏，不但包括嚴重的常規性環境污染，而且頻繁發生由于重大化學品、危險品的生產、運輸、使用和消亡過程中污染導致的環境污染突發事故，造成了巨大損失。在嚴峻的形勢下，世界各國政府，尤其是發達國家制定了一系列應急管理措施，建立一系列配套的管理機制[6]。

聯合國環境規劃署早在1975年就建立了“全球環境信息源查詢系統（UNEP）”，該系統是一個開放性的環境信息管理系統，主要用來促進各國之間環境數據的交換。后來逐漸又開發了一系列的相關系統，如“全球環境監測系統（GEMS）”“資源信息數據庫（CRID）”以及“潛在有毒化學物品管理登記系統”，為環境工作者和決策者提供綜合信息數據[7]。各主要發達國家，很早就開始利用信息技術，對環境信息資源進行數據庫化管理，建立起各專業領域的應用系統，如環境監測數據管理系統、化學公害響應信息系統、危害評價計算機系統等。例如美國聯邦應急總署的聯邦應急信息管理系統，能夠實現應急計劃的關聯、救護和應急的管理等功能，用于輔助應急指揮者對應急計劃的制定、協調、響應和訓練等。

隨著在線監測技術、遙感技術、地理信息技術的廣泛應用，世界各工業主要發達國家的環境質量監測迅猛發展，形成了監測手段、方法多樣，與信息化深度融合的環境監測體系。

2.2國內研究現狀

我國應急管理方面起步較晚，2002年5月運行的南寧市應急聯動系統是最早的城市應急系統，2003年編制完成的《上海市災害事故緊急處置總體預案》是最早的省級政府應對災害事故預案。2006年1月發布實施《國家突發公共事件總體應急預案》和25件專項預案、80件部門預案。各省、白治區、直轄市先后開始編制省級突發公共事件總體應急預案，各地還結合實際編制了專項應急預案和保障預案[8]。

隨著我國工業經濟的快速發展，環境污染問題日益嚴重，城市霧霾現象頻出，PM2.5值測量嚴重爆表[9]。雖然環境污染突發事件應急的總體機制基本形成，但是與發達國家相比還存在較大差距，主要表現在，對環境污染突發事件的有效預警效果不顯著，信息交互也不夠暢通，利用信息技術支撐環境污染事故處置的力度不夠。再加上信息管理方面存在著資源分散等孤島現象仍十分突出，難以實現信息資源的共享。

3突發性環境污染事故應急監測系統實現的技術可行性分析

C/S模式是一種客戶端到服務器的模式，主要用于局域網LAN環境下，具有較高的數據操縱以及事務處理能力。B/S模式是一種瀏覽器到服務器的結構模式，具有便于升級維護、減輕數據負荷等眾多優勢[10]。該模式是對傳統C/S體系結構的一種改進，也是Internet技術在實際應用中的發展結果。實際上B/S方式是C/S模式的一種，只不過它的客戶端是網頁瀏覽器。B/S軟件體系結構主要靠HTTP協議通信，僅需要網頁瀏覽器即可，這樣更利于軟件的升級與使用[7，11]。由于考慮到環境應急監測信息系統需要實現監測點布局在不同的環境里，而數據庫服務端要實現遠程數據交互，從圖中我們可以得出，數據庫服務端通過WEB服務器與瀏覽器交流，二者之間不直接相連。因此我們可以確定B/S模式是最佳的選擇模式。MVC核心思想是模型、視圖、控制器，即分別對應Model、View、Controller。它是一種先進的設計模式，它可以分離功能模塊和顯示模塊，這樣的好處在于系統維護、移植、擴展以及組件復用能力大幅增加[12]。

從技術角度分析，環境應急監測管理系統的開發用的都是現在主流的項目開發工具，如基于ASP.NET（C#）開發，數據庫采用微軟的SQLServer2008，系統的前端設計采用Mini Ul控件，數據庫連接采用實體框架Entity Framework4.5，編程語言采用c#4.0，開發軟件為VisuaIStudio2012。這些開發工具易于維護，可移植性好，幾乎適用于所有平臺，因此完全可以實現。

4突發性環境污染事故應急監測系統用戶需求分析

1）以網絡資源為依托，為數據傳輸、指令交互、信息獲取提供暢通的網絡通道。建立功能完善的環境監測數據庫系統，包含應急監測數據庫、空間基礎數據庫等，實現各庫信息的集成。

2）實現環境監測領域內資源共享，為環境管理提供全面的數據支撐。數據更新頻率以實際情況周期性調整。

3）實現環境監測信息計算機管理，結合GIS，使用ASP.NET（C#）開發，后臺數據庫采用SQLServer2008，實現動態查詢發布數據庫信息以及應急監測實時指揮管理，且部分功能進行圖表實時顯示。

4）通過系統實現全過程管理，提高對突發性環境污染事故的預測與預警能力。

5）將政府已公布的環境監測數據通過網絡發布，普及科普和環保意識，為相關部門提供科學、準確的信息依據。

5突發性環境污染事故應急監測系統主要功能性需求

為了實現對突發性環境污染事故的應急監測的多個環節的周期管理，如項目接警、啟動準備、現場監測、數據分析報送、跟蹤監測。思考對應各個環節系統主要業務需求如下。

5.1數據庫的建立

化學危險品環境污染事故應急監測方法，污染源相關信息，應急監測人員信息與儀器、車輛信息等關系型數據儲備。

5.2決策系統實現快速指揮

首先確定污染物的相關性質（物理、化學、毒性等）、決策用何種監測技術、迅速找到分析方法、及時采用防護措施、做好泄漏處理措施、確定最優行車路線等一系列流程，及時為應急指揮提供有效數據支撐以及決策依據。

5.3數據的統計、分析以及輸出

實際監測點位的地理位置和監測結果輸入到信息系統后，運用CIS空間分析，再次預測污染物的擴散范圍，以便及時調整救援方案和人員撤離方案，通過不斷地增添新監測統計數據，實現環境變化情況的動態查詢，對于監測結果內容的輸出必須做到規范化。

5.4突發污染事故跟蹤監測

如何對環境污染事故后續影響進行合理評估，以及對預測工作提供技術支持，是非常需要事故結束后跟蹤監測工作的。

5.5平戰結合原則的實現

本系統建設的一個重要方面是要充分考慮未發生環境污染事故的時候，系統如何進行日常管理，以及如何減少資源消耗，滿足基本功能同時提高系統使用率以及提高投資收益。畢竟突發環境污染事故發生的概率低，提高監測站日常業務能力的建設也是資源節省的突出表現。

5.6系統的維護工作

數據更新頻率以實際情況周期性調整，確保該系統的持續適用性。

6突發性環境污染事故應急監測系統架構體系設計

環境應急監測管理系統的用戶UI交互接口主要有四個形式，圖表形式，表格形式，地圖形式，向導形式。其中環境預報、污染源分布、擴散模型、應急指揮處理可采用WEB頁面顯示信息來表現;危險品查詢、預警信息、應急指揮處理、檔案庫管理可采用表格顯示形式表現;環境預報、污染源分布、擴散模型、應急指揮處理、預警信息可以通過地圖顯示形式表現;常態處理、污染源處理、污染事件處理、應急指揮處理、系統、檔案庫管理可采用處理向導方式表現。

在設計之初，筆者考慮到系統應該具備兼容多種瀏覽器的能力，以及多種類型數據庫均可存儲數據的能力，因此，系統采用了模塊化的構建方式，將公共庫設計作為一個封裝庫，利用函數和接口進行封裝，讓系統易于擴展和維護，提高系統的復用性。從系統邏輯體系架構設計來看，系統設計了多個層次，系統的層次結構如圖1所示。

該系統的軟件和硬件結構不受工作地點限制，只要滿足常規運行條件，配置好瀏覽器配置，不需要再安裝特殊的軟件，只要連接互聯網即可，系統的更新和維護工作直接在服務器上更新即可，擴展和更新很方便，用戶端不需要做任何改動，只要更新后刷新訪問即可。

7結束語

本文分析了開發突發性環境污染事故應急監測系統的背景、意義和國內外現狀，然后從技術可行性分析角度，提出開發系統的基本架構，為進一步設計開發系統做好前期準備工作。

參考文獻：

[1]尹杰.環保監測應急系統的發展及應用分析[J].環境與發展，2020，32（4）： 167-168.

[2]毛曉茜.湖南省突發性環境污染事故應急監測系統的建立與實施[J].環境研究與監測，2013，26（3）： 7-9.

[3]蘇聯華.環境保護動態監測及應急管理系統的設計與實現[D].上海：復旦大學，2010.

[4]錢冠磊.我國環境監測的發展及環境監測技術存在的主要問題[J].科技信息，2014（6）：109-110.

[5]戰友.環境保護概論[M].北京：化學工業出版社，2004：153-159.

[6]吳玉萍，胡濤，趙毅紅.我國環境污染突發事件應急管理亟待完善[J].中國發展觀察，2006（1）：31-34.

[7]黃野.環境監測數據管理系統開發與實現[D].成都：電子科技大學，2013.

[8]余游.突發性環境事件應急處置信息平臺研究[D].重慶：西南大學，2006.

[9]曾立英.環境監測系統的實施及改進措施[J].區域治理，2019（39）：97-99.

[10]王廣勝，魯中甫，楊光露.基于C/S和B/S的煙草機械圖檔管理系統開發[J].農業工程，2019，9（10）：50-52.

[11]周蘇，王文.軟件工程基礎[M].北京：中國鐵道出版社，2010.

[12]趙喬，望建成，范正行，等.基于MVC模式的水庫施工期防洪度汛決策支持系統設計與開發[J].水力發電，2019，45（9）： 39-42，74.

【通聯編輯：謝媛媛】

收稿日期：2020-05-08

基金項目：廣西高校科研城市計算理論下電動汽車充電基礎設施選址的算法研究項目（項目編號：2017KY0200）;桂林電子科技大學研究生教育創新項目學位與研究生教育改革與發展專項課題（項目編號：2016XWYJ10，2018XWYJ11）;圖像圖形智能處理重點實驗室研究課題（項目編號：NoGIIP201707）

作者簡介：張強（1982-），男，遼寧遼陽人，桂林市工業和信息化局一級科員，碩士在讀。