環境污染物數據檢測管理軟件開發及應用

賀峰 王星杰 楊青豐

摘要：該文介紹了一種環境污染物數據管理平臺軟件的開發及應用，該軟件采用B/S架構，良好地實現了監測數據上傳、監測數據檢測、監測數據展示、監測數據檢索和監測數據點位地圖標注功能，使用效果良好。

關鍵詞：污染物數據;數據檢測平臺

中圖分類號：TP311 ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）35-0055-03

近年來隨著城區工廠向專門的工業園區集中遷移以及傳統企業轉產，造成大量工業用地開始向社會騰退。按國家規定，騰退土地必須經有關部門環保檢測合格后才能再次進入土地市場流通。常州市是傳統的工業制造名城，城區遺留下大量的騰退土地需要進行環保數據檢測，工作量大，因此需要開發一款環境污染物數據管理平臺軟件，通過信息化手段來統一上報監測數據并對其指標進行檢測核查，以便追蹤騰退土地的土壤和地下水污染治理情況。

該軟件要求采用B/S（瀏覽器/服務器）架構，支持騰退地塊按時上報土壤和地下水污染物監測數據，并根據相關國家標準對其進行檢測、標記和統計，并要求將監測數據所在的地理點位標注在可視化電子地圖上。

1 ?總體設計

軟件運用Spring Boot框架構建服務端功能。隨著JavaEE技術發展和市場需求的擴張，Spring從一個輕量級容器發展成一個全面支持web應用開發服務端各項功能的重量級框架，配置復雜而煩瑣。Spring Boot簡化了Spring應用部署和開發的工作量，是近年來開發中小型企業級Java軟件的首選框架。

1.1 ?服務端設計

服務端代碼部署在web應用服務器tomcat上，采用Spring MVC設計模式進行開發，包含Web Layer（Web層）、Service Layer（服務層）和Repository Layer（倉庫層）三個邏輯單元。服務端數據庫采用開源Mysql數據庫，它易于獲得又性能優異，同時兼容標準SQL語句。

1）Web層基于Spring框架設計了一個Http請求分發器和攔截器，解析客戶端請求URL，將用戶請求自動映射到服務層業務邏輯函數進行處理，并將服務層函數返回的數據作為Http響應應答客戶端。從實際效果來看，web層實現了一個向客戶端提供數據操作服務的Restful API接口，提供包括數據查詢、數據寫入和數據下載等功能。

2）服務層根據管理平臺軟件的登錄認證、數據上傳、數據搜索和數據下載等功能，設計了系列業務處理函數來響應Web層的請求攔截器的調用請求。在業務處理中，業務層還需要調用倉庫層來輔助完成數據庫訪問操作。

3）倉庫層包含映射數據庫的系列JavaBeans和數據訪問接口，以及用來完成數據庫訪問事務操作的數據入庫、數據更新、數據查詢和數據刪除的系列函數。倉庫層隔絕了服務層對數據庫的直接訪問，有利于屏蔽業務邏輯變更多數據庫帶來的不利影響。

4）數據庫采用主從同步配置，從數據庫部署在備份服務器上，這種設計的優點是可以實時備份數據庫，提高數據可靠性，確保平臺重要數據的安全性;同時若后期訪問量增加，可以在此基礎上進一步升級為讀寫分離集群，提高數據庫系統并發能力。

1.2客戶端設計

軟件客戶端包括系統管理、檢測管理、統計管理和地圖標記4個主菜單，每個主菜單對應設計一個HTML主頁面;針對主菜單的二級功能節點，在HTML主頁面內設計嵌入式標簽用于呈現數據。軟件大部分數據呈現均通過數據表格顯示，因此基于easyui開發能簡化前端開發工作量。

2 系統運維功能設計

2.1 用戶和權限功能設計

軟件平臺保管本市重要的土壤環境監測指標數據，是政府決策參考的重要依據，因此根據數據的訪問權限設置平臺用戶的登錄權限。管理平臺設置兩類賬號角色：企業賬號角色和管理賬號角色。企業賬號只開放數據上傳權限，且每批次數據上傳操作，僅保留最后一次操作數據。管理賬號開啟所有權限，包括數據上傳、修改、編輯、檢測、統計、刪除和地圖檢索功能;企業賬號還具備賬戶管理和系統基礎數據管理功能。

如圖2所示，用戶在登錄界面輸入用戶名和密碼，使用對稱加密算法AES/ECB/PKCS5Padding加密后發送服務器，經服務端攔截、映射、解析和驗證成功后，向該用戶分配具體角色，根據角色生成該用戶的功能菜單，同時將該用戶網頁重定向到管理平臺首頁并動態加載功能菜單，完成用戶登錄認證流程。

2.2 基礎數據管理

平臺軟件按國家對土壤和地下水環保監測的數據標準，記錄106項地下水污染物分級檢測標準和85項土壤污染物分級檢測標準，同時通過“CAS編號管理”記錄上述191項受監測化合物的CAS碼，根據行業標準，該碼可用作化合物的檢索和文獻識別?；A數據是管理平臺執行數據檢測和檢索的標準，已經導入的數據不允許管理員修改。

基礎數據的數據庫表設計遵循數據庫設計第3范式，設置索引列作為主鍵。CAS編號管理模塊以及土壤和地下水標準管理模塊的數據庫表設計如下：

3 ?系統業務功能設計

3.1 ?數據檢測與統計

平臺軟件提供的最重要功能是數據導入、數據統計和數據檢測功能，完成檢測后的數據，能標識達標數據、超標數據和未規定指標數據，輔助管理單位決策參考。

1）數據導入功能。企業賬號用戶登錄后，可以從首頁下載導入模板、CAS字典和操作手冊，參考CAS字典將地塊的檢測數據編輯到導入模板中，按操作手冊指引，將數據導入平臺。如果填寫的檢測數據不符合平臺規范，軟件會提示具體錯誤信息。導入后，企業賬號用戶能查看到自己導入的數據，如果發現道路的數據有誤，可以修改后再次導入，同一批次的導入數據，系統只保存最后一次導入的數據。

2）數據檢測功能。由于導入數據量較大，高峰期每天導入數據達數百萬條。軟件平臺設置后臺定時任務，每天凌晨零點自動開啟數據檢測任務，使用系統管理員設定的土壤和地下水檢測標準基礎數據，對當天導入的所有數據進行檢測。在緊急情況下，管理賬號用戶也可以臨時手動啟動檢測任務，對剛導入的數據進行檢測。檢測后，通過檢測的數據不做標記，超標數據用藍色底色高亮顯示;若導入的化合物指標參數尚無明確標準，該行數據用灰色底色高亮顯示。

3）數據搜索功能。管理平臺提供豐富的搜索功能，管理賬戶可以根據地塊名稱、地塊屬性、導入時間、CAS碼或檢測項名稱等數十個指標項，搜索指定的數據。

4）數據統計功能。為方便掌握各地塊檢測數據導入情況，平臺軟件提供導入批次統計功能，針對各地塊各批次的導入時間進行記錄和匯總，有利于督察各地塊按時導入監測數據。

3.2 數據點位標記

土壤或地下水的取樣地點的經緯度信息是經過管理單位審核的，用戶導入的土壤或地下水的化合物監測數據中包含取樣點的地理信息數據，平臺軟件將所有地塊的監測數據點位信息標記在地圖上，管理賬號用戶可以通過地圖來直觀觀測各地塊上報監測數據點位的正確性。

管理平臺使用國家地理信息服務平臺提供的“天地圖”應用，應用天地圖網頁API接口，將天地圖嵌入客戶端網頁界面，提供地形混合圖、地形圖、衛星混合圖、地圖和衛星圖等多種地圖模型供用戶選擇。網頁根據用戶選擇的具體地塊，自動調用服務端Restful API接口，讀取該地塊所有監測數據的點位信息，通過天地圖API實時標記在地圖上。客戶端網頁還為每個顯示的地圖點位設置了標簽，當鼠標點擊該點位時，會顯示該點位的地塊名稱、地位屬性和點位名稱等信息，點擊標簽中的點位名稱編號，還可以打開詳情界面，查看該點位上傳的監測數據信息。

4 ?實際應用

4.1 ?系統管理功能

如圖4所示，系統管理菜單下提供地下水標準管理、土壤標準管理、CAS編號管理和用戶管理4個功能子菜單，這些功能產生了平臺基礎數據和用于維持平臺正常運行。

4.2 檢測管理功能

如圖5所示，檢測功能菜單下提供地下水檢測管理和土壤檢測管理兩個功能子菜單，在子菜單工作標簽頁內包含數據搜索、數據編輯和數據展示3個功能區域。

4.3 地圖標記功能

如圖6所示，地圖標記菜單下提供土壤地圖標記和地下水地圖標記兩個功能子菜單，在子菜單工作標簽頁內，包括地塊搜索選擇、地圖模式選擇和點位信息展示3個嵌入功能，豐富了用戶的使用體驗。

5 結束語

本文系統介紹了用于土壤和地下水污染物監測數據上報和檢測管理平臺軟件的開發及應用，該軟件工作在服務端/瀏覽器模式下，服務端基于Spring Boot軟件框架進行開發和部署，并采用mysql部署主從同步數據庫集群;客戶端基于easyui框架開發自適應HTML網頁。軟件平臺良好地實現了數據上傳、數據檢測、數據展示、數據檢索和數據點位地圖標注功能。

參考文獻：

[1] 郟奎奎，劉海濱.基于決策樹的煤化工污染物定量化溯源研究[J].環境工程，2016，34（S1）：1169-1175.

[2] 張清花，張晶晶.水環境有機污染物監測數據質控有效性評價方法分析[J].資源節約與環保，2016（6）：143-144.

【通聯編輯：代影】