面向數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)下環(huán)境污染監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)

梁社樓

(廣東青創(chuàng)環(huán)境檢測有限公司，廣東 江門 529000)

在污染源監(jiān)測系統(tǒng)運行過程中，無論是對企業(yè)污水排放的監(jiān)控還是在線報告分析，本文采用主動面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫技術(shù)，建立了污染源主動監(jiān)測系統(tǒng)；基于主動面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的原理，提出了污染源主動監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)模型，并介紹了其實際應(yīng)用[1]。

1 面向主動對象數(shù)據(jù)庫模型

根據(jù)主動面向數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)思想，提出了主動面向?qū)ο蟮慕Y(jié)構(gòu)概念，并在此概念基礎(chǔ)上初步提出了主動面向?qū)ο髱斓臄?shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)模型。“活動對象類”被廣泛描述成為四元組:AO=｛O，M，ECA，AOS｝。

其中O是對象元素的集合，每個對象元素都可以是以某種方式由簡單對象元素組成的復(fù)雜對象。AOS是一組有限的對象類名，表示對象類AO的超類。M是一組可在O上實現(xiàn)的方法（或操作），其中每個方法m表示為二進(jìn)制:m=｛md，eca｝。

這里，md表示一個對立面上的方法規(guī)則m的具體方法描述；ECA表示是一個活動方法數(shù)據(jù)庫中的被附加到新的方法規(guī)則m的其中一組“事件-條件-動作”規(guī)則，簡稱d即為附加方法的d和ECA這個規(guī)則集[2]。它可以表示在主動執(zhí)行激活方法輸入m（或之前或之后）時所對應(yīng)主動進(jìn)行激活的一個規(guī)則或數(shù)組。ECA規(guī)則是將類附加到一個活動對象數(shù)據(jù)庫中的對象類和類中的AO的其中一組“事件-條件-操作”規(guī)則，簡稱類。對象類是類的ECA規(guī)則集。它可以表示在主動訪問或停止操作相應(yīng)對象某個類型當(dāng)中的某個對象（或之前或之后）時對相應(yīng)主動請求激活和停止執(zhí)行的一個規(guī)則或數(shù)組。執(zhí)行事件過程主要是根據(jù)預(yù)定事件動作監(jiān)視器，自動檢測接收到的一個事件庫并調(diào)用事件執(zhí)行相應(yīng)的操作規(guī)則，判斷是否滿足條件，執(zhí)行一個預(yù)定義的事件動作：RULE〈規(guī)則名〉［（〈參數(shù)〉，…］WHEN〈事件表達(dá)式〉、IF〈條件1〉THEN〈動作1〉、IF〈條件1〉THEN〈動作 n〉；ENDRULE［〈規(guī)則名〉］。

從上面的網(wǎng)絡(luò)定義我們可以明顯看出，每個類的對象和超類之間根據(jù)一個超級的類繼承關(guān)系可以形成一種具有多個對象繼承超類關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對于每個對象和超類中每個對象的每次訪問或執(zhí)行操作，可以通過激活“事件檢測器”來自動檢測新的規(guī)則和數(shù)組，以便主動發(fā)現(xiàn)激活并及時執(zhí)行一些之前預(yù)設(shè)好的動作。

2 面向主動對象監(jiān)控機制的實現(xiàn)

系統(tǒng)的一個整體事件執(zhí)行處理過程如下:多個原子事件探測器自動監(jiān)控系統(tǒng)對象自動管理應(yīng)用程序系統(tǒng)中的內(nèi)部時間移動事件、外部空間事件、對象運行狀態(tài)值的變化等多個原子事件，通過一個復(fù)合發(fā)生事件觸發(fā)處理器自動計算對象是否沒有發(fā)生新的一個復(fù)合觸發(fā)事件，最后將所有觸發(fā)事件數(shù)據(jù)提供反饋給不同條件下的計算器，以確定觸發(fā)事件相應(yīng)的計算規(guī)則。如果滿足條件，則指令調(diào)用者為相應(yīng)的程序用戶對象定義數(shù)據(jù)處理程序或用戶對象定義管理器[3]。

2.1 原子事件探測器/復(fù)合事件處理器

該軟件模塊主要負(fù)責(zé)幫助檢測復(fù)雜原子事件和幫助構(gòu)建復(fù)雜原子事件。原子事件主要有三種原子類型:

（1）基于對象執(zhí)行操作的基本執(zhí)行狀態(tài)對應(yīng)于對象插入、更新、刪除和其他基于對象操作狀態(tài)的執(zhí)行操作。在大氣污染源信息監(jiān)測管理系統(tǒng)中，如果一個系統(tǒng)中的運行管理模式發(fā)生變化，可能分別是由于一個設(shè)備的自動選擇和由于設(shè)備自動開關(guān)和流量的自動開閉引起的。

（2）時間事件，使用AT定義絕對時間事件。每天定期打印負(fù)載報告是此事件的典型應(yīng)用。使用“每個”定義周期性時間事件，例如，在系統(tǒng)正常運行期間，根據(jù)一定的周期進(jìn)行安全分析和計算。

（3）外部攻擊事件，包括任何來自網(wǎng)站外部環(huán)境或其他用戶的內(nèi)部行為提示信號。復(fù)合原子事件通常是由上述事件具有特定參數(shù)運算符的兩個原子事件直接組成的復(fù)合事件。常用到的運算符類型包括有AND、OR、NOT、FOLLOW、BEFORE和AFTER。

2.2 條件評價器和規(guī)則的管理

使用相應(yīng)規(guī)則的提取來評估條件。如果條件為true，則調(diào)用相應(yīng)的用戶定義事件處理程序或?qū)ο蠊芾砥鱗4]。

在大氣污染源質(zhì)量監(jiān)測管理系統(tǒng)中，為了充分滿足不平等的系統(tǒng)運行環(huán)境條件，各監(jiān)測設(shè)備實時返回的數(shù)據(jù)模擬量精度應(yīng)在一定頻率范圍內(nèi)，其計算規(guī)則中的定義公式為:ONEVENT（模擬量改變）、IF模擬量＜模擬量下限CR、模擬量＞模擬量上限THEN、〈執(zhí)行報警程序〉。

2.3 對象管理程序

對象狀態(tài)管理應(yīng)用程序可以提供面向?qū)ο蟮氖录?shù)據(jù)狀態(tài)管理，定義其數(shù)據(jù)屬性和使用方法，并將面向?qū)ο笫录顟B(tài)的各種變化實時信息通知對象事件狀態(tài)檢測器。

在監(jiān)控對象參數(shù)管理應(yīng)用程序中，采用一種面向監(jiān)控設(shè)備的參數(shù)建模設(shè)計方法，將監(jiān)控下位機的通信接口、模擬量信號輸入、開關(guān)量信號輸入、開關(guān)和測量信號輸出等相關(guān)運行控制參數(shù)以及各電子監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的相關(guān)電氣控制參數(shù)作為監(jiān)控設(shè)備設(shè)計參數(shù)，在需要建立監(jiān)控設(shè)備參數(shù)模型的時候同時進(jìn)行建立。瞬時分鐘流量、累積小時流量、零點限流校準(zhǔn)、量程校準(zhǔn)、測量、溫度、工作模式等成為設(shè)備的附加屬性，并與電氣參數(shù)綁定。這樣，在系統(tǒng)監(jiān)控運行系統(tǒng)正常運行期間，無論是系統(tǒng)監(jiān)控運行工作模式的自動改變、還是監(jiān)控運行系統(tǒng)狀態(tài)的自動改變、都有可能主動產(chǎn)生觸發(fā)監(jiān)測事件，能夠很好地充分滿足大氣污染源質(zhì)量監(jiān)測的系統(tǒng)實時性功能要求。

3 具體應(yīng)用

廣東省河源市企業(yè)原有的大氣污染源實時監(jiān)測管理系統(tǒng)主要采用的是傳統(tǒng)的實時監(jiān)測管理模式，原系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足新的需求，因此，建立主動面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的操作系統(tǒng)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如本框圖1所示。

圖1 改造后的污染源監(jiān)控系統(tǒng)

該操作系統(tǒng)產(chǎn)品具有直觀簡單易用的移動人機交互圖形界面。人機交互界面的視頻輸出顯示部分通過使用一個高分辨率彩色顯示器可以顯示各種圖形和視頻數(shù)據(jù)。

（1）人工查詢：人工查詢功能主要允許監(jiān)控中心人員隨時選擇企業(yè)，檢測企業(yè)的污染源和排放數(shù)據(jù)。

（2）自動實時巡檢:當(dāng)監(jiān)測系統(tǒng)工作時間控制達(dá)到規(guī)定預(yù)設(shè)自動巡檢任務(wù)時間時，系統(tǒng)自動實時讀取各站點監(jiān)控監(jiān)測企業(yè)的整體污水處理排放情況數(shù)據(jù)；

（3）歷史數(shù)據(jù)和圖表:歷史數(shù)據(jù)列表可以極大地方便員工查看污水企業(yè)在規(guī)定時間內(nèi)的污水排放數(shù)據(jù)，并可以圖形化的方式進(jìn)行匯總。

由于在系統(tǒng)內(nèi)部采用主動面向?qū)ο蠡臄?shù)據(jù)庫處理技術(shù)，除了系統(tǒng)用戶的主動干預(yù)可能會直接引起系統(tǒng)常規(guī)處理應(yīng)用程序的被動調(diào)用外，系統(tǒng)內(nèi)在運行過程中的各種異常事件變化都有可能主動通過觸發(fā)生成相應(yīng)的事件處理應(yīng)用程序，很好地充分滿足實時性的設(shè)計要求。由于系統(tǒng)采用了面向?qū)ο箝_發(fā)技術(shù)，系統(tǒng)本身具有良好的可維護(hù)性和穩(wěn)定可靠的擴展性。

4 結(jié)語

采用主動面向?qū)ο蠡臄?shù)據(jù)庫建模技術(shù)，將大氣污染物管理監(jiān)測裝備功能由目前傳統(tǒng)對象數(shù)據(jù)庫的被動面向?qū)崿F(xiàn)方式改為傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的主動面向?qū)崿F(xiàn)，充分滿足實時主動監(jiān)測的功能要求；主動面向監(jiān)測裝備的數(shù)據(jù)建模更好地符合粒子物理學(xué)的現(xiàn)實，有利于其進(jìn)一步進(jìn)行開發(fā)和利用。詳細(xì)描述了主動大氣監(jiān)測建模機制的基本實現(xiàn)和設(shè)計面向監(jiān)測設(shè)備的主動建模解決方案，并重點介紹了其在大氣污染源主動監(jiān)測系統(tǒng)中的實際技術(shù)應(yīng)用。實踐經(jīng)驗表明，主動面向?qū)ο蠡臄?shù)據(jù)庫分析技術(shù)在大氣污染源分析監(jiān)測中仍然具有較高的實用價值。