面向數據挖掘技術下環境污染監控系統的實現

梁社樓

(廣東青創環境檢測有限公司，廣東 江門 529000)

在污染源監測系統運行過程中，無論是對企業污水排放的監控還是在線報告分析，本文采用主動面向對象數據庫技術，建立了污染源主動監測系統；基于主動面向對象數據庫的原理，提出了污染源主動監測系統的實現模型，并介紹了其實際應用[1]。

1 面向主動對象數據庫模型

根據主動面向數據庫的結構思想，提出了主動面向對象的結構概念，并在此概念基礎上初步提出了主動面向對象庫的數據庫結構模型。“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上實現的方法（或操作），其中每個方法m表示為二進制:m=｛md，eca｝。

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

從上面的網絡定義我們可以明顯看出，每個類的對象和超類之間根據一個超級的類繼承關系可以形成一種具有多個對象繼承超類關系的網絡結構，對于每個對象和超類中每個對象的每次訪問或執行操作，可以通過激活“事件檢測器”來自動檢測新的規則和數組，以便主動發現激活并及時執行一些之前預設好的動作。

2 面向主動對象監控機制的實現

系統的一個整體事件執行處理過程如下:多個原子事件探測器自動監控系統對象自動管理應用程序系統中的內部時間移動事件、外部空間事件、對象運行狀態值的變化等多個原子事件，通過一個復合發生事件觸發處理器自動計算對象是否沒有發生新的一個復合觸發事件，最后將所有觸發事件數據提供反饋給不同條件下的計算器，以確定觸發事件相應的計算規則。如果滿足條件，則指令調用者為相應的程序用戶對象定義數據處理程序或用戶對象定義管理器[3]。

2.1 原子事件探測器/復合事件處理器

該軟件模塊主要負責幫助檢測復雜原子事件和幫助構建復雜原子事件。原子事件主要有三種原子類型:

（1）基于對象執行操作的基本執行狀態對應于對象插入、更新、刪除和其他基于對象操作狀態的執行操作。在大氣污染源信息監測管理系統中，如果一個系統中的運行管理模式發生變化，可能分別是由于一個設備的自動選擇和由于設備自動開關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。每天定期打印負載報告是此事件的典型應用。使用“每個”定義周期性時間事件，例如，在系統正常運行期間，根據一定的周期進行安全分析和計算。

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

2.2 條件評價器和規則的管理

使用相應規則的提取來評估條件。如果條件為true，則調用相應的用戶定義事件處理程序或對象管理器[4]。

在大氣污染源質量監測管理系統中，為了充分滿足不平等的系統運行環境條件，各監測設備實時返回的數據模擬量精度應在一定頻率范圍內，其計算規則中的定義公式為: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、〈執行報警程序〉。

2.3 對象管理程序

對象狀態管理應用程序可以提供面向對象的事件數據狀態管理，定義其數據屬性和使用方法，并將面向對象事件狀態的各種變化實時信息通知對象事件狀態檢測器。

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

3 具體應用

廣東省河源市企業原有的大氣污染源實時監測管理系統主要采用的是傳統的實時監測管理模式，原系統已經不能滿足新的需求，因此，建立主動面向對象數據庫的操作系統，其系統結構如本框圖1所示。

圖1 改造后的污染源監控系統

該操作系統產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據。

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

（2）自動實時巡檢:當監測系統工作時間控制達到規定預設自動巡檢任務時間時，系統自動實時讀取各站點監控監測企業的整體污水處理排放情況數據；

（3）歷史數據和圖表:歷史數據列表可以極大地方便員工查看污水企業在規定時間內的污水排放數據，并可以圖形化的方式進行匯總。

由于在系統內部采用主動面向對象化的數據庫處理技術，除了系統用戶的主動干預可能會直接引起系統常規處理應用程序的被動調用外，系統內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生成相應的事件處理應用程序，很好地充分滿足實時性的設計要求。由于系統采用了面向對象開發技術，系統本身具有良好的可維護性和穩定可靠的擴展性。

4 結語

采用主動面向對象化的數據庫建模技術，將大氣污染物管理監測裝備功能由目前傳統對象數據庫的被動面向實現方式改為傳統數據庫的主動面向實現，充分滿足實時主動監測的功能要求；主動面向監測裝備的數據建模更好地符合粒子物理學的現實，有利于其進一步進行開發和利用。詳細描述了主動大氣監測建模機制的基本實現和設計面向監測設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測系統中的實際技術應用。實踐經驗表明，主動面向對象化的數據庫分析技術在大氣污染源分析監測中仍然具有較高的實用價值。