环境监测管理信息系统的设计与实现探讨

陈忠民

（福建省南平市环境保护局武夷新区分局）

环境监测管理信息系统的设计与实现探讨

陈忠民

（福建省南平市环境保护局武夷新区分局）

经济建设的不断发展，推动了物质生活的改善，环境污染也因此加剧，影响了人们的生活水平，因此需要采用积极的环境监控手段实现环境的动态管理。本文结合实际提出了一种基于B/S架构的环境监测管理的解决方案，重点分析了核心功能模块的设计和监测管理信息系统的实现。

环境监测；信息系统；设计与实现

随着环境问题的日益恶化，许多国家已意识到环境污染的危害，正逐渐加快环境友好型社会的构建，加大对环境的动态监测力度。就中国的环境问题来讲，在党和政府的正确领导下，近年来的环境问题得到改善，但整体效果差强人意。传统的环境管理模式已不能满足现代社会对环境的监测需求，探究科学的监测管理系统已迫在眉睫，建立完善的动态监测体系已势在必行。本文设计的环境监测管理信息系统，使得环境监测、灾害预测等走向规范化和信息化，在减轻工作人员工作压力的同时，提升了环境管理水平，对加快环境管理信息化建设具有一定的现实意义。

1 系统设计要求

（1）采集环境监测信息后，完成传输、统计、评价等相关工作流程，最终实现从手工监测向自动化、信息化的转变，自动导入监测数据，通过对数据的分析和评价，掌握环境的变化趋势和详细的污染状况，可以实现对任何时间段空气综合指数、API指数、水质综合指数等的查询，查询的数据结果主要以文本格式、电子表格和FOXPRO导出，将数据上报国家环境检测局，也可以将环境信息向公众发布[1]。

（2）需要将环境状况通过电子地图进行展示，将环境监测结果统计分析后通过1：10000或1：250000的电子地图进行展示。

（3）实时接收空气质量和水质等的监测结果，并将监测结果在电子地图上更新。

（4）将视频、音频等表现手法插入到环境监测管理信息系统中，通过图形和颜色的变换来只管表示环境状况的变化，便于进一步分析和预测。

（5）数据库系统和GIS系统基于多层结构的分布式应用，兼容国际Internet的传输协议，保证所有用户可以实时浏览加载于web的环境监测信息，可以很方便地完成信息检索和预测。

2 系统的结构组成

系统主要包括数据库信息系统和GIS发布系统，在实际的设计中，数据处理系统的设计包括数据层、分析层、显示层三层结构。图1是数据处理系统的结构。

图1 数据处理系统

2.1 数据库信息系统

数据库信息系统主要包括主要实现对基础数据的分析、对监测数据的统计、各项数据的导入导出、对自身的设置等。因此，数据库信息系统的结构主要包含以下几个部分：

（1）基础数据：对通用信息进行编码，评定实时监测数据，结合实际设计需求进行修改和完善。

（2）监测数据：监测数据部分实现环境数据的监测，包括日常空气质量、水质日报、空气、噪声、酸雨、固体废物等监测模块。数据库系统部分的各种汇总、统计和查询也都通过监测数据模块实现。

（3）数据导入：数据导入部分主要通过FTP方式上报各项监测数据，实现数据的自动导入，通过GPRS方式上报在线监测数据后在本模块实现检查。

（4）数据导出：生成和导出监测数据，并按照相关程序上报。

（5）系统设置：备份用户信息，设置相关应用权限，管理安全日志。

2.2 GIS发布系统

环境监测信息管理系统需要有较广的覆盖面，因此GIS系统需要有合适的比例尺，针对城区地图，GIS系统设置1：10000的比例尺，针对全省地图，GIS系统设置1：250000的比例尺。根据实际需求，将GIS发布系统分成若干图层，便于用户添加。

以基础数据和监测数据为依据，对GIS发布系统进行表征分析，主要包括区域的空气监测、噪声网络图、功能区的实现。

3 监测系统的设计和实现

3.1 基本技术介绍

数据库部分以微软Visual.Net 2003为基本开发工具，以微软SQL Sever 2000为应用平台，以COM/COM+为技术标准，以C#为开发语言，提高系统扩展性和稳定性的同时，保证广域网用户的正常浏览。

实际设计中，数据库应用系统中的模块会不同，因此需要采用不同的体系结构，例如，为了方便用户进行浏览和查询，常将B/S体系结构应用于基础数据中，为了方便管理员使用，常将C/S体系结构应用关于数据导入和导出模块，以提高系统的操作性。采用Arc IMS3.0作为GIS发布系统的软件，利用VC等通用语言实现GIS软件Arc/info8.0的编程。

3.2 空间数据库和属性数据库的设计

空间数据库和属性数据库是GIS数据库的重要组成部分，实际设计中，为了实现对属性数据的管理，需要应用Arc/info的Coverage结构，通过整理和编码后，形成与空间数据类似的存储标识码，形成点、线、面相关的属性数据库。空间数据库与属性数据库在逻辑上具有一定的联系，但二者在物理层面上分开，属性数据库通过接口实现与空间数据库的连接[2]。

对监测项目进行的编码设计，目的是为了提高系统的灵活性，为用户提供便利，实现信息的交换和共享。代码编写以国家和行业的标准为依据，没有相关标准参考时，需要结合具体状况进行合理设计，结合实际情况对需要编码的字段进行分析，再进行精确的定义，保证监测站点的编码空间满足设计要求，制定完善的编码规则。

3.3 多媒体信息的表现

在相关图层的属性表中，确定需要连接的对象，主要包括音频、视频，在属性表中加入相应的连接字段，将连接对象的路径和名称信息输入到字段中，根据连接的相关定义，选择正确的连接字段，对相关程序代码进行选择。实际应用中，用户想要打开连接对象时，只需点击视图中的连接要素。

3.4 Web-GIS应用体系

分布式应用体系结构为方便客户机与服务器之间的连接，为其提供强大的可执行功能，实现客户机与服务器之间负荷的有效平衡。为了提高系统的可操作性，只需对分布数据进行计算分析，在服务器端执行处理任务。在客户端完成空间查询和生成电子地图，以最大限度地发挥应用系统的作用，发挥客户端与服务器的优势[3]。

3.5 监测数据的发布

环境监测管理信息系统需要将各种动态监测数据通过GPRS方式进行传输，将工控机设置在自动监测仪器的端口，每个一定时间对环境数据进行监测，将DBF数据包发送到邮箱，其中需要以通讯的方式实现。数据库系统通过对邮箱中数据包的采集，预先设置基本路径，分析系统命令过后执行相关导入程序，进入数据库系统后更新数据库系统和GIS发布系统的信息。

3.6 监测数据的传输

对于一个大的地区来讲，市级监测站和省级监测站之间需要有良好的连接，主要通过点对点连接或Internet两种连接方案，本系统中利用FTP的基本协议，将各项数据传输到FTP服务器。为了积极响应多市的同时拨入，可以建立相关的modem池，在省级监测站设置固定的电话号码。通过Internet的连接方式需要在省级监测站中建立有固定IP地址的FTP服务器，在实际应用中，不同的地区会通过一定的方式进行连接，不同的市级监测站也可以通过网路的方式登录到服务器中[4]。

为了提高后台服务的持续性，需要建立完善的后台导入软件，导入软件将DBF格式的文件导入数据库，设置相关上传计划和上报时间后，记录上传信息。监测数据导入数据库之间，系统需要对数据的有效性和格式进行检查，出现错误时记入日志，提示用户处理。

3.7 监测数据的上报处理

将河流、空气、噪声等监测对象进行合理的划分，设置相应的导出规则，进一步划分为监测总站的DBF格式的数据文件。当需要进行数据上报时，审核文件名称定义和相关监测点位，选定监测时间段，将指定监测数据导出，生成固定的DBF文件，按照用户的指令存放在相应位置。管理员对文件进行详细的检查，对错误的数据进行更正后增加上报数据文件的类型，必要时需要对系统软件进行更新和维护。

4 结束语

本系统的设计充分体现了信息监测的先进性、开放性、实用性的特点，可以满足监测信息系统对数据安全性和及时性的要求。在环境问题日益严重的时代背景下，环境监测信息管理系统研究已成为必然趋势。在信息管理系统的设计中，必须遵循标准的Internet协议，将环境监测系统应用到实际中，并逐渐延伸到人们的日常生活，以提高生活质量为主要目标。

[1]张学典，黄显，徐可欣，等.GIS发布系统在环境监测系统中的研究[J].光谱学与光谱分析，2011，27（11）：236.

[2]梁万杰，曹静.无线环境监测系统[J].江苏农业学报，2013，29（6）：141.

[3]李秀红，黄天戍，孙忠富，等.基于GPRS环境监测系统[J].吉林大学学报（工学版），2009，37（6）：140.

[4]郭伟，赵国林，任娟，等.环境监测系统的优化与改进对策分析[J].建筑工程技术与设计，2015，22（17）：194.

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2015-8-15