導(dǎo)語：水質(zhì)數(shù)字化管理系統(tǒng)設(shè)計論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1水質(zhì)預(yù)警數(shù)字化管理系統(tǒng)總體設(shè)計思路

針對新疆部隊飲用水的水源特點及保障水質(zhì)的要求，構(gòu)建監(jiān)測、預(yù)警、分析、應(yīng)急于一體的水源水質(zhì)監(jiān)測預(yù)警管理信息系統(tǒng)。水質(zhì)管理系統(tǒng)由一個中心監(jiān)測站和若干個固定監(jiān)測子站組成（如圖1所示），水質(zhì)檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)由各個監(jiān)測子站將水質(zhì)檢測結(jié)果錄入系統(tǒng)，基于106項水質(zhì)國標(biāo)在線監(jiān)測與實時技術(shù)，全面提升飲用水水源水質(zhì)預(yù)警水平及應(yīng)急管理，做到集中管控、實時預(yù)警、提前治理。系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)（WebGIS）平臺的開發(fā)模式，以GIS為載體建立水源點信息及地理位置數(shù)據(jù)庫，然后與水質(zhì)狀態(tài)和中心預(yù)警模型連接起來，將實時分析結(jié)果展示在GIS中。本文中的水質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)基于ArcGISServer、Flash等軟件開發(fā)平臺完成，是集數(shù)據(jù)庫、評價、預(yù)測、預(yù)警、圖形等功能于一體的地理信息系統(tǒng)。

2數(shù)字化管理系統(tǒng)的功能模塊及整體設(shè)計與開發(fā)

水質(zhì)預(yù)警管理系統(tǒng)采用B/S與C/S結(jié)合的系統(tǒng)架構(gòu)進行系統(tǒng)設(shè)計，以O(shè)racle數(shù)據(jù)庫作為服務(wù)端，利用PowerBuilder9.0開發(fā)客戶端程序，包括監(jiān)測、分析、預(yù)警、綜合管理等功能模塊。

2.1功能模塊

2.1.1短信應(yīng)用平臺數(shù)據(jù)模塊（可擴展）

系統(tǒng)采用當(dāng)前主流的短信應(yīng)用平臺技術(shù)，使系統(tǒng)交互性更強，脫離傳統(tǒng)的系統(tǒng)運行模式，擺脫沒有計算機或網(wǎng)絡(luò)無法使用系統(tǒng)的情況。該模塊允許用戶通過短信方式與數(shù)據(jù)中心交互提交指標(biāo)數(shù)據(jù)，使中心監(jiān)控站的管理人員無需長時間查看系統(tǒng)是否有預(yù)警。一旦數(shù)據(jù)分析有預(yù)警情況發(fā)生，可直接以短信形式將預(yù)警內(nèi)容發(fā)送到管理人員的手機上，即使管理人員外出不在計算機旁也可第一時間了解預(yù)警的詳細(xì)信息。

2.1.2數(shù)據(jù)中心模塊（可擴展）

該模塊是系統(tǒng)中的主要模塊之一，負(fù)責(zé)實時監(jiān)控分析監(jiān)測子站上傳的水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)，實時發(fā)出預(yù)警，并能提供數(shù)據(jù)緩存服務(wù)（指標(biāo)數(shù)據(jù)與MapInfo地圖數(shù)據(jù)），提高Web窗體模塊的響應(yīng)速度。

2.1.3Web窗體模塊

Web窗體模塊即UI展示模塊，該模塊承載所有用戶所要操作的子模塊。

2.1.3.1用戶模塊

（1）用戶登錄。提供用戶登錄與退出操作。（2）密碼管理。提供用戶修改賬戶密碼操作。

2.1.3.2查詢模塊

（1）重點指標(biāo)快速查詢。系統(tǒng)可對用戶關(guān)心的重點指標(biāo)進行提前設(shè)置，使用該功能可快速查詢系統(tǒng)設(shè)置中標(biāo)記的重點指標(biāo)數(shù)據(jù)。（2）自定義查詢。提供自定義指標(biāo)查詢功能。（3）報表生成與導(dǎo)出?？筛鶕?jù)日期、地區(qū)等條件對檢測結(jié)果生成各種圖表，例如柱狀圖、曲線圖、餅狀圖等，并提供導(dǎo)出功能。（4）指標(biāo)預(yù)警地圖展示。根據(jù)系統(tǒng)中預(yù)定的國家規(guī)定飲用水指標(biāo)閾值對各個水源傳來的水源檢測結(jié)果進行指標(biāo)檢測，檢測到不合格水質(zhì)時，將通過MapInfo地圖直觀地展示水源位置、超標(biāo)項等預(yù)警信息。

2.1.3.3錄入模塊

（1）指標(biāo)錄入。各個監(jiān)測子站將采樣時間、采樣地點、水質(zhì)各項指標(biāo)的檢測結(jié)果通過該功能上傳給系統(tǒng)。（2）設(shè)備文件批量導(dǎo)入。可使用系統(tǒng)指定的模板對水源水質(zhì)檢測結(jié)果進行批量導(dǎo)入。

2.1.3.4設(shè)置模塊

（1）用戶管理。提供用戶新增、維護、權(quán)限分配等設(shè)置功能。（2）權(quán)限管理。提供權(quán)限的新增、修改、刪除功能。（3）指標(biāo)管理。主要針對國家規(guī)定的生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中的各個指標(biāo)的管理，可對指標(biāo)進行新增、刪除、修改等功能。（4）數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)。提供數(shù)據(jù)庫備份與恢復(fù)功能。

2.2系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)

2.2.1系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用3層架構(gòu)形式，層與層之間的調(diào)用由特定功能模塊調(diào)用實現(xiàn)，各類信息由各個特定的接口實現(xiàn)。（1）表現(xiàn)層。即Web端，基于客戶端Flash表現(xiàn)形式實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，以圖一體化形式為用戶提供豐富化的可視化操作界面。為了保證表現(xiàn)層的簡易性、靈活性、可擴展性等特點，系統(tǒng)借助ArcGISAPIforFlex和Framework框架來設(shè)計實現(xiàn)，以此來創(chuàng)建比傳統(tǒng)WebGIS更智能、更具交互性的客戶端。（2）服務(wù)層。作為整個框架的核心，提供GIS地圖服務(wù)和各種數(shù)據(jù)服務(wù)。主要負(fù)責(zé)處理用戶從客戶端發(fā)來的各種請求，并根據(jù)類型作出相應(yīng)的響應(yīng)。ArcGISServer作為GIS應(yīng)用服務(wù)器的核心組件，為客戶端提供在線地圖服務(wù)，并通過空間數(shù)據(jù)引擎連接空間數(shù)據(jù)庫。基于.NET的Web應(yīng)用服務(wù)器提供系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)服務(wù)，用于客戶端與后臺進行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交互，包括水質(zhì)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)模塊和預(yù)警模塊的數(shù)據(jù)傳輸都是由Web服務(wù)器實現(xiàn)的。服務(wù)層可對短信應(yīng)用平臺支持?jǐn)U展接口。（3）數(shù)據(jù)層。主要包括空間數(shù)據(jù)引擎ArcCatalog以及數(shù)據(jù)庫Oracle，主要功能是為水質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。數(shù)據(jù)庫模塊包括實時監(jiān)測水質(zhì)、水源點空間分布及水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)檢測指標(biāo)包括色度、渾濁度、臭和味、肉眼可見物、pH值、總硬度、鐵、錳、銅、鋅、揮發(fā)酚、陰離子合成洗滌劑、硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物、氟化物、氰化物、砷、汞、鎘、鉻、鉛、細(xì)菌總數(shù)、大腸菌群等常用指標(biāo)。

2.2.2公共類設(shè)計

公共類及接口主要是對應(yīng)用系統(tǒng)的通用方法進行抽象，實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的一些基礎(chǔ)功能，為各子系統(tǒng)提供部分可供調(diào)用的基本方法和接口，有效地實現(xiàn)代碼的重用，保證整體的一致性。同時，各子系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上，可以依據(jù)各模塊內(nèi)部的業(yè)務(wù)邏輯對基本方法和接口進行組合和擴展，以實現(xiàn)各模塊特有的業(yè)務(wù)功能。公共類主要有數(shù)據(jù)訪問類、統(tǒng)計圖表類、圖層控制類、目錄管理類、數(shù)據(jù)處理類等。各類的設(shè)計如下：（1）數(shù)據(jù)訪問類。此類主要實現(xiàn)與Oracle數(shù)據(jù)庫的交互，實現(xiàn)的功能包括屬性數(shù)據(jù)庫的查詢、添加、刪除以及更新，空間數(shù)據(jù)庫的查詢、添加、刪除、數(shù)據(jù)檢測等操作，并通過函數(shù)的重載來實現(xiàn)不同輸入?yún)?shù)情況下功能的實現(xiàn)，以增加系統(tǒng)實現(xiàn)過程中的靈活性。通過此類的封裝可為其他模塊提供更加方便的實現(xiàn)函數(shù)。（2）統(tǒng)計圖表類。此類主要是對由屬性或業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)產(chǎn)生各類統(tǒng)計圖表的功能進行封裝，實現(xiàn)各類統(tǒng)計圖表的繪制功能，包括柱狀圖、折線圖、餅狀圖等種類。通過此類的封裝可為其他相關(guān)模塊提供各類統(tǒng)計圖表的實現(xiàn)方法。（3）圖層控制類。此類主要是對矢量圖層的相關(guān)操作進行封裝，實現(xiàn)圖層加載、圖層卸載、圖層可見與否等的控制以及圖層控制樹的動態(tài)加載及實現(xiàn)。此類的封裝可為其他模塊實現(xiàn)圖層控制子模塊的實現(xiàn)方法以及對圖層的基本操作方法。（4）目錄管理類。此類主要是對應(yīng)用系統(tǒng)中可能涉及到的各類對象的管理方法進行封裝，包括組的創(chuàng)建、刪除，圖層狀態(tài)的獲取、設(shè)置以及初始化需要涉及到的相關(guān)操作。通過此類的封裝可為其他模塊提供更加簡便的操作。（5）數(shù)據(jù)處理類。此類主要是對數(shù)據(jù)的處理進行封裝，包括原始數(shù)據(jù)的讀取與解析、數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換等主要功能。針對各種指標(biāo)采集或動態(tài)地對數(shù)據(jù)進行分析和轉(zhuǎn)換，為相關(guān)模塊提供統(tǒng)一的方法。

3核心預(yù)警模塊

水質(zhì)預(yù)警模塊是整個系統(tǒng)的核心部分。水源點傳感器采集后的數(shù)據(jù)通過上傳至服務(wù)中心，中心對接收的數(shù)據(jù)進行提取、分類與處理，將數(shù)據(jù)存儲到指標(biāo)記錄庫中，并從指標(biāo)閾值庫中讀取閾值與數(shù)據(jù)進行對比，如超出閾值，則預(yù)警信息。

4系統(tǒng)實現(xiàn)

傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)的計算管理模式是集中式的，信息的流動范圍有限。系統(tǒng)處于相對封閉和孤立的狀態(tài)，普遍存在嚴(yán)重的“信息孤島”問題，即每個子系統(tǒng)之間是獨立的，不能有效地進行信息交換和共享，很難隨著業(yè)務(wù)范圍的增加而線性擴充，不能適應(yīng)空間數(shù)據(jù)的爆炸性增長及其分布、動態(tài)更新的要求。WebGIS是一項應(yīng)用Internet技術(shù)來擴展和完善傳統(tǒng)地理信息系統(tǒng)的新技術(shù)，是在GIS中嵌入HTTP和TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)的綜合應(yīng)用技術(shù)體系。利用Internet在Web上空間數(shù)據(jù)，為用戶提供空間數(shù)據(jù)的瀏覽、查詢、分析等功能，已成為GIS發(fā)展的必然趨勢。GIS的圖形處理功能能夠?qū)⒊鞘泄芫W(wǎng)和監(jiān)測點的信息圖文并茂、準(zhǔn)確、快速地顯示在屏幕中，使人清楚直觀地了解水源水質(zhì)的現(xiàn)狀，并可根據(jù)需要定制輸出各種專題圖。數(shù)據(jù)庫技術(shù)的運用，使得存儲和管理海量的監(jiān)測數(shù)據(jù)十分便捷安全。管網(wǎng)的水力水質(zhì)模擬基于良好的水力水質(zhì)模型，是預(yù)警系統(tǒng)關(guān)鍵的部分，利用其模擬分析可全面了解管網(wǎng)的運行狀況。該系統(tǒng)基于C/S架構(gòu)，通過遍布全區(qū)基層連隊的全軍政工網(wǎng)或綜合信息網(wǎng)對水質(zhì)監(jiān)測實時信息進行集中監(jiān)控管理，實時上傳并分析水源檢測結(jié)果。對超標(biāo)結(jié)果通過基于MapInfo地圖的WebGIS實時預(yù)警，直觀顯示超標(biāo)情況和地理位置，并且可采用當(dāng)前主流的短信應(yīng)用平臺技術(shù)，擺脫沒有計算機或網(wǎng)絡(luò)無法使用系統(tǒng)的情況。強大的數(shù)據(jù)緩存服務(wù)可對繁多的水源檢測指標(biāo)數(shù)據(jù)和MapInfo地圖數(shù)據(jù)實時緩存，使系統(tǒng)響應(yīng)速度更快、使用更流暢。

5結(jié)語

部隊水源水質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)是一項保障公共安全和社會穩(wěn)定的新方法、新手段，是一項結(jié)合了在線監(jiān)測技術(shù)、信息系統(tǒng)技術(shù)、預(yù)警技術(shù)和城市應(yīng)急保障體系的復(fù)雜工程。目前，新疆部隊水源水質(zhì)預(yù)警系統(tǒng)尚處于起步探索階段，還需深入研究。

作者:田華 賈繼民 張建江 馬永紅 常虹 單位:新疆軍區(qū)疾病預(yù)防控制中心 新疆軍區(qū)機關(guān)門診部