突发性环境污染事故应急监测系统浅析

摘要：該文将在介绍应急环境监测系统的国内外现状基础上，分析用户需求及实现可行性，以计算机网络为基础，使用动态网页技术，采用B/S结构和MVC设计模式，结合Script（JavaScript）、iQuery技术和SQLServer2008数据库技术，初步探索设计突发性环境污染事故应急监测系统的整体框架。

关键词：突发性;应急监测;B/S体系架构;需求分析

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）20-0102-03

1突发性环境污染事故应急监测系统开发的背景和意义

突发性的一些环境污染事故会在短时间内向生态环境中释放大量的污染物，对生态环境造成非常严重的破坏，给人们的正常生活以及国家的可持续发展造成不可挽回的重大损失[1]。因其表现形式上的多样性、污染因素的复杂性，排放方式的随意性，加之破坏力巨大，导致事故发生后的监测、处理难度更大、更复杂。

突发性环境污染事件的应急监测是指在发生环境污染事故的紧急情况下，为发现和查明污染情况而进行的环境监测，包括现场定点监测和动态监测[2]。监测人员要进入污染现场，在保障白身避免受到伤害的前提下，操作便捷、快速的检测仪器，在短时间内完成监测，并确保采集到有效数据。所以说，做好了应急监测工作，也就为污染事故的处置得当加了保险，打好了地基。

以前的环保应急事件处理上，基本是采用人工的形式进行，现场数据采集往往凭借历史经验，要求的时间紧、配置的人员少，数据的传输又是通过电话汇报，准确率总是存在误差，加之指挥中心人员对于现场情况缺乏直观的认识，就对整个应急处置造成了一定程度的影响[3]。目前各地环保部门都意识到了应急管理的重要性，如何利用好数据库技术、计算机网络技术、地理信息系统技术等现代信息技术，开发出能应用在环境污染事故的应急监测及应急处理上的信息管理系统就显得尤为迫切。

环境监测是环境质量控制的基础、环境质量管理的手段、环境问题决策的依据，因此环境监测技术的好坏就决定了能否为环境质量控制、环境质量管理和环境问题决策提供可靠的保证[4]。正如江泽民提出的“……监测是环境管理的重要手段之一。连续监测、定时监测和严格管理相结合，才能准确地反映环境质量状况，才能有针对性的加强监督管理[5]。”

2突发性环境污染事故应急监测系统开发的国内外现状分析

2.1国外研究现状

世界主要发达国家从20世纪60年代以来，环境污染事故此起彼伏，不但包括严重的常规性环境污染，而且频繁发生由于重大化学品、危险品的生产、运输、使用和消亡过程中污染导致的环境污染突发事故，造成了巨大损失。在严峻的形势下，世界各国政府，尤其是发达国家制定了一系列应急管理措施，建立一系列配套的管理机制[6]。

联合国环境规划署早在1975年就建立了“全球环境信息源查询系统（UNEP）”，该系统是一个开放性的环境信息管理系统，主要用来促进各国之间环境数据的交换。后来逐渐又开发了一系列的相关系统，如“全球环境监测系统（GEMS）”“资源信息数据库（CRID）”以及“潜在有毒化学物品管理登记系统”，为环境工作者和决策者提供综合信息数据[7]。各主要发达国家，很早就开始利用信息技术，对环境信息资源进行数据库化管理，建立起各专业领域的应用系统，如环境监测数据管理系统、化学公害响应信息系统、危害评价计算机系统等。例如美国联邦应急总署的联邦应急信息管理系统，能够实现应急计划的关联、救护和应急的管理等功能，用于辅助应急指挥者对应急计划的制定、协调、响应和训练等。

随着在线监测技术、遥感技术、地理信息技术的广泛应用，世界各工业主要发达国家的环境质量监测迅猛发展，形成了监测手段、方法多样，与信息化深度融合的环境监测体系。

2.2国内研究现状

我国应急管理方面起步较晚，2002年5月运行的南宁市应急联动系统是最早的城市应急系统，2003年编制完成的《上海市灾害事故紧急处置总体预案》是最早的省级政府应对灾害事故预案。2006年1月发布实施《国家突发公共事件总体应急预案》和25件专项预案、80件部门预案。各省、白治区、直辖市先后开始编制省级突发公共事件总体应急预案，各地还结合实际编制了专项应急预案和保障预案[8]。

随着我国工业经济的快速发展，环境污染问题日益严重，城市雾霾现象频出，PM2.5值测量严重爆表[9]。虽然环境污染突发事件应急的总体机制基本形成，但是与发达国家相比还存在较大差距，主要表现在，对环境污染突发事件的有效预警效果不显著，信息交互也不够畅通，利用信息技术支撑环境污染事故处置的力度不够。再加上信息管理方面存在着资源分散等孤岛现象仍十分突出，难以实现信息资源的共享。

3突发性环境污染事故应急监测系统实现的技术可行性分析

C/S模式是一种客户端到服务器的模式，主要用于局域网LAN环境下，具有较高的数据操纵以及事务处理能力。B/S模式是一种浏览器到服务器的结构模式，具有便于升级维护、减轻数据负荷等众多优势[10]。该模式是对传统C/S体系结构的一种改进，也是Internet技术在实际应用中的发展结果。实际上B/S方式是C/S模式的一种，只不过它的客户端是网页浏览器。B/S软件体系结构主要靠HTTP协议通信，仅需要网页浏览器即可，这样更利于软件的升级与使用[7，11]。由于考虑到环境应急监测信息系统需要实现监测点布局在不同的环境里，而数据库服务端要实现远程数据交互，从图中我们可以得出，数据库服务端通过WEB服务器与浏览器交流，二者之间不直接相连。因此我们可以确定B/S模式是最佳的选择模式。MVC核心思想是模型、视图、控制器，即分别对应Model、View、Controller。它是一种先进的设计模式，它可以分离功能模块和显示模块，这样的好处在于系统维护、移植、扩展以及组件复用能力大幅增加[12]。

从技术角度分析，环境应急监测管理系统的开发用的都是现在主流的项目开发工具，如基于ASP.NET（C#）开发，数据库采用微软的SQLServer2008，系统的前端设计采用Mini Ul控件，数据库连接采用实体框架Entity Framework4.5，编程语言采用c#4.0，开发软件为VisuaIStudio2012。这些开发工具易于维护，可移植性好，几乎适用于所有平台，因此完全可以实现。

4突发性环境污染事故应急监测系统用户需求分析

1）以网络资源为依托，为数据传输、指令交互、信息获取提供畅通的网络通道。建立功能完善的环境监测数据库系统，包含应急监测数据库、空间基础数据库等，实现各库信息的集成。

2）实现环境监测领域内资源共享，为环境管理提供全面的数据支撑。数据更新频率以实际情况周期性调整。

3）实现环境监测信息计算机管理，结合GIS，使用ASP.NET（C#）开发，后台数据库采用SQLServer2008，实现动态查询发布数据库信息以及应急监测实时指挥管理，且部分功能进行图表实時显示。

4）通过系统实现全过程管理，提高对突发性环境污染事故的预测与预警能力。

5）将政府已公布的环境监测数据通过网络发布，普及科普和环保意识，为相关部门提供科学、准确的信息依据。

5突发性环境污染事故应急监测系统主要功能性需求

为了实现对突发性环境污染事故的应急监测的多个环节的周期管理，如项目接警、启动准备、现场监测、数据分析报送、跟踪监测。思考对应各个环节系统主要业务需求如下。

5.1数据库的建立

化学危险品环境污染事故应急监测方法，污染源相关信息，应急监测人员信息与仪器、车辆信息等关系型数据储备。

5.2决策系统实现快速指挥

首先确定污染物的相关性质（物理、化学、毒性等）、决策用何种监测技术、迅速找到分析方法、及时采用防护措施、做好泄漏处理措施、确定最优行车路线等一系列流程，及时为应急指挥提供有效数据支撑以及决策依据。

5.3数据的统计、分析以及输出

实际监测点位的地理位置和监测结果输入到信息系统后，运用CIS空间分析，再次预测污染物的扩散范围，以便及时调整救援方案和人员撤离方案，通过不断地增添新监测统计数据，实现环境变化情况的动态查询，对于监测结果内容的输出必须做到规范化。

5.4突发污染事故跟踪监测

如何对环境污染事故后续影响进行合理评估，以及对预测工作提供技术支持，是非常需要事故结束后跟踪监测工作的。

5.5平战结合原则的实现

本系统建设的一个重要方面是要充分考虑未发生环境污染事故的时候，系统如何进行日常管理，以及如何减少资源消耗，满足基本功能同时提高系统使用率以及提高投资收益。毕竟突发环境污染事故发生的概率低，提高监测站日常业务能力的建设也是资源节省的突出表现。

5.6系统的维护工作

数据更新频率以实际情况周期性调整，确保该系统的持续适用性。

6突发性环境污染事故应急监测系统架构体系设计

环境应急监测管理系统的用户UI交互接口主要有四个形式，图表形式，表格形式，地图形式，向导形式。其中环境预报、污染源分布、扩散模型、应急指挥处理可采用WEB页面显示信息来表现;危险品查询、预警信息、应急指挥处理、档案库管理可采用表格显示形式表现;环境预报、污染源分布、扩散模型、应急指挥处理、预警信息可以通过地图显示形式表现;常态处理、污染源处理、污染事件处理、应急指挥处理、系统、档案库管理可采用处理向导方式表现。

在设计之初，笔者考虑到系统应该具备兼容多种浏览器的能力，以及多种类型数据库均可存储数据的能力，因此，系统采用了模块化的构建方式，将公共库设计作为一个封装库，利用函数和接口进行封装，让系统易于扩展和维护，提高系统的复用性。从系统逻辑体系架构设计来看，系统设计了多个层次，系统的层次结构如图1所示。

该系统的软件和硬件结构不受工作地点限制，只要满足常规运行条件，配置好浏览器配置，不需要再安装特殊的软件，只要连接互联网即可，系统的更新和维护工作直接在服务器上更新即可，扩展和更新很方便，用户端不需要做任何改动，只要更新后刷新访问即可。

7结束语

本文分析了开发突发性环境污染事故应急监测系统的背景、意义和国内外现状，然后从技术可行性分析角度，提出开发系统的基本架构，为进一步设计开发系统做好前期准备工作。

参考文献：

[1]尹杰.环保监测应急系统的发展及应用分析[J].环境与发展，2020，32（4）： 167-168.

[2]毛晓茜.湖南省突发性环境污染事故应急监测系统的建立与实施[J].环境研究与监测，2013，26（3）： 7-9.

[3]苏联华.环境保护动态监测及应急管理系统的设计与实现[D].上海：复旦大学，2010.

[4]钱冠磊.我国环境监测的发展及环境监测技术存在的主要问题[J].科技信息，2014（6）：109-110.

[5]战友.环境保护概论[M].北京：化学工业出版社，2004：153-159.

[6]吴玉萍，胡涛，赵毅红.我国环境污染突发事件应急管理亟待完善[J].中国发展观察，2006（1）：31-34.

[7]黄野.环境监测数据管理系统开发与实现[D].成都：电子科技大学，2013.

[8]余游.突发性环境事件应急处置信息平台研究[D].重庆：西南大学，2006.

[9]曾立英.环境监测系统的实施及改进措施[J].区域治理，2019（39）：97-99.

[10]王广胜，鲁中甫，杨光露.基于C/S和B/S的烟草机械图档管理系统开发[J].农业工程，2019，9（10）：50-52.

[11]周苏，王文.软件工程基础[M].北京：中国铁道出版社，2010.

[12]赵乔，望建成，范正行，等.基于MVC模式的水库施工期防洪度汛决策支持系统设计与开发[J].水力发电，2019，45（9）： 39-42，74.

【通联编辑：谢媛媛】

收稿日期：2020-05-08

基金项目：广西高校科研城市计算理论下电动汽车充电基础设施选址的算法研究项目（项目编号：2017KY0200）;桂林电子科技大学研究生教育创新项目学位与研究生教育改革与发展专项课题（项目编号：2016XWYJ10，2018XWYJ11）;图像图形智能处理重点实验室研究课题（项目编号：NoGIIP201707）

作者简介：张强（1982-），男，辽宁辽阳人，桂林市工业和信息化局一级科员，硕士在读。