突發(fā)性環(huán)境污染事故應(yīng)急監(jiān)測系統(tǒng)淺析

摘要：該文將在介紹應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的國內(nèi)外現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，分析用戶需求及實現(xiàn)可行性，以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，使用動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)，采用B/S結(jié)構(gòu)和MVC設(shè)計模式，結(jié)合Script（JavaScript）、iQuery技術(shù)和SQLServer2008數(shù)據(jù)庫技術(shù)，初步探索設(shè)計突發(fā)性環(huán)境污染事故應(yīng)急監(jiān)測系統(tǒng)的整體框架。

關(guān)鍵詞：突發(fā)性;應(yīng)急監(jiān)測;B/S體系架構(gòu);需求分析

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）20-0102-03

1突發(fā)性環(huán)境污染事故應(yīng)急監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)的背景和意義

突發(fā)性的一些環(huán)境污染事故會在短時間內(nèi)向生態(tài)環(huán)境中釋放大量的污染物，對生態(tài)環(huán)境造成非常嚴(yán)重的破壞，給人們的正常生活以及國家的可持續(xù)發(fā)展造成不可挽回的重大損失[1]。因其表現(xiàn)形式上的多樣性、污染因素的復(fù)雜性，排放方式的隨意性，加之破壞力巨大，導(dǎo)致事故發(fā)生后的監(jiān)測、處理難度更大、更復(fù)雜。

突發(fā)性環(huán)境污染事件的應(yīng)急監(jiān)測是指在發(fā)生環(huán)境污染事故的緊急情況下，為發(fā)現(xiàn)和查明污染情況而進(jìn)行的環(huán)境監(jiān)測，包括現(xiàn)場定點(diǎn)監(jiān)測和動態(tài)監(jiān)測[2]。監(jiān)測人員要進(jìn)入污染現(xiàn)場，在保障白身避免受到傷害的前提下，操作便捷、快速的檢測儀器，在短時間內(nèi)完成監(jiān)測，并確保采集到有效數(shù)據(jù)。所以說，做好了應(yīng)急監(jiān)測工作，也就為污染事故的處置得當(dāng)加了保險，打好了地基。

以前的環(huán)保應(yīng)急事件處理上，基本是采用人工的形式進(jìn)行，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集往往憑借歷史經(jīng)驗，要求的時間緊、配置的人員少，數(shù)據(jù)的傳輸又是通過電話匯報，準(zhǔn)確率總是存在誤差，加之指揮中心人員對于現(xiàn)場情況缺乏直觀的認(rèn)識，就對整個應(yīng)急處置造成了一定程度的影響[3]。目前各地環(huán)保部門都意識到了應(yīng)急管理的重要性，如何利用好數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù)，開發(fā)出能應(yīng)用在環(huán)境污染事故的應(yīng)急監(jiān)測及應(yīng)急處理上的信息管理系統(tǒng)就顯得尤為迫切。

環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境質(zhì)量控制的基礎(chǔ)、環(huán)境質(zhì)量管理的手段、環(huán)境問題決策的依據(jù)，因此環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的好壞就決定了能否為環(huán)境質(zhì)量控制、環(huán)境質(zhì)量管理和環(huán)境問題決策提供可靠的保證[4]。正如江澤民提出的“……監(jiān)測是環(huán)境管理的重要手段之一。連續(xù)監(jiān)測、定時監(jiān)測和嚴(yán)格管理相結(jié)合，才能準(zhǔn)確地反映環(huán)境質(zhì)量狀況，才能有針對性的加強(qiáng)監(jiān)督管理[5]?！?/p>

2突發(fā)性環(huán)境污染事故應(yīng)急監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)的國內(nèi)外現(xiàn)狀分析

2.1國外研究現(xiàn)狀

世界主要發(fā)達(dá)國家從20世紀(jì)60年代以來，環(huán)境污染事故此起彼伏，不但包括嚴(yán)重的常規(guī)性環(huán)境污染，而且頻繁發(fā)生由于重大化學(xué)品、危險品的生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用和消亡過程中污染導(dǎo)致的環(huán)境污染突發(fā)事故，造成了巨大損失。在嚴(yán)峻的形勢下，世界各國政府，尤其是發(fā)達(dá)國家制定了一系列應(yīng)急管理措施，建立一系列配套的管理機(jī)制[6]。

聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署早在1975年就建立了“全球環(huán)境信息源查詢系統(tǒng)（UNEP）”，該系統(tǒng)是一個開放性的環(huán)境信息管理系統(tǒng)，主要用來促進(jìn)各國之間環(huán)境數(shù)據(jù)的交換。后來逐漸又開發(fā)了一系列的相關(guān)系統(tǒng)，如“全球環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)（GEMS）”“資源信息數(shù)據(jù)庫（CRID）”以及“潛在有毒化學(xué)物品管理登記系統(tǒng)”，為環(huán)境工作者和決策者提供綜合信息數(shù)據(jù)[7]。各主要發(fā)達(dá)國家，很早就開始利用信息技術(shù)，對環(huán)境信息資源進(jìn)行數(shù)據(jù)庫化管理，建立起各專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用系統(tǒng)，如環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、化學(xué)公害響應(yīng)信息系統(tǒng)、危害評價計算機(jī)系統(tǒng)等。例如美國聯(lián)邦應(yīng)急總署的聯(lián)邦應(yīng)急信息管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)急計劃的關(guān)聯(lián)、救護(hù)和應(yīng)急的管理等功能，用于輔助應(yīng)急指揮者對應(yīng)急計劃的制定、協(xié)調(diào)、響應(yīng)和訓(xùn)練等。

隨著在線監(jiān)測技術(shù)、遙感技術(shù)、地理信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，世界各工業(yè)主要發(fā)達(dá)國家的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測迅猛發(fā)展，形成了監(jiān)測手段、方法多樣，與信息化深度融合的環(huán)境監(jiān)測體系。

2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀

我國應(yīng)急管理方面起步較晚，2002年5月運(yùn)行的南寧市應(yīng)急聯(lián)動系統(tǒng)是最早的城市應(yīng)急系統(tǒng)，2003年編制完成的《上海市災(zāi)害事故緊急處置總體預(yù)案》是最早的省級政府應(yīng)對災(zāi)害事故預(yù)案。2006年1月發(fā)布實施《國家突發(fā)公共事件總體應(yīng)急預(yù)案》和25件專項預(yù)案、80件部門預(yù)案。各省、白治區(qū)、直轄市先后開始編制省級突發(fā)公共事件總體應(yīng)急預(yù)案，各地還結(jié)合實際編制了專項應(yīng)急預(yù)案和保障預(yù)案[8]。

隨著我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，城市霧霾現(xiàn)象頻出，PM2.5值測量嚴(yán)重爆表[9]。雖然環(huán)境污染突發(fā)事件應(yīng)急的總體機(jī)制基本形成，但是與發(fā)達(dá)國家相比還存在較大差距，主要表現(xiàn)在，對環(huán)境污染突發(fā)事件的有效預(yù)警效果不顯著，信息交互也不夠暢通，利用信息技術(shù)支撐環(huán)境污染事故處置的力度不夠。再加上信息管理方面存在著資源分散等孤島現(xiàn)象仍十分突出，難以實現(xiàn)信息資源的共享。

3突發(fā)性環(huán)境污染事故應(yīng)急監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)的技術(shù)可行性分析

C/S模式是一種客戶端到服務(wù)器的模式，主要用于局域網(wǎng)LAN環(huán)境下，具有較高的數(shù)據(jù)操縱以及事務(wù)處理能力。B/S模式是一種瀏覽器到服務(wù)器的結(jié)構(gòu)模式，具有便于升級維護(hù)、減輕數(shù)據(jù)負(fù)荷等眾多優(yōu)勢[10]。該模式是對傳統(tǒng)C/S體系結(jié)構(gòu)的一種改進(jìn)，也是Internet技術(shù)在實際應(yīng)用中的發(fā)展結(jié)果。實際上B/S方式是C/S模式的一種，只不過它的客戶端是網(wǎng)頁瀏覽器。B/S軟件體系結(jié)構(gòu)主要靠HTTP協(xié)議通信，僅需要網(wǎng)頁瀏覽器即可，這樣更利于軟件的升級與使用[7，11]。由于考慮到環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測信息系統(tǒng)需要實現(xiàn)監(jiān)測點(diǎn)布局在不同的環(huán)境里，而數(shù)據(jù)庫服務(wù)端要實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交互，從圖中我們可以得出，數(shù)據(jù)庫服務(wù)端通過WEB服務(wù)器與瀏覽器交流，二者之間不直接相連。因此我們可以確定B/S模式是最佳的選擇模式。MVC核心思想是模型、視圖、控制器，即分別對應(yīng)Model、View、Controller。它是一種先進(jìn)的設(shè)計模式，它可以分離功能模塊和顯示模塊，這樣的好處在于系統(tǒng)維護(hù)、移植、擴(kuò)展以及組件復(fù)用能力大幅增加[12]。

從技術(shù)角度分析，環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測管理系統(tǒng)的開發(fā)用的都是現(xiàn)在主流的項目開發(fā)工具，如基于ASP.NET（C#）開發(fā)，數(shù)據(jù)庫采用微軟的SQLServer2008，系統(tǒng)的前端設(shè)計采用Mini Ul控件，數(shù)據(jù)庫連接采用實體框架Entity Framework4.5，編程語言采用c#4.0，開發(fā)軟件為VisuaIStudio2012。這些開發(fā)工具易于維護(hù)，可移植性好，幾乎適用于所有平臺，因此完全可以實現(xiàn)。

4突發(fā)性環(huán)境污染事故應(yīng)急監(jiān)測系統(tǒng)用戶需求分析

1）以網(wǎng)絡(luò)資源為依托，為數(shù)據(jù)傳輸、指令交互、信息獲取提供暢通的網(wǎng)絡(luò)通道。建立功能完善的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，包含應(yīng)急監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫等，實現(xiàn)各庫信息的集成。

2）實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域內(nèi)資源共享，為環(huán)境管理提供全面的數(shù)據(jù)支撐。數(shù)據(jù)更新頻率以實際情況周期性調(diào)整。

3）實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測信息計算機(jī)管理，結(jié)合GIS，使用ASP.NET（C#）開發(fā)，后臺數(shù)據(jù)庫采用SQLServer2008，實現(xiàn)動態(tài)查詢發(fā)布數(shù)據(jù)庫信息以及應(yīng)急監(jiān)測實時指揮管理，且部分功能進(jìn)行圖表實時顯示。

4）通過系統(tǒng)實現(xiàn)全過程管理，提高對突發(fā)性環(huán)境污染事故的預(yù)測與預(yù)警能力。

5）將政府已公布的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，普及科普和環(huán)保意識，為相關(guān)部門提供科學(xué)、準(zhǔn)確的信息依據(jù)。

5突發(fā)性環(huán)境污染事故應(yīng)急監(jiān)測系統(tǒng)主要功能性需求

為了實現(xiàn)對突發(fā)性環(huán)境污染事故的應(yīng)急監(jiān)測的多個環(huán)節(jié)的周期管理，如項目接警、啟動準(zhǔn)備、現(xiàn)場監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析報送、跟蹤監(jiān)測。思考對應(yīng)各個環(huán)節(jié)系統(tǒng)主要業(yè)務(wù)需求如下。

5.1數(shù)據(jù)庫的建立

化學(xué)危險品環(huán)境污染事故應(yīng)急監(jiān)測方法，污染源相關(guān)信息，應(yīng)急監(jiān)測人員信息與儀器、車輛信息等關(guān)系型數(shù)據(jù)儲備。

5.2決策系統(tǒng)實現(xiàn)快速指揮

首先確定污染物的相關(guān)性質(zhì)（物理、化學(xué)、毒性等）、決策用何種監(jiān)測技術(shù)、迅速找到分析方法、及時采用防護(hù)措施、做好泄漏處理措施、確定最優(yōu)行車路線等一系列流程，及時為應(yīng)急指揮提供有效數(shù)據(jù)支撐以及決策依據(jù)。

5.3數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析以及輸出

實際監(jiān)測點(diǎn)位的地理位置和監(jiān)測結(jié)果輸入到信息系統(tǒng)后，運(yùn)用CIS空間分析，再次預(yù)測污染物的擴(kuò)散范圍，以便及時調(diào)整救援方案和人員撤離方案，通過不斷地增添新監(jiān)測統(tǒng)計數(shù)據(jù)，實現(xiàn)環(huán)境變化情況的動態(tài)查詢，對于監(jiān)測結(jié)果內(nèi)容的輸出必須做到規(guī)范化。

5.4突發(fā)污染事故跟蹤監(jiān)測

如何對環(huán)境污染事故后續(xù)影響進(jìn)行合理評估，以及對預(yù)測工作提供技術(shù)支持，是非常需要事故結(jié)束后跟蹤監(jiān)測工作的。

5.5平戰(zhàn)結(jié)合原則的實現(xiàn)

本系統(tǒng)建設(shè)的一個重要方面是要充分考慮未發(fā)生環(huán)境污染事故的時候，系統(tǒng)如何進(jìn)行日常管理，以及如何減少資源消耗，滿足基本功能同時提高系統(tǒng)使用率以及提高投資收益。畢竟突發(fā)環(huán)境污染事故發(fā)生的概率低，提高監(jiān)測站日常業(yè)務(wù)能力的建設(shè)也是資源節(jié)省的突出表現(xiàn)。

5.6系統(tǒng)的維護(hù)工作

數(shù)據(jù)更新頻率以實際情況周期性調(diào)整，確保該系統(tǒng)的持續(xù)適用性。

6突發(fā)性環(huán)境污染事故應(yīng)急監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)體系設(shè)計

環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測管理系統(tǒng)的用戶UI交互接口主要有四個形式，圖表形式，表格形式，地圖形式，向?qū)问?。其中環(huán)境預(yù)報、污染源分布、擴(kuò)散模型、應(yīng)急指揮處理可采用WEB頁面顯示信息來表現(xiàn);危險品查詢、預(yù)警信息、應(yīng)急指揮處理、檔案庫管理可采用表格顯示形式表現(xiàn);環(huán)境預(yù)報、污染源分布、擴(kuò)散模型、應(yīng)急指揮處理、預(yù)警信息可以通過地圖顯示形式表現(xiàn);常態(tài)處理、污染源處理、污染事件處理、應(yīng)急指揮處理、系統(tǒng)、檔案庫管理可采用處理向?qū)Х绞奖憩F(xiàn)。

在設(shè)計之初，筆者考慮到系統(tǒng)應(yīng)該具備兼容多種瀏覽器的能力，以及多種類型數(shù)據(jù)庫均可存儲數(shù)據(jù)的能力，因此，系統(tǒng)采用了模塊化的構(gòu)建方式，將公共庫設(shè)計作為一個封裝庫，利用函數(shù)和接口進(jìn)行封裝，讓系統(tǒng)易于擴(kuò)展和維護(hù)，提高系統(tǒng)的復(fù)用性。從系統(tǒng)邏輯體系架構(gòu)設(shè)計來看，系統(tǒng)設(shè)計了多個層次，系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)如圖1所示。

該系統(tǒng)的軟件和硬件結(jié)構(gòu)不受工作地點(diǎn)限制，只要滿足常規(guī)運(yùn)行條件，配置好瀏覽器配置，不需要再安裝特殊的軟件，只要連接互聯(lián)網(wǎng)即可，系統(tǒng)的更新和維護(hù)工作直接在服務(wù)器上更新即可，擴(kuò)展和更新很方便，用戶端不需要做任何改動，只要更新后刷新訪問即可。

7結(jié)束語

本文分析了開發(fā)突發(fā)性環(huán)境污染事故應(yīng)急監(jiān)測系統(tǒng)的背景、意義和國內(nèi)外現(xiàn)狀，然后從技術(shù)可行性分析角度，提出開發(fā)系統(tǒng)的基本架構(gòu)，為進(jìn)一步設(shè)計開發(fā)系統(tǒng)做好前期準(zhǔn)備工作。

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【通聯(lián)編輯：謝媛媛】

收稿日期：2020-05-08

基金項目：廣西高?？蒲谐鞘杏嬎憷碚撓码妱悠嚦潆娀A(chǔ)設(shè)施選址的算法研究項目（項目編號：2017KY0200）;桂林電子科技大學(xué)研究生教育創(chuàng)新項目學(xué)位與研究生教育改革與發(fā)展專項課題（項目編號：2016XWYJ10，2018XWYJ11）;圖像圖形智能處理重點(diǎn)實驗室研究課題（項目編號：NoGIIP201707）

作者簡介：張強(qiáng)（1982-），男，遼寧遼陽人，桂林市工業(yè)和信息化局一級科員，碩士在讀。