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1水質預警數字化管理系統總體設計思路

針對新疆部隊飲用水的水源特點及保障水質的要求，構建監測、預警、分析、應急于一體的水源水質監測預警管理信息系統。水質管理系統由一個中心監測站和若干個固定監測子站組成（如圖1所示），水質檢測結果的數據由各個監測子站將水質檢測結果錄入系統，基于106項水質國標在線監測與實時技術，全面提升飲用水水源水質預警水平及應急管理，做到集中管控、實時預警、提前治理。系統采用網絡地理信息系統（WebGIS）平臺的開發模式，以GIS為載體建立水源點信息及地理位置數據庫，然后與水質狀態和中心預警模型連接起來，將實時分析結果展示在GIS中。本文中的水質預警系統基于ArcGISServer、Flash等軟件開發平臺完成，是集數據庫、評價、預測、預警、圖形等功能于一體的地理信息系統。

2數字化管理系統的功能模塊及整體設計與開發

水質預警管理系統采用B/S與C/S結合的系統架構進行系統設計，以Oracle數據庫作為服務端，利用PowerBuilder9.0開發客戶端程序，包括監測、分析、預警、綜合管理等功能模塊。

2.1功能模塊

2.1.1短信應用平臺數據模塊（可擴展）

系統采用當前主流的短信應用平臺技術，使系統交互性更強，脫離傳統的系統運行模式，擺脫沒有計算機或網絡無法使用系統的情況。該模塊允許用戶通過短信方式與數據中心交互提交指標數據，使中心監控站的管理人員無需長時間查看系統是否有預警。一旦數據分析有預警情況發生，可直接以短信形式將預警內容發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警的詳細信息。

2.1.2數據中心模塊（可擴展）

該模塊是系統中的主要模塊之一，負責實時監控分析監測子站上傳的水質檢測數據，實時發出預警，并能提供數據緩存服務（指標數據與MapInfo地圖數據），提高Web窗體模塊的響應速度。

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）重點指標快速查詢。系統可對用戶關心的重點指標進行提前設置，使用該功能可快速查詢系統設置中標記的重點指標數據。（2）自定義查詢。提供自定義指標查詢功能。（3）報表生成與導出。可根據日期、地區等條件對檢測結果生成各種圖表，例如柱狀圖、曲線圖、餅狀圖等，并提供導出功能。（4）指標預警地圖展示。根據系統中預定的國家規定飲用水指標閾值對各個水源傳來的水源檢測結果進行指標檢測，檢測到不合格水質時，將通過MapInfo地圖直觀地展示水源位置、超標項等預警信息。

2.1.3.3錄入模塊

（1）指標錄入。各個監測子站將采樣時間、采樣地點、水質各項指標的檢測結果通過該功能上傳給系統。（2）設備文件批量導入。可使用系統指定的模板對水源水質檢測結果進行批量導入。

2.1.3.4設置模塊

（1）用戶管理。提供用戶新增、維護、權限分配等設置功能。（2）權限管理。提供權限的新增、修改、刪除功能。（3）指標管理。主要針對國家規定的生活飲用水衛生標準中的各個指標的管理，可對指標進行新增、刪除、修改等功能。（4）數據備份與恢復。提供數據庫備份與恢復功能。

2.2系統設計與開發

2.2.1系統架構

系統采用3層架構形式，層與層之間的調用由特定功能模塊調用實現，各類信息由各個特定的接口實現。（1）表現層。即Web端，基于客戶端Flash表現形式實現空間數據與屬性數據的關聯，以圖一體化形式為用戶提供豐富化的可視化操作界面。為了保證表現層的簡易性、靈活性、可擴展性等特點，系統借助ArcGISAPIforFlex和Framework框架來設計實現，以此來創建比傳統WebGIS更智能、更具交互性的客戶端。（2）服務層。作為整個框架的核心，提供GIS地圖服務和各種數據服務。主要負責處理用戶從客戶端發來的各種請求，并根據類型作出相應的響應。ArcGISServer作為GIS應用服務器的核心組件，為客戶端提供在線地圖服務，并通過空間數據引擎連接空間數據庫。基于.NET的Web應用服務器提供系統運行數據服務，用于客戶端與后臺進行業務數據交互，包括水質在線監測數據模塊和預警模塊的數據傳輸都是由Web服務器實現的。服務層可對短信應用平臺支持擴展接口。（3）數據層。主要包括空間數據引擎ArcCatalog以及數據庫Oracle，主要功能是為水質預警系統提供數據支持。數據庫模塊包括實時監測水質、水源點空間分布及水質標準。系統檢測指標包括色度、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、細菌總數、大腸菌群等常用指標。

2.2.2公共類設計

公共類及接口主要是對應用系統的通用方法進行抽象，實現應用系統的一些基礎功能，為各子系統提供部分可供調用的基本方法和接口，有效地實現代碼的重用，保證整體的一致性。同時，各子系統在此基礎上，可以依據各模塊內部的業務邏輯對基本方法和接口進行組合和擴展，以實現各模塊特有的業務功能。公共類主要有數據訪問類、統計圖表類、圖層控制類、目錄管理類、數據處理類等。各類的設計如下：（1）數據訪問類。此類主要實現與Oracle數據庫的交互，實現的功能包括屬性數據庫的查詢、添加、刪除以及更新，空間數據庫的查詢、添加、刪除、數據檢測等操作，并通過函數的重載來實現不同輸入參數情況下功能的實現，以增加系統實現過程中的靈活性。通過此類的封裝可為其他模塊提供更加方便的實現函數。（2）統計圖表類。此類主要是對由屬性或業務數據產生各類統計圖表的功能進行封裝，實現各類統計圖表的繪制功能，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模塊提供各類統計圖表的實現方法。（3）圖層控制類。此類主要是對矢量圖層的相關操作進行封裝，實現圖層加載、圖層卸載、圖層可見與否等的控制以及圖層控制樹的動態加載及實現。此類的封裝可為其他模塊實現圖層控制子模塊的實現方法以及對圖層的基本操作方法。（4）目錄管理類。此類主要是對應用系統中可能涉及到的各類對象的管理方法進行封裝，包括組的創建、刪除，圖層狀態的獲取、設置以及初始化需要涉及到的相關操作。通過此類的封裝可為其他模塊提供更加簡便的操作。（5）數據處理類。此類主要是對數據的處理進行封裝，包括原始數據的讀取與解析、數據的轉換等主要功能。針對各種指標采集或動態地對數據進行分析和轉換，為相關模塊提供統一的方法。

3核心預警模塊

水質預警模塊是整個系統的核心部分。水源點傳感器采集后的數據通過上傳至服務中心，中心對接收的數據進行提取、分類與處理，將數據存儲到指標記錄庫中，并從指標閾值庫中讀取閾值與數據進行對比，如超出閾值，則預警信息。

4系統實現

傳統的地理信息系統的計算管理模式是集中式的，信息的流動范圍有限。系統處于相對封閉和孤立的狀態，普遍存在嚴重的“信息孤島”問題，即每個子系統之間是獨立的，不能有效地進行信息交換和共享，很難隨著業務范圍的增加而線性擴充，不能適應空間數據的爆炸性增長及其分布、動態更新的要求。WebGIS是一項應用Internet技術來擴展和完善傳統地理信息系統的新技術，是在GIS中嵌入HTTP和TCP/IP標準的綜合應用技術體系。利用Internet在Web上空間數據，為用戶提供空間數據的瀏覽、查詢、分析等功能，已成為GIS發展的必然趨勢。GIS的圖形處理功能能夠將城市管網和監測點的信息圖文并茂、準確、快速地顯示在屏幕中，使人清楚直觀地了解水源水質的現狀，并可根據需要定制輸出各種專題圖。數據庫技術的運用，使得存儲和管理海量的監測數據十分便捷安全。管網的水力水質模擬基于良好的水力水質模型，是預警系統關鍵的部分，利用其模擬分析可全面了解管網的運行狀況。該系統基于C/S架構，通過遍布全區基層連隊的全軍政工網或綜合信息網對水質監測實時信息進行集中監控管理，實時上傳并分析水源檢測結果。對超標結果通過基于MapInfo地圖的WebGIS實時預警，直觀顯示超標情況和地理位置，并且可采用當前主流的短信應用平臺技術，擺脫沒有計算機或網絡無法使用系統的情況。強大的數據緩存服務可對繁多的水源檢測指標數據和MapInfo地圖數據實時緩存，使系統響應速度更快、使用更流暢。

5結語

部隊水源水質預警系統是一項保障公共安全和社會穩定的新方法、新手段，是一項結合了在線監測技術、信息系統技術、預警技術和城市應急保障體系的復雜工程。目前，新疆部隊水源水質預警系統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:新疆軍區疾病預防控制中心 新疆軍區機關門診部