環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)研究

徐小蘭

（遼陽市環(huán)境保護(hù)宣教信息中心遼寧遼陽111000）

環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)研究

徐小蘭

（遼陽市環(huán)境保護(hù)宣教信息中心遼寧遼陽111000）

一個(gè)完整的LIMS系統(tǒng)必需包九大層面，其核心為樣件管理系統(tǒng)，向外延伸為八個(gè)系統(tǒng)，分別是管理審查系統(tǒng)、藥品管理系統(tǒng)、矯正管理系統(tǒng)、接單派工系統(tǒng)、數(shù)據(jù)報(bào)表管理系統(tǒng)、文件管理系統(tǒng)、儀器設(shè)備管理系統(tǒng)及儀器設(shè)備聯(lián)機(jī)系統(tǒng)。但其中最重要的部份為中間層的三大系統(tǒng)接單派工系統(tǒng)、樣件管理系統(tǒng)及數(shù)據(jù)報(bào)表管理系統(tǒng)，本研究將針對(duì)這中間層三大系統(tǒng)為核心，以Web-based為基礎(chǔ)架構(gòu)成環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)。

環(huán)境；監(jiān)測；信息；管理；研究

1　系統(tǒng)設(shè)計(jì)與子系統(tǒng)功能

環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)所示，使用者所操作的一切行為都是透過環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)來進(jìn)行運(yùn)作，此系統(tǒng)所提供的服務(wù)除了滿足基本的環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)的基本功能外，還有遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)及跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換。

環(huán)境檢測信息管理系統(tǒng)為了達(dá)到層層把關(guān)，嚴(yán)格要求，除了讓案件必需經(jīng)過每個(gè)工作流程才能根據(jù)工作結(jié)果產(chǎn)生數(shù)據(jù)外，在每個(gè)重要工作結(jié)束后都必需再經(jīng)由主管確認(rèn)才能進(jìn)入到下一個(gè)工作流程。在采樣、分析及品保里，如果沒有通過審核，就不能進(jìn)入下一個(gè)流程。

2　采樣子系統(tǒng)

2.1軟件架構(gòu)

目前實(shí)驗(yàn)室作業(yè)流程是當(dāng)主管分派工作給采樣人員時(shí)，采樣人員就必須填寫好數(shù)據(jù)表格，依照表格上的工作數(shù)據(jù)出去工作，其工作內(nèi)容分為樣品采集及數(shù)據(jù)檢測兩部份。

樣品采樣是指樣品無法當(dāng)場檢測出結(jié)果，必須帶回實(shí)驗(yàn)室分析才能得到進(jìn)一步的資料，因此采樣人員只是負(fù)責(zé)采集樣品帶回實(shí)驗(yàn)室。

數(shù)據(jù)檢測是指使用儀器即可在采樣現(xiàn)場取得所需要的數(shù)據(jù)，因此采樣人員在現(xiàn)在取得數(shù)據(jù)后必須記錄下來帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行進(jìn)一步的評(píng)估。

基于以上的作業(yè)流程，我們將采樣系統(tǒng)劃分為下面幾個(gè)主要功能：(1)采樣派工：針對(duì)尚未派工的案件進(jìn)行采樣派工，以及針對(duì)已派工案件查詢工作進(jìn)度。(2)樣品編碼：采樣人員依據(jù)樣品采集狀況進(jìn)行樣品編號(hào)調(diào)整及制作。如采樣人員必須采集4000cc的河川水，但實(shí)驗(yàn)室目前只剩2000cc體積的瓶子，那么就必須采集兩次，產(chǎn)生兩個(gè)樣品編碼。(3)窗體下載：打印采樣人員工作列表、樣品管制列表及樣品記錄清單等。(4)使用設(shè)備登錄：采樣人員必須設(shè)定此次采樣需要使用到哪些設(shè)備。(5)數(shù)據(jù)檢視：采樣人員現(xiàn)場取得數(shù)據(jù)后必須登錄系統(tǒng)儲(chǔ)存，以產(chǎn)生報(bào)表。

3　分析及品保審核子系統(tǒng)

3.1軟件架構(gòu)

3.1.1分析派工：主管將分析工作分派給分析人員。

3.1.2運(yùn)算表管理：負(fù)責(zé)管理分析公式，讓分析人員在公式的選用及制定上更加容易，并且利用運(yùn)算表計(jì)算公式，可讓使用者節(jié)省了計(jì)算復(fù)雜公式的時(shí)間及產(chǎn)生的錯(cuò)誤。

3.1.3數(shù)據(jù)管理：分析結(jié)數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)儲(chǔ)存，分析主管在檢視過數(shù)據(jù)沒有問題后即可讓該案件進(jìn)入品保皆段。

3.1.4品保確認(rèn)：品保人員確認(rèn)品保數(shù)據(jù)是否有問題并將品保數(shù)據(jù)加進(jìn)管制圖，再檢視管制圖是否異常。如異常則重新分析。

4　WSN包含下列組件組成

4.1NODE

負(fù)責(zé)監(jiān)測周遭環(huán)境狀態(tài)取得數(shù)據(jù)或?qū)x器所測得的模擬訊號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字訊號(hào)并將數(shù)據(jù)或訊號(hào)傳送至GATEWAY。傳送的資訊包含NODE的型號(hào)、種類、NODE所量的溫度與濕度和NODE主要的量測數(shù)值。

4.2GATWAY

負(fù)責(zé)收集NODE的信息，并透過GATEWAY的無線模組將信息轉(zhuǎn)送至遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)器。每個(gè)GATEWAY可以同時(shí)接收多個(gè)NODE的數(shù)據(jù)，但一次只能傳送兩筆NODE的數(shù)據(jù)。

4.3數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)器

專門接收GATEWAY傳送過來的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)分析出正確數(shù)據(jù)，由于此時(shí)GATEWAY傳送過來的結(jié)果是NODE所量測的數(shù)字，因此服務(wù)器會(huì)根據(jù)每個(gè)儀器的校正結(jié)果轉(zhuǎn)換成正確單位的數(shù)值。服務(wù)器在分析完數(shù)據(jù)后便會(huì)將數(shù)據(jù)傳送至后臺(tái)資料庫儲(chǔ)存。

GATEWAY傳送到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)器的數(shù)據(jù)是經(jīng)由儀器的模擬訊號(hào)轉(zhuǎn)換所得到的數(shù)字訊號(hào)，因此訊號(hào)會(huì)有突波的情況，本研究使用移動(dòng)平均法來進(jìn)行波形的調(diào)整，使信號(hào)經(jīng)過平滑后不會(huì)有突波的狀況出現(xiàn)，照成資料的誤判。移動(dòng)平均法為眾多低通濾波器其中之一，可將信號(hào)中較高頻的成分濾除，本研究可讓使用者決定采用幾點(diǎn)平均，x表示輸入，y表示輸出，若以n表示當(dāng)下取樣點(diǎn)，輸出y[n]與x[n]及后幾次取樣點(diǎn)有關(guān)，在n點(diǎn)時(shí)移動(dòng)平均的表示式為(4.X)，其中15為移動(dòng)窗口大小，經(jīng)過此運(yùn)算后，即可有效平緩訊號(hào)，確保不會(huì)干擾計(jì)算濃度之結(jié)果。

利用移動(dòng)平均法取得數(shù)值后，使用牛頓DD算法進(jìn)行數(shù)據(jù)校正，以pH檢測儀為例，目前是以pH4和pH7的標(biāo)準(zhǔn)液來進(jìn)行校正，利用檢測儀所測得的pH4和pH7檢測值來計(jì)算線性方程式，計(jì)算方式為使用牛頓DD內(nèi)插法求得pH4和pH7間的直線方程序，越多的標(biāo)準(zhǔn)液越能更準(zhǔn)確的計(jì)算出其線性方程式。在公式(2)和公式(3)中xk代表標(biāo)準(zhǔn)液的檢測值，f(xk)代表標(biāo)準(zhǔn)液之pH值。

采樣人員在采樣現(xiàn)場布置完設(shè)備后，SENSOPNODE就開始監(jiān)測周圍的環(huán)境，NODE會(huì)將量測所得到的數(shù)據(jù)傳送至GATEWAY，GATEWAY再將所收集到的NODE信息透過無線網(wǎng)絡(luò)傳送至數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成有效的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成功后再將數(shù)據(jù)送回環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)儲(chǔ)存。

5　結(jié)語

目前實(shí)驗(yàn)室的采樣人員作業(yè)方式是帶著儀器到采樣現(xiàn)場進(jìn)行檢測作業(yè)，再將檢測所得到的數(shù)據(jù)記錄下來帶回實(shí)驗(yàn)室。但這樣子的作業(yè)方式有很不便的地方，不僅缺乏實(shí)時(shí)性，同時(shí)不易于長期監(jiān)控。可以利用WSN的技術(shù)來達(dá)成對(duì)環(huán)境的監(jiān)測。

[1]趙莉謙.實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)的建立[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2008(27).