環(huán)境污染物數(shù)據(jù)檢測管理軟件開發(fā)及應(yīng)用

賀峰 王星杰 楊青豐

摘要：該文介紹了一種環(huán)境污染物數(shù)據(jù)管理平臺軟件的開發(fā)及應(yīng)用，該軟件采用B/S架構(gòu)，良好地實現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳、監(jiān)測數(shù)據(jù)檢測、監(jiān)測數(shù)據(jù)展示、監(jiān)測數(shù)據(jù)檢索和監(jiān)測數(shù)據(jù)點(diǎn)位地圖標(biāo)注功能，使用效果良好。

關(guān)鍵詞：污染物數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)檢測平臺

中圖分類號：TP311 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）35-0055-03

近年來隨著城區(qū)工廠向?qū)ｉT的工業(yè)園區(qū)集中遷移以及傳統(tǒng)企業(yè)轉(zhuǎn)產(chǎn)，造成大量工業(yè)用地開始向社會騰退。按國家規(guī)定，騰退土地必須經(jīng)有關(guān)部門環(huán)保檢測合格后才能再次進(jìn)入土地市場流通。常州市是傳統(tǒng)的工業(yè)制造名城，城區(qū)遺留下大量的騰退土地需要進(jìn)行環(huán)保數(shù)據(jù)檢測，工作量大，因此需要開發(fā)一款環(huán)境污染物數(shù)據(jù)管理平臺軟件，通過信息化手段來統(tǒng)一上報監(jiān)測數(shù)據(jù)并對其指標(biāo)進(jìn)行檢測核查，以便追蹤騰退土地的土壤和地下水污染治理情況。

該軟件要求采用B/S（瀏覽器/服務(wù)器）架構(gòu)，支持騰退地塊按時上報土壤和地下水污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)，并根據(jù)相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行檢測、標(biāo)記和統(tǒng)計，并要求將監(jiān)測數(shù)據(jù)所在的地理點(diǎn)位標(biāo)注在可視化電子地圖上。

1 ?總體設(shè)計

軟件運(yùn)用Spring Boot框架構(gòu)建服務(wù)端功能。隨著JavaEE技術(shù)發(fā)展和市場需求的擴(kuò)張，Spring從一個輕量級容器發(fā)展成一個全面支持web應(yīng)用開發(fā)服務(wù)端各項功能的重量級框架，配置復(fù)雜而煩瑣。Spring Boot簡化了Spring應(yīng)用部署和開發(fā)的工作量，是近年來開發(fā)中小型企業(yè)級Java軟件的首選框架。

1.1 ?服務(wù)端設(shè)計

服務(wù)端代碼部署在web應(yīng)用服務(wù)器tomcat上，采用Spring MVC設(shè)計模式進(jìn)行開發(fā)，包含Web Layer（Web層）、Service Layer（服務(wù)層）和Repository Layer（倉庫層）三個邏輯單元。服務(wù)端數(shù)據(jù)庫采用開源Mysql數(shù)據(jù)庫，它易于獲得又性能優(yōu)異，同時兼容標(biāo)準(zhǔn)SQL語句。

1）Web層基于Spring框架設(shè)計了一個Http請求分發(fā)器和攔截器，解析客戶端請求URL，將用戶請求自動映射到服務(wù)層業(yè)務(wù)邏輯函數(shù)進(jìn)行處理，并將服務(wù)層函數(shù)返回的數(shù)據(jù)作為Http響應(yīng)應(yīng)答客戶端。從實際效果來看，web層實現(xiàn)了一個向客戶端提供數(shù)據(jù)操作服務(wù)的Restful API接口，提供包括數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)寫入和數(shù)據(jù)下載等功能。

2）服務(wù)層根據(jù)管理平臺軟件的登錄認(rèn)證、數(shù)據(jù)上傳、數(shù)據(jù)搜索和數(shù)據(jù)下載等功能，設(shè)計了系列業(yè)務(wù)處理函數(shù)來響應(yīng)Web層的請求攔截器的調(diào)用請求。在業(yè)務(wù)處理中，業(yè)務(wù)層還需要調(diào)用倉庫層來輔助完成數(shù)據(jù)庫訪問操作。

3）倉庫層包含映射數(shù)據(jù)庫的系列JavaBeans和數(shù)據(jù)訪問接口，以及用來完成數(shù)據(jù)庫訪問事務(wù)操作的數(shù)據(jù)入庫、數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)刪除的系列函數(shù)。倉庫層隔絕了服務(wù)層對數(shù)據(jù)庫的直接訪問，有利于屏蔽業(yè)務(wù)邏輯變更多數(shù)據(jù)庫帶來的不利影響。

4）數(shù)據(jù)庫采用主從同步配置，從數(shù)據(jù)庫部署在備份服務(wù)器上，這種設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)是可以實時備份數(shù)據(jù)庫，提高數(shù)據(jù)可靠性，確保平臺重要數(shù)據(jù)的安全性;同時若后期訪問量增加，可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步升級為讀寫分離集群，提高數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)并發(fā)能力。

1.2客戶端設(shè)計

軟件客戶端包括系統(tǒng)管理、檢測管理、統(tǒng)計管理和地圖標(biāo)記4個主菜單，每個主菜單對應(yīng)設(shè)計一個HTML主頁面;針對主菜單的二級功能節(jié)點(diǎn)，在HTML主頁面內(nèi)設(shè)計嵌入式標(biāo)簽用于呈現(xiàn)數(shù)據(jù)。軟件大部分?jǐn)?shù)據(jù)呈現(xiàn)均通過數(shù)據(jù)表格顯示，因此基于easyui開發(fā)能簡化前端開發(fā)工作量。

2 系統(tǒng)運(yùn)維功能設(shè)計

2.1 用戶和權(quán)限功能設(shè)計

軟件平臺保管本市重要的土壤環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)數(shù)據(jù)，是政府決策參考的重要依據(jù)，因此根據(jù)數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限設(shè)置平臺用戶的登錄權(quán)限。管理平臺設(shè)置兩類賬號角色：企業(yè)賬號角色和管理賬號角色。企業(yè)賬號只開放數(shù)據(jù)上傳權(quán)限，且每批次數(shù)據(jù)上傳操作，僅保留最后一次操作數(shù)據(jù)。管理賬號開啟所有權(quán)限，包括數(shù)據(jù)上傳、修改、編輯、檢測、統(tǒng)計、刪除和地圖檢索功能;企業(yè)賬號還具備賬戶管理和系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理功能。

如圖2所示，用戶在登錄界面輸入用戶名和密碼，使用對稱加密算法AES/ECB/PKCS5Padding加密后發(fā)送服務(wù)器，經(jīng)服務(wù)端攔截、映射、解析和驗證成功后，向該用戶分配具體角色，根據(jù)角色生成該用戶的功能菜單，同時將該用戶網(wǎng)頁重定向到管理平臺首頁并動態(tài)加載功能菜單，完成用戶登錄認(rèn)證流程。

2.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

平臺軟件按國家對土壤和地下水環(huán)保監(jiān)測的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，記錄106項地下水污染物分級檢測標(biāo)準(zhǔn)和85項土壤污染物分級檢測標(biāo)準(zhǔn)，同時通過“CAS編號管理”記錄上述191項受監(jiān)測化合物的CAS碼，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，該碼可用作化合物的檢索和文獻(xiàn)識別。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是管理平臺執(zhí)行數(shù)據(jù)檢測和檢索的標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)導(dǎo)入的數(shù)據(jù)不允許管理員修改。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫表設(shè)計遵循數(shù)據(jù)庫設(shè)計第3范式，設(shè)置索引列作為主鍵。CAS編號管理模塊以及土壤和地下水標(biāo)準(zhǔn)管理模塊的數(shù)據(jù)庫表設(shè)計如下：

3 ?系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能設(shè)計

3.1 ?數(shù)據(jù)檢測與統(tǒng)計

平臺軟件提供的最重要功能是數(shù)據(jù)導(dǎo)入、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和數(shù)據(jù)檢測功能，完成檢測后的數(shù)據(jù)，能標(biāo)識達(dá)標(biāo)數(shù)據(jù)、超標(biāo)數(shù)據(jù)和未規(guī)定指標(biāo)數(shù)據(jù)，輔助管理單位決策參考。

1）數(shù)據(jù)導(dǎo)入功能。企業(yè)賬號用戶登錄后，可以從首頁下載導(dǎo)入模板、CAS字典和操作手冊，參考CAS字典將地塊的檢測數(shù)據(jù)編輯到導(dǎo)入模板中，按操作手冊指引，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入平臺。如果填寫的檢測數(shù)據(jù)不符合平臺規(guī)范，軟件會提示具體錯誤信息。導(dǎo)入后，企業(yè)賬號用戶能查看到自己導(dǎo)入的數(shù)據(jù)，如果發(fā)現(xiàn)道路的數(shù)據(jù)有誤，可以修改后再次導(dǎo)入，同一批次的導(dǎo)入數(shù)據(jù)，系統(tǒng)只保存最后一次導(dǎo)入的數(shù)據(jù)。

2）數(shù)據(jù)檢測功能。由于導(dǎo)入數(shù)據(jù)量較大，高峰期每天導(dǎo)入數(shù)據(jù)達(dá)數(shù)百萬條。軟件平臺設(shè)置后臺定時任務(wù)，每天凌晨零點(diǎn)自動開啟數(shù)據(jù)檢測任務(wù)，使用系統(tǒng)管理員設(shè)定的土壤和地下水檢測標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對當(dāng)天導(dǎo)入的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測。在緊急情況下，管理賬號用戶也可以臨時手動啟動檢測任務(wù)，對剛導(dǎo)入的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測。檢測后，通過檢測的數(shù)據(jù)不做標(biāo)記，超標(biāo)數(shù)據(jù)用藍(lán)色底色高亮顯示;若導(dǎo)入的化合物指標(biāo)參數(shù)尚無明確標(biāo)準(zhǔn)，該行數(shù)據(jù)用灰色底色高亮顯示。

3）數(shù)據(jù)搜索功能。管理平臺提供豐富的搜索功能，管理賬戶可以根據(jù)地塊名稱、地塊屬性、導(dǎo)入時間、CAS碼或檢測項名稱等數(shù)十個指標(biāo)項，搜索指定的數(shù)據(jù)。

4）數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能。為方便掌握各地塊檢測數(shù)據(jù)導(dǎo)入情況，平臺軟件提供導(dǎo)入批次統(tǒng)計功能，針對各地塊各批次的導(dǎo)入時間進(jìn)行記錄和匯總，有利于督察各地塊按時導(dǎo)入監(jiān)測數(shù)據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)點(diǎn)位標(biāo)記

土壤或地下水的取樣地點(diǎn)的經(jīng)緯度信息是經(jīng)過管理單位審核的，用戶導(dǎo)入的土壤或地下水的化合物監(jiān)測數(shù)據(jù)中包含取樣點(diǎn)的地理信息數(shù)據(jù)，平臺軟件將所有地塊的監(jiān)測數(shù)據(jù)點(diǎn)位信息標(biāo)記在地圖上，管理賬號用戶可以通過地圖來直觀觀測各地塊上報監(jiān)測數(shù)據(jù)點(diǎn)位的正確性。

管理平臺使用國家地理信息服務(wù)平臺提供的“天地圖”應(yīng)用，應(yīng)用天地圖網(wǎng)頁API接口，將天地圖嵌入客戶端網(wǎng)頁界面，提供地形混合圖、地形圖、衛(wèi)星混合圖、地圖和衛(wèi)星圖等多種地圖模型供用戶選擇。網(wǎng)頁根據(jù)用戶選擇的具體地塊，自動調(diào)用服務(wù)端Restful API接口，讀取該地塊所有監(jiān)測數(shù)據(jù)的點(diǎn)位信息，通過天地圖API實時標(biāo)記在地圖上。客戶端網(wǎng)頁還為每個顯示的地圖點(diǎn)位設(shè)置了標(biāo)簽，當(dāng)鼠標(biāo)點(diǎn)擊該點(diǎn)位時，會顯示該點(diǎn)位的地塊名稱、地位屬性和點(diǎn)位名稱等信息，點(diǎn)擊標(biāo)簽中的點(diǎn)位名稱編號，還可以打開詳情界面，查看該點(diǎn)位上傳的監(jiān)測數(shù)據(jù)信息。

4 ?實際應(yīng)用

4.1 ?系統(tǒng)管理功能

如圖4所示，系統(tǒng)管理菜單下提供地下水標(biāo)準(zhǔn)管理、土壤標(biāo)準(zhǔn)管理、CAS編號管理和用戶管理4個功能子菜單，這些功能產(chǎn)生了平臺基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和用于維持平臺正常運(yùn)行。

4.2 檢測管理功能

如圖5所示，檢測功能菜單下提供地下水檢測管理和土壤檢測管理兩個功能子菜單，在子菜單工作標(biāo)簽頁內(nèi)包含數(shù)據(jù)搜索、數(shù)據(jù)編輯和數(shù)據(jù)展示3個功能區(qū)域。

4.3 地圖標(biāo)記功能

如圖6所示，地圖標(biāo)記菜單下提供土壤地圖標(biāo)記和地下水地圖標(biāo)記兩個功能子菜單，在子菜單工作標(biāo)簽頁內(nèi)，包括地塊搜索選擇、地圖模式選擇和點(diǎn)位信息展示3個嵌入功能，豐富了用戶的使用體驗。

5 結(jié)束語

本文系統(tǒng)介紹了用于土壤和地下水污染物監(jiān)測數(shù)據(jù)上報和檢測管理平臺軟件的開發(fā)及應(yīng)用，該軟件工作在服務(wù)端/瀏覽器模式下，服務(wù)端基于Spring Boot軟件框架進(jìn)行開發(fā)和部署，并采用mysql部署主從同步數(shù)據(jù)庫集群;客戶端基于easyui框架開發(fā)自適應(yīng)HTML網(wǎng)頁。軟件平臺良好地實現(xiàn)了數(shù)據(jù)上傳、數(shù)據(jù)檢測、數(shù)據(jù)展示、數(shù)據(jù)檢索和數(shù)據(jù)點(diǎn)位地圖標(biāo)注功能。

參考文獻(xiàn)：

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