环境监测信息系统总体设计方案.doc

1、环境保护信息系统总体设计方案环境监测信息系统总体设计方案- 1 -目录环境监测信息系统总体设计方案 -错误 ! 未定义书签。1引言 - 5 -1.1设计思想 -5-1.2设计背景 -5-1.3参考文献 -6-2系统概述 - 6 -2.1系统设计原则 -6-2.2系统目标与运行环境 -7-2.3需求分析 -8-3系统总体设计 - 10-3.1 系统物理结构 - 11-3.1.1系统流程图 - 11-3.1.2技术要求 - 13-3.1.3系统体系结构 - 14-3.2子系统功能描述及实现 -14 -3.2.1系统总体结构 - 14-3.2.2子系统结构 - 14-3.3各子系统功能模块的实现 -

2、21 -3.3.1信息输入模块 - 21-3.3.2信息修改模块 - 21-3.3.3信息查询功能 - 21-3.3.4信息分析功能 - 22-3.3.5信息输出功能 - 22-3.3.6其它功能 - 22-3.4 软件结构图 - 24-3.4.1 应用软件的设计思想 - 24-3.4.2 软件系统总体架构 -25-4开发过程 - -26-4.1 系统开发环境 -26 -4.2 总体进度计划 -26 -4.3 经费预算 -27-5软件设计标准 -27 -5.1用户界面 - -27 -5.2硬件接口 - -28 -5.3 系统架构-28 -5.3.1 B/S/D架构的优势 -29 -5.3.2B

3、/S/D架构的 Web应用解决方案的优势 - -30 -5.3.3B/S/D结构中各部分的分工 - -32 -6 关键技术介绍 -36-6.1基于 B/S/D 三层体系结构的运行环境 -36 -6.2数据后台 M SQL的技术特点 -37-Y6.2.1MySQL的定义 - 37-6.2.2主要特征-38-6.2.3稳定性要求 -39-6.3J技术的应用 -40 -AVA6.3.1Servlet技术灵活的服务器端应用程序 -40-6.3.2Java Beans技术组件开发概念 -44-6.4采用基于构件的面向对象的设计方法 -45 -6.5开发工具 -46 -6.6局域网总体设计方案 -46 -

4、6.6.1网络设计原则 -46-6.6.3网络拓扑结构 -47-6.6.4网络设备的选型 -47-6.6.5路由器配置 -48-6.6.6交换机配置 -51-6.6.7 Internet防火墙和系统安全设计 -57-6.6.8防火墙 -58-6.6.9病毒防护系统 -61-6.6.10服务器系统概述 -61-6.6.11整体方案设计说明 -66-6.6.12主要设备一览表 -67-7项目管理和质量保证体系 -68-7.1项目管理 -68 -7.2系统开发与实施控制 -73 -8数据结构与设计 -81-8.1 数据结构 -81-8.2数据设计 -82 -8.2.1数据结构设计 -82-8.2.2

5、数据库设计 -82-8.3数据字典 -82 -8.3.1数据流词条描述 -82-8.3.2逻辑结构 -83-8.3.3 数据库组成 -84-8.4 系统安全 -86-8.4.1系统安全 -86 -8.4.2数据安全 -87 -8.4.3后备与恢复 -87 -8.4.4出错处理 -88 -9 应用系统安装、测试和验收 -89 -9.1安装 -89 -9.1.1安装调试计划 -89 -9.1.2注意事项 - -89 -9.1.3安装调试报告 -89 -9.2测试 -90 -9.2.1测试目的 - -90 -9.2.2测试组织 - -90 -9.2.3测试方法 - -90 -9.2.4测试内容 -

6、-90 -9.2.5测试报告 - -91 -9.3 验收-91 -9.3.1文档验收 - -92 -9.3.2应用系统软件的验收 - -92 -9.3.3验收报告 - -93 -9.3.4需提交用户的文档 -93-9.3.5项目验收方式与依据 -93-10培训计划 -93-10.1培训目标 -93 -10.2培训内容 -94 -10.3培训方式 -94 -10.4培训地点 -94 -10.5培训计划 -94 -11售后服务和技术支持体系 -95-11.1终身维护 -95 -11.2快速响应的能力 -96 -引言1.1 设计思想首先将其定位为 “GIS应用系统”。本系统不是一个简单的 GIS系统

7、，系统不但包括环境监测的各个业务系统，还包括电子化文档流、任务流程管理控制等不同的管理功能。其次，业务的可控性目标将贯穿整个系统，这是区别于一般 GIS 应用系统的特点之一。 许多 GIS应用系统简而言之仅仅是一个空间分析并提出决策的系统， 需大量的现成数据支撑。 而该环境监测信息系统具备了实时监测并把记录存储在数据库中的功能， 可以实时进行数据的分析并提出决策。第三，系统具有完善的质量体系程序文件作为依据， 因而具有业务的规范性。1.2 设计背景目前，国内许多环保机构在进行环境质量分析时主要依赖图纸；即便使用管理信息系统也只是面对空间对象的属性数据， 这导致了空间信息与属性数据的分离， 造成

8、了分析和管理上的不便， 增加了工作的冗余量。因此，建立一个支持环境监测信息管理和分析的地理信息系统是环境监测部门信息化管理的必然发展趋势。 一些国家已经在这方面取得了一定的成果， 利用地理信息系统强大的空间分析、 空间查询以及空间数据管理功能提高环境监测工作的工作质量和工作效率。国内的环保部门和相关研究人员也已经意识到并开始着手建立有效的环境监测信息系统。1.3 参考文献1 GBT 18578-2001 城市地理信息系统设计规范国家标准2 国家空间数据基础设施的标准与规范3 国家基础地理信息系统元数据标准（草案）4 工程地理信息系统软件通用标准 (中华人民共和国国家标准 )5 地理信息国家标准

9、手册2 系统概述2.1 系统设计原则本项目的设计以需求为导向， 尽量收集用户的要求， 采用构件的设计思想，便于系统功能的重组和扩充。系统采用“总体规划、分步实施”的策略，第一步完成通用控制页面的设计，接下来完成常用的后台服务程序的开发， 最终达到实现质量体系的目标。 为保障项目的各项性能，本项目在设计和实施过程中应遵循如下的原则：实用性：充分考虑到环境监测管理与决策的实际需要， 设计方案留有一定的余地，即在设计中构造明晰的体系结构，便于更改；完全根据实践进行软件设计，达到实用的目的。可扩充性：采用面向对象的设计思想和开发技术以及组件设计思想，保证在用户的需求发生变化和增加时， 使系统的修改量减

10、到最小。开放性：由于本系统涉及许多硬件设备和外部应用软件， 为了更好地和各种硬件设备和应用软件接口， 在设计时，应提供主要的接口标准。标准化：在系统总体规划设计中，所有软、硬件产品的选择必须选择符合开放性和国际标准化的产品和技术；在应用软件开发中， 必须遵循总体组制定的各项规范和要求，还要接受公司的质量保证部的监控。安全与保密：系统设计时应充分考虑系统的安全，提供备份的功能，保证当系统出现硬件或软件的故障时，能进行恢复；另外，应对用户进行权限管理，保证信息的安全。以数据为中心： 本项目采用以主题数据库为中心的设计思想， 首先把本项目的主题数据库设计出来， 再在此基础上开发各种应用。 由于主题数

11、据库是项目的基本信息资源，它具有很好的不变性和稳定性，相对独立与具体的应用，当用户的需求发生变化时，使修改量减到最小。2.2 系统目标与运行环境2.2.1系统目标环境监测信息系统的目标是用计算机对影响环境状况的各种要素进行分析，而且能通过污染源、监测点的详细资料，对整体环境的状况进行分析、 监测，使环境管理部门从日常繁重的图数查询和手工分析、制图的工作中解脱出来， 使管理者有充裕的时间去进行环境污染源的监督、查处、环境监测计划的实施意见环境规划的制度等工作。2.2.2运行环境服务器：CPU：4 核 3.0G 以上内存： 4G硬盘： 500G以上网络： 100M /1000M Ethenet客户

12、机：CPU：2 核 2.0G 以上内存： 1000M以上硬盘： 300G以上操作系统： Windows系列之一浏览器： IE7.0 以上版本网络： 100M /1000M Ethenet操作系统： Windows vista/7WEB服务： IIS5.0数据库： My SQL2.3需求分析2.3.1功能需求在环境监测信息系统中， 主要有地图操作、 地图编辑、专题制图、数据输出、空间查询、空间分析等功能。功能分析如下：（1）地图操作：可对地图进行任意放大、缩小、漫游、复位等操作，并可通过鹰眼定位显示区域。并且可以进行图上测量，用户根据需要可在电子地图上量算任意两点间的距离或任意区域的面积。（ 2

13、）地图编辑：可在电子地图上对新点位信息进行增加、删除、修改、存储操作，属性数据保存在后台数据库内。（ 3）专题制图：图件可以以任何地点为中心，比例尺任意，使用突出效果的特殊字符有效地显示所选择的信息。 例如，可以制作质量功能区划，酸沉降临界负荷分布，环境背景，污染源分布等环境专题地图。（ 4）数据输出：可生成布局窗口：包括各专题图层的输出、查询和统计结果的图层和表格输出。并可将已生成图转换其他文件格式。表格可以另存为文本格式。（ 5）空间查询：可以进行空间图形与属性的相互查询，点击地图图层上的点、线、面各要素可弹出其属性信息表，并可以选取希望列出的属性信息库字段。输入数据库字段（精确及模糊）可

14、在地图上显示查询结果。对点、线、面要素周边地区进行查询。对于点：以点为中心的圆形或矩形区域； 对于线：以线性要素为中轴的矩形区域或包括以两端结点为圆心的半圆在内的胶囊型区域； 对于面：与其边界等距离的外环区域。以上各项根据情况可手画或选择数值定义实际距离。2.3.2性能需求（1）系统易操作性所开发的系统应做到操作简单， 尽量使系统操作不受用户对电脑知识水平的限制。（2）系统具有可维护性由于系统涉及的信息比较广，数据库中的数据需定期修改，系统可利用的空间及性能也随之下降， 为了使系统更好地运转， 使用者可以对系统数据及一些简单的功能进行独立的维护及调整。（3）系统具有开放性该系统能够在开放的硬件

15、体系结构中运行， 并且能与其他系统顺利连接，不会因外部系统的不同面要做在量的修改工作。2.3.3数据要求本系统的数据类型多样，根据设计要求需要数据类型主要如下：（ 1）污染源数据以及污染源汇总数据（ 2）各种环境要素的监测数据（ 3）污染物代码、环境标准数据及系统所需的其他数据（ 4）基础地图和环境专题图数据3 系统总体设计环境监测系统将采用通用的开放操作系统和开发平台， 确保该软件的通用性和可扩充性。 考虑到该系统的主要功能是实现对环境质量的管理和对周围环境的保护， 即将环境部门主要日常工作的质量管理活动及实时提出保护决策实现程序化， 并最终设计出完全符合环境部门功能需求的软件。因此，在兼顾

16、系统的稳定性、实用性、可扩充性的情况下，考虑采用成熟的系统体系结构和开发方式保证系统的稳定性；完全依托软件工程的质量体系手册进行各功能模块的设计来保证系统的真正实用性； 同时考虑采用新颖的服务器端编程方法具体实现该系统对主要业务的控制要求以保证软件的可扩充性。环境监测系统将为环保部门对环境的管理的实现提供完整的功能，不仅实现污染源管理、监测数据分析，还将实现总量预测和监督管理的体系化和电子化， 实现任务流的生成和控制以及网上信息发布等。本系统实现了：实现业务管理与监督管理的结合；实现了从监测分析预测的统一平台的管理；实现网络信息发布与实时分析决策的同一性；提供系统的可扩展性， 即保证各种新增业

17、务方便的电子化管理新需求的接口；保证该系统的稳定性要求， 即所有数据集中统一管理在后台数据库中，防止数据的丢失；通过统一的开发平台和通用的开发软件，保证系统的通用性。采用 B/S/D 架构的成熟技术， 可做到兼顾灵活性和稳定性的要求3.1系统物理结构3.1.1系统流程图监测点环境信息库信息分析与处理污染源报告书与决策图表 1环境监测信息管理一层数据流图环境质量报告书分析总 量监测点控制环境信息库环境信息库监测点分析监 督决策管理排污状况报告图表 2环境监测信息管理二层数据流图3.1.2技术要求根据系统定义， 要达到系统目标和功能需求， 本系统必须达到以下技术要求：首先，各部门用户通过计算机网络

18、实现数据的互通和共享， 业务流程规范、合理；其次，多用户数据并发编辑：通过空间数据图层级上锁、属性数据记录级上锁的方式， 获得授权的各部门用户可同时对空间地图数据和属性数据进行建设、 编辑和维护。 其他用户可通过刷新来获取更新的数据，极大提高了数据更新和维护效率；再次，对海量图库的高效管理和模糊查询定位： 系统继承地理信息系统平台的特点，具有强大的空间数据管理能力； 同时能在大面积的底图中迅速的对符合条件的图件进行定位查询， 可浏览该图件的属性和参数； 最后，强大的统计功能和完善的分析能力： 系统能够根据污染源的历年资料进行污染源排序，并可以对污染源资料和监测资料进行分类和统计，以多种统计图的

19、形式进行输出。 同时系统能够提供对包括工业三废和噪音、空气污染在内的各种污染物的分析，提供完整的分析图表，并且实现表格中的监测点和底图位置联动浏览。3.1.3系统体系结构根据系统定义中建立的数据流图，采用自顶向下的设计方法， 逐步建立系统结构。3.2 子系统功能描述及实现3.2.1系统总体结构环保信息系统由四个子系统组成： 污染源管理系统 、监测资料分析系统 、总量控制系统 以及监督管理系统 。3.2.2子系统结构(1) 污染源管理系统污染源信息是环境信息的核心部分。 污染源管理子系统包括污染源信息输入、污染源信息查询、污染源历年统计分析、污染源缓冲分析和等标负荷分析等模块。 本系统利用 GI

20、S 技术将污染源数据库管理系统和图形库管理系统结合， 提供具备空间信息管理、 信息处理和直观表达能力的应用软件。 并且实现污染源信息的编辑和综合查询， 以及环境情况综合分析，为有关的评价、预测、规划等决策提供信息支持。该子系统提供污染源数据导入接口，支持各种标准的数据格式。并且同时与总量控制模块和监督管理模块之间有数据接口，分别向它们提供分析结果。(2) 监测资料分析系统监测资料分析系统不断采集和更新监测资料，并根据监测点资料，对当前区域内造成的环境质量变化进行分析，可以输出各种专题地图和表格。该子系统包括监测点信息输入、监测点信息查询、等值线分析、噪声分析、空气质量周报和水质分析等模块。该子

21、系统也提供各种标准数据接口， 接受外部监测点数据。 同时也提供与总量控制模块之间的接口，向该模块提供分析结果。图3、图 4 为监测系统的定义：生态环境RS监测大气环境水环境GPS定位水资源地面监测GIS基础信息地形人口植被土地利用多源信息融合叠加分析量测分析几何纠正辐射纠正GIS环境信息本底数据库污染数据库时间序列现状评价过程模拟多时相对比水文响应过程质量评价统计分析污染质扩散数据评价位置变化生态响应过程类型变化水循环过程格局变化破坏修复过程历史数据图表 3 监测系统的定义数据、质量实时监测以往监测数据数据规范按专题整理代码整理数据仓库模型数据编码数据质量控制整理、转换历史统计数据中心数据仓库

22、共享查询在线分析数据挖掘地图表达发布图表 4 监测系统的数据传输(3) 总量控制系统通过各种总量控制计算模型， 总量控制系统根据监测点资料和污染源资料分析出当前的环境容量， 工作人员结合企业的实际情况， 提出具体总量控制方案。 该子系统包括水环境容量分析、 大气污染物排放控制和固体废物总量控制及评价系统等模块（见图 5、6、7）。该子系统与其他三个模块之间均有数据接口， 分别用于接收污染源管理模块和监测点分析模块的分析结果， 以及向监督管理模块提供总量控制分析及评价结果。(4) 监督管理系统根据以上三个模块的分析结果， 结合实际情况， 相关工作人员可以利用监督管理系统的帮助向社会提供计划与决策

23、信息。 该子系统包括建设项目、排污申报、行政处罚和行政复议模块。该子系统提供文字编辑、报告模板和工作流等功能。 该子系统与污染源管理模块和总量控制模块之间有数据接口。自然经济社会污染源、水利工程设施监测数据数据库模型库知识库、方法库工程信息、位置、基础工艺、性质、规划、污染种类排放方式、治理措施大气模型地下水模型过程模拟地表水模型生态响应模型噪音模型土壤模型单项指标法影响评价评价方法综合指标法评价指标体系供求平衡法经济因素分析评价结果图表 5 评价系统的业务流程环境保护管理行政管理业务基本业务模型管理局长管理规划审批资料整编数据输入GIS空间分析环境质量评价图表 6环境监测信息系统管理模块3.

24、3各子系统功能模块的实现3.3.1信息输入模块选择主窗体中各子系统信息模块下的信息输入， 就可进入添加各子系统的模块信息， 在该窗体中我们可以对污染源的属性信息、 监测资料监测数据、大气污染物排放信息、排污申报等信息进行添加。设计时尽可能设想各种边界条件， 如记录为空，输入为空，输入出错等，当输入的信息满足这些边界条件时，将会弹出一个提示框提醒用户，以便用户能及时地做出修改。添加的信息将全部存储到数据库中。在窗体上放置多个文本框和下拉式文本框， 用来输入信息； 两个按钮用来确定是否输入信息； 一个按钮用来退出窗体； 多个标签用来提示文本框中需要输入的内容。3.3.2信息修改模块点击各子系统相应信息管理模块下的修改信息， 就进入修改信息的窗体，在该窗体中我们可以对前面添加的各种信息进行修改。 由于用户的需求不同， 有的是要对污染物的信息做个别的改动， 有的是需要删除该条记录， 所以该窗体同时包括了修改记录的功能和删除记录的功能。3.3.3信息查询功能进入各子系统相应信息管理模块下的查询信息窗体，在该窗体中可以对需要的信息进行查询。在设计时，一方面考虑到简洁的因素，用户可以只设置一种查询方式进行查询； 另一方面又为了避免数据的重复，用户可以输入详细的信息， 也就是同时设置多种查询方式进行查询。进