贺峰 王星杰 杨青丰

摘要：该文介绍了一种环境污染物数据管理平台软件的开发及应用，该软件采用B/S架构，良好地实现了监测数据上传、监测数据检测、监测数据展示、监测数据检索和监测数据点位地图标注功能，使用效果良好。

关键词：污染物数据;数据检测平台

中图分类号：TP311        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）35-0055-03

近年来随着城区工厂向专门的工业园区集中迁移以及传统企业转产，造成大量工业用地开始向社会腾退。按国家规定，腾退土地必须经有关部门环保检测合格后才能再次进入土地市场流通。常州市是传统的工业制造名城，城区遗留下大量的腾退土地需要进行环保数据检测，工作量大，因此需要开发一款环境污染物数据管理平台软件，通过信息化手段来统一上报监测数据并对其指标进行检测核查，以便追踪腾退土地的土壤和地下水污染治理情况。

该软件要求采用B/S（浏览器/服务器）架构，支持腾退地块按时上报土壤和地下水污染物监测数据，并根据相关国家标准对其进行檢测、标记和统计，并要求将监测数据所在的地理点位标注在可视化电子地图上。

1  总体设计

软件运用Spring Boot框架构建服务端功能。随着JavaEE技术发展和市场需求的扩张，Spring从一个轻量级容器发展成一个全面支持web应用开发服务端各项功能的重量级框架，配置复杂而烦琐。Spring Boot简化了Spring应用部署和开发的工作量，是近年来开发中小型企业级Java软件的首选框架。

1.1  服务端设计

服务端代码部署在web应用服务器tomcat上，采用Spring MVC设计模式进行开发，包含Web Layer（Web层）、Service Layer（服务层）和Repository Layer（仓库层）三个逻辑单元。服务端数据库采用开源Mysql数据库，它易于获得又性能优异，同时兼容标准SQL语句。

1）Web层基于Spring框架设计了一个Http请求分发器和拦截器，解析客户端请求URL，将用户请求自动映射到服务层业务逻辑函数进行处理，并将服务层函数返回的数据作为Http响应应答客户端。从实际效果来看，web层实现了一个向客户端提供数据操作服务的Restful API接口，提供包括数据查询、数据写入和数据下载等功能。

2）服务层根据管理平台软件的登录认证、数据上传、数据搜索和数据下载等功能，设计了系列业务处理函数来响应Web层的请求拦截器的调用请求。在业务处理中，业务层还需要调用仓库层来辅助完成数据库访问操作。

3）仓库层包含映射数据库的系列JavaBeans和数据访问接口，以及用来完成数据库访问事务操作的数据入库、数据更新、数据查询和数据删除的系列函数。仓库层隔绝了服务层对数据库的直接访问，有利于屏蔽业务逻辑变更多数据库带来的不利影响。

4）数据库采用主从同步配置，从数据库部署在备份服务器上，这种设计的优点是可以实时备份数据库，提高数据可靠性，确保平台重要数据的安全性;同时若后期访问量增加，可以在此基础上进一步升级为读写分离集群，提高数据库系统并发能力。

1.2客户端设计

软件客户端包括系统管理、检测管理、统计管理和地图标记4个主菜单，每个主菜单对应设计一个HTML主页面;针对主菜单的二级功能节点，在HTML主页面内设计嵌入式标签用于呈现数据。软件大部分数据呈现均通过数据表格显示，因此基于easyui开发能简化前端开发工作量。

2 系统运维功能设计

2.1 用户和权限功能设计

软件平台保管本市重要的土壤环境监测指标数据，是政府决策参考的重要依据，因此根据数据的访问权限设置平台用户的登录权限。管理平台设置两类账号角色：企业账号角色和管理账号角色。企业账号只开放数据上传权限，且每批次数据上传操作，仅保留最后一次操作数据。管理账号开启所有权限，包括数据上传、修改、编辑、检测、统计、删除和地图检索功能;企业账号还具备账户管理和系统基础数据管理功能。

如图2所示，用户在登录界面输入用户名和密码，使用对称加密算法AES/ECB/PKCS5Padding加密后发送服务器，经服务端拦截、映射、解析和验证成功后，向该用户分配具体角色，根据角色生成该用户的功能菜单，同时将该用户网页重定向到管理平台首页并动态加载功能菜单，完成用户登录认证流程。

2.2 基础数据管理

平台软件按国家对土壤和地下水环保监测的数据标准，记录106项地下水污染物分级检测标准和85项土壤污染物分级检测标准，同时通过“CAS编号管理”记录上述191项受监测化合物的CAS码，根据行业标准，该码可用作化合物的检索和文献识别。基础数据是管理平台执行数据检测和检索的标准，已经导入的数据不允许管理员修改。

基础数据的数据库表设计遵循数据库设计第3范式，设置索引列作为主键。CAS编号管理模块以及土壤和地下水标准管理模块的数据库表设计如下：

3  系统业务功能设计

3.1  数据检测与统计

平台软件提供的最重要功能是数据导入、数据统计和数据检测功能，完成检测后的数据，能标识达标数据、超标数据和未规定指标数据，辅助管理单位决策参考。

1）数据导入功能。企业账号用户登录后，可以从首页下载导入模板、CAS字典和操作手册，参考CAS字典将地块的检测数据编辑到导入模板中，按操作手册指引，将数据导入平台。如果填写的检测数据不符合平台规范，软件会提示具体错误信息。导入后，企业账号用户能查看到自己导入的数据，如果发现道路的数据有误，可以修改后再次导入，同一批次的导入数据，系统只保存最后一次导入的数据。

2）数据检测功能。由于导入数据量较大，高峰期每天导入数据达数百万条。软件平台设置后台定时任务，每天凌晨零点自动开启数据检测任务，使用系统管理员设定的土壤和地下水检测标准基础数据，对当天导入的所有数据进行检测。在紧急情况下，管理账号用户也可以临时手动启动检测任务，对刚导入的数据进行检测。检测后，通过检测的数据不做标记，超标数据用蓝色底色高亮显示;若导入的化合物指标参数尚无明确标准，该行数据用灰色底色高亮显示。

3）数据搜索功能。管理平台提供丰富的搜索功能，管理账户可以根据地块名称、地块属性、导入时间、CAS码或检测项名称等数十个指标项，搜索指定的数据。

4）数据统计功能。为方便掌握各地块检测数据导入情况，平台软件提供导入批次统计功能，针对各地块各批次的导入时间进行记录和汇总，有利于督察各地块按时导入监测数据。

3.2 数据点位标记

土壤或地下水的取样地点的经纬度信息是经过管理单位审核的，用户导入的土壤或地下水的化合物监测数据中包含取样点的地理信息数据，平台软件将所有地块的监测数据点位信息标记在地图上，管理账号用户可以通过地图来直观观测各地块上报监测数据点位的正确性。

管理平台使用国家地理信息服务平台提供的“天地图”应用，应用天地图网页API接口，将天地图嵌入客户端网页界面，提供地形混合图、地形图、卫星混合图、地图和卫星图等多种地图模型供用户选择。网页根据用户选择的具体地块，自动调用服务端Restful API接口，读取该地块所有监测数据的点位信息，通过天地图API实时标记在地图上。客户端网页还为每个显示的地图点位设置了标签，当鼠标点击该点位时，会显示该点位的地块名称、地位属性和点位名称等信息，点击标签中的点位名称编号，还可以打开详情界面，查看该点位上传的监测数据信息。

4  实际应用

4.1  系統管理功能

如图4所示，系统管理菜单下提供地下水标准管理、土壤标准管理、CAS编号管理和用户管理4个功能子菜单，这些功能产生了平台基础数据和用于维持平台正常运行。

4.2 检测管理功能

如图5所示，检测功能菜单下提供地下水检测管理和土壤检测管理两个功能子菜单，在子菜单工作标签页内包含数据搜索、数据编辑和数据展示3个功能区域。

4.3 地图标记功能

如图6所示，地图标记菜单下提供土壤地图标记和地下水地图标记两个功能子菜单，在子菜单工作标签页内，包括地块搜索选择、地图模式选择和点位信息展示3个嵌入功能，丰富了用户的使用体验。

5 结束语

本文系统介绍了用于土壤和地下水污染物监测数据上报和检测管理平台软件的开发及应用，该软件工作在服务端/浏览器模式下，服务端基于Spring Boot软件框架进行开发和部署，并采用mysql部署主从同步数据库集群;客户端基于easyui框架开发自适应HTML网页。软件平台良好地实现了数据上传、数据检测、数据展示、数据检索和数据点位地图标注功能。

参考文献：

[1] 郏奎奎，刘海滨.基于决策树的煤化工污染物定量化溯源研究[J].环境工程，2016，34（S1）：1169-1175.

[2] 张清花，张晶晶.水环境有机污染物监测数据质控有效性评价方法分析[J].资源节约与环保，2016（6）：143-144.

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