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勤哲Excel服务器构建环境监测信息管理系统

众所周知,当下火热的信息化大数据平台建设,能够更加充分摸清地区环境质量和污染源底数,有效提高精准预测能力,全面助推精细监管能力,切实提升智慧决策水平。同时在经济效益方面,信息化大数据平台能够降低生态环境行政成本,促进经济社会转型和创新发展。在社会效益方面,信息化大数据平台更可以保障生态环境质量总体改善,促进生态文明体系建设。  桂林市环境监测站作为率先引进信息化技术管理的机构,在构建信息化环境监测管理上走到了行业领先的位置。据介绍,桂林市环境监测站是地市级监测中心站是全国环境监测二级站,下辖区12县五城区的环境监测业务,另有四个自动空气站和一个水质自动站。每年监测原始数据量约268万个,统计上报数据约13万个。对数据管理和处理的标准、规范、要求是分门别类,各不相同。报表报告也分国家级、省级、市级、相关部门、科研、项目管理和用户报告等多种方式。数据主要分类有:地表水和废水、空气和废气、噪声、固体物(废渣、土壤和底泥)、油烟、辐射源等。社会和经济的发展、环保事业的深入和社会公众都对环保信息化提出了更高的期望和要求。
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  图-1 桂林市环保大楼  信息化的历程  环境监测的信息化由来已久,自1992年《全国环境质量监测数据统一传输软件》推行使用起算已近18年,但由于人员调动、资金不足和技术升级原因,原有信息化系统无法自己维护更新升级。环境监测规范和实验室论证管理等对软件有特殊要求,大多软件系统无法满足变化迅速的业务变化,而最终被淘汰。  上级部门下发的软件主要是数据传输类软件,如《全国环境质量监测数据统一传输软件》《全国重点污染源监测数据传输软件》《饮用水源地水质监测数据传输软件》等,主要功能是对下接收数据和对上传输数据,均为单机版,有录入、修改、上报功能,并带简单的查询和统计功能。远不能满足工作需要。系统之间数据不通,形成多个“信息孤岛”。部门之间、上下级之间、管理部门和公众之间信息交互手段落后;支离破碎的环境数据,分散于各业务管理部门;条块分割式的管理造成了数出多门,不能有效整合多个独立运行的系统;环境信息资源开发利用和共享水平较低,难以充分满足环境管理与决策支持服务的需要。  监测信息化的目的是对监测业务实现流程化管理、数据库中心建设、数据共享和数据挖掘等,提出完整可行的解决方案,建立《桂林市环境监测管理信息系统》,开发相关的应用功能,为进一步规范监测业务流程、提升监测能力、服务环境管理和数据挖掘等,提供技术平台。  信息化进程中的需求  近十多年来,随着环境保护事业的不断发展,环境监测的任务在扩展,监测数据量大幅度增长,但是环境监测的数据库建设因各种原因,一直没有很好的解决。巨大的数据量与落后的数据管理方式,成为抑制环境监测工作向技术深层发展的一个瓶颈。监测工作的任务种类、流程形式和方法手段也在不断发展和完善,每年积累的海量监测数据难以有效对环境管理和社会公众提供完整的环境信息服务。为了对政府决策和重大应急提供支持,提升数据价值,急需将系统集成,消除信息孤岛,实现数据挖掘。  环境监测信息化的需求如下:
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  图-2 需求分析  数据分类管理  环境监测的数据源复杂、多源、多维、多时态、大规模、多模型、处理模型多样与地理位置相关。需要按不同分类(如范围、时段、项目、级别等)进行组合统计处理:  按位置:断面、点位、河段、路段、流域、区域、行政区……  按时段:小时、天、月、季、年、多年……  按类型:河流水、湖库水、饮用水源、废水、空气、废气、噪声……  按级别:国控、省控、市控、县控、用户……  按统计项:平均值、最大值、最小值、超标率、中位数……  按项目:分类检测项目346项。  监测业务流程的网络化管理  地市级监测站是全国环境监测数据的主要产生站,监测流程包括:任务下达、采样监测、样品交接、分析化验、数据库(录入、修改、查询和统计、分类存储)、各类报告和上报数据(同时接受县级站的部分数据)等,主要数据业务流程是较完整的在地市级站得到体现。在流程进行过程中,包括了规范流程、项目编码、质量控制、分类处理和统计查询等,要解决好可能发生和存在的各种问题,要建立健全相关的规范标准和管理制度。  历史数据挖掘与环境质量综合分析  监测站要有对大量的历史数据,有快速查询分析的手段,有相关的技术平台,要以监测数据为依据,客观评价环境质量状况,综合分析环境质量变化原因及趋势,提出切实可行的对策建议。要对辖区的环境污染“说得清楚”,说清区域(流域)或局部监测点位(断面)环境质量变化的主导因素,说清环境质量时间、空间变化及其原因。  数据共享和数据中心建设  目前监测在用软件为《全国环境质量监测数据统一传输软件》、《全国重点污染源监测数据传输软件》《饮用水源地水质监测数据传输软件》,还有水质和空气自动监测站的数据库系统、《环境统计》软件都为环保监测系统上报数据使用。另外与目前环保系统在用的《重点源在线监控系统》和《污染源排污收费系统》等也是信息不共享。急需建立标准规范的监测数据中心,消除“信息孤岛”,以实现数据共享、在各数据库之间相互查询、交换和比对,实现应用集成。
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  图-3 需求总示意图  选择勤哲EXCEL服务器的原因  根据桂林市环境监测中心站目前的业务情况、人员知识结构、软硬件条件和原有的数据库基础等,确定基本原则如下:  原则一:要保证符合上报数据接口的标准;  原则二:要保证对原有数据资源的兼容;  原则三:要保证现有人员可参与的技术方案;  原则四:要保证系统后继维护管理和开发的可持续;  应用软件经逐步积累和完善,最终构成全面的《监测管理信息系统》。由于现有监测业务中有40%涉及IT领域,但监测站计算机专业人员缺乏,网络工作环境意识和知识不足,需要专业培训。另外,桂林城市经济实力较差,资金缺乏,长期以来系统建设经费不足。
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  图-4 系统开发  经过多种方案考查和筛选,最后选择Excel服务器这一个面向最终用户的信息系统设计与运行平台。Excel服务器是一个工具平台(即一个软件),其后台的数据库是SQL Server。Excel服务器提供了一个信息系统的框架,但没有预先设定具体的业务模块,需要用户把自己实际业务中用到的单据、表格等做成一个个“模板”,加入到框架中,这样逐步搭建出自己的系统。由于系统是技术管理人员开发的,任何业务上的改变都可以由技术人员自己修改完善,使软件有长久的、可持续发展的能力。  勤哲EXCEL服务器的主要应用  根据桂林监测业务日常管理特点,项目选择Excel服务器这一个面向最终用户的信息系统设计与运行平台,结合MIS数据库原理,开发了桂林环境监测的EMMIS。经各项测试运行,系统达到设计要求,满足业务管理和发展的要求。
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  图-5 系统框架  总体功能  本项目最终目的是建设一套综合业务平台,包括行政OA管理、实验室管理、科研环评、环境监测、污染源信息管理、应急监测等模块,基本涵盖了桂林市环境监测中心工作的方方面面。  业务流程管理  根据监测工作性质主要把功能模块分为五大类:①环境质量监测、②实验室业务、③污染源监测、④科研环评验收、⑤应急监测。环境监测管理信息系统流程管理的基本功能包括以下内容:监测任务、采样信息记录、实验室分析数据记录、监测数据汇总、报告单发放、数据的统计分析查询。
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  图-6 业务流程表
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  图-7 任务发放
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  图-8 采样记录
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  图-9 实验室分析
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  图-10 打印报告  历史数据存储与数据挖掘功能  污染源数据:当年数据以各原始报告单形式存储,通过查询汇总监测报告。历史数据存储参照《《全国重点污染源监测数据传输软件》》的分类编码与数据表方案设计。  环境质量数据:参照《全国环境质量监测数据统一传输软件》的分类编码与数据表方案设计。  数据的查询系统是体现数据价值的方式之一,以往的信息管理系统往往查询与数据输出需要分开设计,往往格式固定,难以完全满足使用者的需要。如需对查询的结果进行修饰则需要通过数据导入导出功能输出为其它的文件格式,借助第三方软件来实现。环境监测信息系统(EMMIS)利用Excel服务器强大的数据提取写入功能和Excel软件的灵活的表格功能,可在查询结果上直接修改排版,实现数据的查询结果即是所需要的报表。
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  图-11 历史数据挖掘分析  数据系统接口  除了传统的手工输入数据的方法,Excel服务器还提供了多种数据接口来实现与其它系统的数据交换。实现多系统数据共享。  勤哲EXCEL服务器的应用效果  环境监测管理信息系统(EMMIS)项目已开展一年多,经需求分析、平台造型、详细规划、数据库设计、功能设计、模板编码、数据规范、系统调试和测试运行等各环节,现系统基本完成。在前期油烟和煤质二个项目试验运行一年的经验基础上,又对主要项目(水、气和噪声)和全流程也运行四个多月,系统在不断调整完善中。实现网络运行,流程化管理,规范了各业务室的操作。运行实践表明EMMIS数据库系统已到完全达到设计要求,满足监测业务需求,并培养建立了监测站自己的技术队伍,这也是非常宝贵的财富,使系统的持续发展有了坚实的基础。  实现流程化管理:系统对环境监测的业务流程、数据处理、质量控制和综合查询等实现了信息化管理,使得任务流程化、填报标准化、操作智能化、计算自动化、数据规范化和管理科学化。项目建设将信息技术融入主流业务程序中。  实现数据共享:系统可以将多种数据统一管理。实现数据交换。对每年数百万监测数据的深度挖掘和整理。  技术和人材的积累:特别有意义是,使桂林环境监测信息化走出了关键的一步。监测站在信息化的技术、能力、人材和机制上都得到积累,为进一步发展奠定了坚实的基础。系统建设具有可持续性的能力。  资金节约和性价比高:商业性的公司开发类似软件,费用一般在50-100万元以上。本系统的建设也节省了大量资金,系统软件约2.5万元,人员培训及差旅费约4万元,其它约3万元。  数据挖掘与决策支持:系统的建设使监测部门对环境状况有了完整的数据挖掘和决策支持的能力。通过日常监测数据的积累和功能强大的查询系统,使信息平台的应用落到实处,真正做到用数据说话,科学决策。努力做到“三个说得清”:即①说清污染状况和主要污染物排放情况;②说清环境质量现状及其变化趋势;③说清潜在的环境风险。使环境监测信息处理更加科学、规范、准确和及时。
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  图 -12  对于不同行业、不同单位,情况千差万别,信息化建设成功和失败的经验都不少,总结起来就是信息化建设一定要根据实际需求来进行。信息化建设的成果,不能局限于只建成一个暂时满足应用的信息化系统,而是应该完整地包括四个方面的内容:形成必要的技术能力、建设自己的技术队伍、建立可持续发展的系统、运行信息化方案的有效机制。  根据各地的环保信息化建设成功经验看,除技术因素外还有更重要的三点:①有必要的经费保障,这是项目开展的基本条件;②有奉献精神的技术队伍,这是项目深化和可持续发展的必要条件;③领导对信息化工作的鼎力支持,信息化建设是“一把手”工程,领导的思路和决心,这是推动项目成功的关键。

  桂林市环境监测中心站 李维

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