-------------------------------------------------------- 北 京 市 教 委 科 研 基 金 项 目 (KM200510016001) 环 境 监 测 管 理 信 息 系 统 设 计 开 发 Design and Development of Information Management System for Environment Monitoring ( 北 京 建 筑 工 程 学 院 ) 潘 兴 华 蒋 志 坚 Pan, Xinhua Jiang, Zhijian 摘 要 : 为 污 染 源 远 程 监 测 系 统 设 计 开 发 了 Client/Server 模 式 的 管 理 信 息 系 统 软 件, 整 套 管 理 软 件 采 用 Delphi 开 发, 后 台 支 持 数 据 库 采 用 SQL Server 2000 可 完 成 系 统 管 理 排 污 企 业 信 息 管 理 实 时 监 测 查 询 报 表 管 理 用 户 管 理 数 据 库 维 护 和 数 据 处 理 等 任 务 关 键 词 :Delphi; SQL Server 2000; 数 据 库 ; 环 境 监 测 中 图 分 类 号 :TP315 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 : Abstract An information-management system with Client/Server structure has been designed and developed for implementing remote monitoring of contamination by industrial waste. The management system is realized with Delphi programming to carry out tasks including system administering, information management of draining factories, real-time monitoring, querying, report form handling, user management, database maintenance and data processing. SQL Server 2000 performed as supporting database system. Key words Delphi; SQL Server 2000; Database; Environment Monitoring 1 引 言 随 着 我 国 工 业 化 进 程 的 发 展, 工 业 污 染 造 成 的 后 果 也 越 来 越 严 重, 因 此 需 要 对 排 污 企 业, 特 别 是 电 镀 造 纸 和 化 工 生 产 等 企 业 的 工 业 废 水 排 放 情 况 进 行 严 格 监 管, 需 要 建 立 污 染 源 远 程 监 测 系 统, 其 任 务 是 通 过 排 污 企 业 安 装 的 数 据 检 测 和 通 信 设 备 将 污 水 处 理 数 据 实 时 传 送 到 环 保 局 的 环 境 监 理 中 心, 监 理 中 心 负 责 对 相 关 数 据 进 行 记 录 分 析 和 处 理, 从 而 实 施 监 测 统 计 收 费 和 管 理 工 作 整 个 污 染 源 远 程 监 测 系 统 由 企 业 废 水 处 理 监 测 点 网 络 通 信 系 统 和 环 境 监 理 中 心 三 部 分 组 成 其 中 污 染 排 放 企 业 的 废 水 处 理 监 测 点 负 责 监 测 各 种 污 染 参 数, 可 进 行 排 污 泵 状 态 监 测 和 控 制, 并 可 将 所 采 集 的 相 关 信 息 上 传 至 环 境 监 理 中 心, 完 成 排 污 现 场 的 图 像 采 集 编 码 及 回 传 当 所 采 集 的 数 据 超 标 异 常, 或 者 发 生 设 备 异 常 故 障 时,GSM 短 消 息 发 射 器 将 发 送 GSM 短 消 息 通 知 有 关 人 员 进 行 处 理 监 理 中 心 可 对 摄 像 头 进 行 管 理, 并 可 控 制 网 络 存 储 服 务 器 进 行 录 像 和 图 像 回 放, 当 所 采 集 的 数 据 超 标 异 常 时, 可 控 制 现 场 进 行 实 时 录 像 在 污 染 源 远 程 监 测 系 统 中, 环 境 监 理 中 心 的 系 统 管 理 软 件 又 被 称 为 环 境 监 测 管 理 信 息 系 统 该 管 理 信 息 系 统 在 运 行 过 程 中 需 要 对 大 量 数 据 进 行 处 理, 必 须 有 功 能 强 大, 支 持 Client/Server 结 构 的 数 据 库 给 予 后 台 支 持, 以 保 证 系 统 功 能 的 实 现, 因 此 本 文 采 用 SQL Server 2000 作 为 后 台 数 据 库 管 理 系 统 系 统 管 理 软 件 采 用 Delphi 开 发 Delphi 是 当 今 较 好 的 开 发 C/S 结 构 数 据 库 应 用 系 统 的 客 户 端 开 发 工 具, 它 具 有 丰 富 的 数 据 库 管 理 工 具, 可 借 助 Active Date Object(ADO) Borland Database Engine(BDE) dbexpress InterBase Express 等 数 据 库 工 具 访 问 其 他 数 据 库 系 统 中 的 数 据 2 环 境 监 测 信 息 管 理 系 统 功 能 环 境 监 测 管 理 信 息 系 统 主 要 由 系 统 管 理 企 业 管 理 实 时 监 测 查 询 报 表 管 理 用 户 管 理 数 据 库 维 护 和 数 据 处 理 8 个 功 能 模 块 组 成, 各 模 块 功 能 可 通 过 用 Delphi 开 发 的 操 作 系 统 界 面 菜 单 操 作 实 现
系 统 管 理 模 块 主 要 负 责 对 污 染 源 远 程 监 测 系 统 的 系 统 信 息 进 行 设 置, 其 主 要 功 能 包 括 : 1) 为 系 统 中 常 有 的 关 键 词 及 显 示 时 用 到 的 公 共 字 段 建 立 数 据 字 典, 如 串 口 属 性 流 域 行 业 以 及 开 关 端 口 状 态 等 ;2) 设 置 系 统 运 行 中 必 需 的 各 种 参 数, 如 监 控 服 务 器 信 息 GSM 短 消 息 通 讯 设 置 信 息 和 图 像 监 测 服 务 器 信 息 等 ;3) 对 排 污 类 型 名 称 排 污 收 费 标 准 ( 元 ) 超 标 收 费 标 准 ( 元 ) 和 调 整 系 数 等 参 数 进 行 设 置 ;4) 对 设 备 接 口 类 型 设 备 名 称 设 备 型 号 运 行 图 片 停 止 图 片 及 接 口 属 性 ( 串 行 接 口 模 拟 量 接 口 开 关 量 接 口 ) 等 信 息 进 行 配 置 ; 5) 对 监 控 对 象 的 名 称 类 型 污 染 当 量 值 计 算 方 法 计 量 单 位 等 参 数 进 行 设 置 ;6) 对 设 备 及 设 备 的 各 种 监 控 对 象 的 异 常 情 况 进 行 定 义 图 1 示 出 了 管 理 系 统 操 作 界 面, 界 面 中 心 的 窗 体 用 来 设 置 设 备 和 其 监 控 对 象 的 异 常 情 况 参 数 图 1 环 保 监 测 管 理 信 息 系 统 企 业 管 理 模 块 负 责 对 企 业 和 企 业 污 染 监 测 点 设 备 信 息 进 行 配 置, 其 主 要 功 能 包 括 :1) 对 企 业 的 基 本 信 息 进 行 配 置, 包 括 企 业 名 称 企 业 地 址 行 政 区 行 业 企 业 编 码 负 责 人 企 业 电 话 企 业 图 片 等 ;2) 对 企 业 的 污 染 类 型 污 染 物 名 称 标 准 值 超 标 值 最 小 收 费 标 准 最 大 收 费 标 准 等 参 数 进 行 配 置 ;3) 对 企 业 的 排 污 口 名 称 流 域 采 集 器 IP 地 址 MAC 地 址 子 网 掩 码 网 关 数 据 采 集 间 隔 时 间 延 时 时 间 等 属 性 进 行 配 置, 配 置 方 法 既 可 采 用 串 口 通 讯 方 式 完 成, 也 可 以 采 用 网 络 通 讯 方 式 完 成 ;4) 对 数 据 采 集 器 的 各 端 口 属 性 进 行 配 置, 包 括 数 据 在 采 集 器 记 录 中 的 存 储 位 置 设 备 名 称 RS-485 接 口 设 备 的 设 备 地 址 监 测 对 象 以 及 小 数 位 等 ;5) 对 企 业 排 污 口 安 装 的 摄 像 头 进 行 配 置, 相 关 信 息 包 括 摄 像 头 编 号 摄 像 头 名 称 摄 像 头 类 型 (PTZ 控 制 或 非 PTZ 控 制 ) 等 ;6) 为 企 业 排 污 口 安 装 的 各 种 监 控 设 备 配 置 工 作 流 程, 选 择 所 需 显 示 的 数 据, 设 置 监 控 设 备 状 态 时 间 等 图 2 示 出 了 企 业 排 污 口 参 数 设 置 窗 口 图 2 企 业 排 污 口 参 数 设 置 窗 口 实 时 监 测 模 块 主 要 负 责 显 示 现 场 采 集 数 据 设 备 工 作 情 况 等, 其 主 要 功 能 包 括 :1) 实
时 显 示 排 污 口 的 工 作 流 程 图, 根 据 配 置 显 示 实 时 数 据 设 备 状 态 和 采 样 时 间 等 ;2) 实 时 显 示 排 污 口 的 相 关 数 据 设 备 状 态 采 样 时 间 和 异 常 情 况 等 ;3) 实 时 显 示 排 污 口 各 类 污 染 物 数 据 曲 线 ;4) 操 作 人 员 通 过 选 择 相 应 的 摄 像 头, 图 像 监 控 服 务 器 可 实 时 显 示 现 场 图 像, 并 显 示 相 应 排 污 口 的 相 关 数 据 设 备 状 态 时 间 异 常 情 况 等, 操 作 人 员 还 可 对 PTZ 控 制 类 型 摄 像 头 进 行 控 制, 并 可 以 执 行 外 部 程 序 进 行 录 像 回 放 ;5) 操 作 人 员 可 通 过 界 面 控 制 排 污 口 采 集 器 所 接 监 测 设 备 立 即 采 样, 并 将 所 检 测 信 息 回 传 显 示, 如 果 排 污 口 设 备 需 要 延 时 等 待, 则 在 等 待 时 间 结 束 后 将 所 检 测 到 的 信 息 回 传 ;6) 操 作 人 员 可 通 过 界 面 对 对 排 污 口 采 集 器 所 接 的 开 关 设 备 进 行 控 制, 只 有 具 备 相 应 权 限 的 操 作 人 员 能 够 执 行 此 项 操 作 查 询 模 块 的 主 要 功 能 是 对 各 企 业 某 种 污 染 物 某 流 域 某 行 业 某 行 政 区 某 时 间 段 的 数 据 设 备 状 态 异 常 情 况 开 关 设 备 控 制 情 况 以 及 运 行 日 志 等 进 行 查 询, 并 可 输 出 报 表 有 权 限 的 操 作 人 员 输 入 正 确 密 码 后, 可 对 所 查 询 到 的 数 据 进 行 修 改, 并 把 此 项 操 作 写 入 日 志 报 表 管 理 模 块 可 按 照 所 选 时 间 段 生 成 企 业 的 时 日 周 季 年 报 表, 并 可 根 据 国 家 环 保 总 局 制 定 的 排 污 收 费 计 算 方 法 生 成 企 业 的 排 污 收 费 报 表 利 用 报 表 管 理 菜 单 可 打 印 输 出 报 表 用 户 管 理 模 块 的 主 要 功 能 是 对 本 系 统 的 用 户 进 行 管 理, 包 括 用 户 注 册 用 户 身 份 验 证 用 户 操 作 权 限 用 户 接 收 异 常 信 息 等 的 管 理 本 系 统 包 括 三 种 用 户 : 系 统 管 理 员 系 统 操 作 员 和 企 业 操 作 员, 每 类 用 户 对 本 系 统 有 各 自 不 同 的 使 用 权 限 其 中, 企 业 操 作 员 具 有 最 低 的 使 用 权 限, 只 能 进 行 自 己 企 业 数 据 的 查 询 ; 系 统 操 作 员 可 以 管 理 企 业 操 作 员, 执 行 企 业 操 作 员 添 加 和 删 除 操 作 配 置 企 业 操 作 员 接 收 异 常 信 息, 并 可 进 行 除 系 统 管 理 企 业 管 理 及 数 据 库 维 护 功 能 以 外 的 操 作 系 统 管 理 员 具 有 最 高 权 限, 主 要 负 责 管 理 系 统 操 作 员 和 企 业 操 作 员, 并 可 执 行 系 统 管 理 企 业 管 理 及 数 据 库 维 护 等 操 作 数 据 库 维 护 模 块 的 主 要 功 能 是 :1) 创 建 数 据 库 : 系 统 初 次 安 装 时 需 要 以 数 据 库 的 系 统 管 理 员 身 份 登 录 数 据 库, 然 后 自 动 生 成 完 整 的 数 据 库 结 构, 并 利 用 存 储 过 程 用 隐 藏 的 密 码 和 名 称 创 建 登 录 名 和 用 户 名, 并 赋 予 用 户 合 适 的 权 限 新 建 的 登 录 名 用 于 正 常 系 统 登 录 使 用 ; 2) 转 存 数 据 库 : 当 系 统 运 行 一 段 时 间 需 要 进 行 数 据 库 转 存, 转 存 后 的 数 据 需 要 妥 善 保 管 当 前 数 据 库 的 采 集 数 据 将 被 清 除, 日 志 将 被 清 空 ;3) 附 加 数 据 库 : 当 需 要 查 看 转 存 的 数 据 时, 需 要 把 转 存 的 数 据 库 附 加 到 系 统 中, 然 后 选 择 新 附 加 的 数 据 库 进 行 操 作 但 对 于 新 附 加 的 数 据 库, 不 能 使 用 用 户 管 理 实 时 监 测 企 业 管 理 系 统 管 理 模 块 的 功 能 4) 移 除 数 据 库 : 当 附 加 的 数 据 库 使 用 完 毕 后, 可 使 用 移 除 数 据 库 功 能 将 其 移 除 但 系 统 数 据 库 不 能 被 移 除 ;5) 备 份 数 据 库 : 数 据 库 备 份 功 能 采 用 人 工 和 定 时 两 种 方 法 实 现 定 时 备 份 同 时 将 日 志 清 空, 以 避 免 日 志 文 件 写 满 后 影 响 系 统 的 性 能 ;6) 恢 复 数 据 库 : 当 数 据 库 中 的 数 据 遭 到 破 坏 后 就 要 进 行 数 据 库 恢 复, 所 以 系 统 设 置 了 数 据 库 恢 复 功 能 网 络 将 企 业 废 水 处 理 监 测 点 采 集 的 相 关 数 据 传 回 到 监 理 中 心 后, 需 要 进 行 简 单 的 数 据 处 理, 然 后 将 其 写 入 数 据 库 数 据 处 理 是 将 数 据 按 所 配 置 的 格 式 格 式 化, 有 些 模 拟 量 数 据 还 需 要 进 行 校 正 对 数 据 进 行 处 理 后, 还 需 判 断 数 据 是 否 正 确 是 否 超 标 如 果 有 数 据 不 正 确 或 超 标 情 况 出 现, 则 系 统 将 会 按 照 配 置 信 息 进 行 现 场 录 像 声 音 提 示 屏 幕 提 示 及 GSM 短 信 报 警 3 系 统 开 发 3.1 数 据 库 基 本 表 和 视 图 设 计 笔 者 针 对 系 统 管 理 企 业 管 理 用 户 管 理 数 据 采 集 等 功 能 模 块 的 具 体 要 求, 设 计 了 多 张 数 据 库 基 本 表 和 视 图 用 户 管 理 功 能 模 块 中 的 数 据 库 表 主 要 包 括 用 户 信 息 表 和 异 常 信 息 接 收 表 其 中 用 户 信 息 表 记 录 用 户 的 基 本 信 息, 包 括 用 户 的 权 限 身 份 图 片 密 码 接 收 异 常 信 息 的 电 话 号 码 及
所 属 企 业 编 码 等 信 息 ; 异 常 信 息 接 收 表 主 要 记 录 每 个 用 户 所 要 接 收 的 企 业 排 污 口 设 备 和 监 控 对 象 的 异 常 信 息 数 据 采 集 功 能 模 块 中 的 数 据 库 表 主 要 包 括 两 个 数 据 表 和 一 个 状 态 表 一 个 异 常 信 息 表 两 个 数 据 表 中 有 一 个 专 门 用 来 记 录 计 算 时 采 用 差 值 计 算 方 法 的 数 据, 采 用 其 它 计 算 方 法 的 数 据 都 存 于 另 一 个 数 据 表 中 因 为 差 值 计 算 需 要 把 对 应 于 每 两 条 相 邻 采 样 时 间 的 数 据 检 索 出 来 进 行 相 减, 然 后 再 进 行 累 加, 处 理 数 据 比 较 费 时, 所 以 需 要 单 独 建 立 一 个 差 值 计 算 数 据 表 ; 同 时 采 用 差 值 计 算 方 法 处 理 数 据 时 还 要 考 虑 到 会 出 现 数 据 是 第 一 个 数 据 仪 器 最 大 值 溢 出 现 场 操 作 人 员 仪 器 复 位 等 数 据 不 能 直 接 计 算 的 情 况 数 据 表 用 来 记 录 经 过 简 单 处 理 的 监 测 数 据 企 业 ID 排 污 口 ID 设 备 ID 监 控 对 象 ID 计 算 方 法 是 否 异 常 是 否 修 改 和 采 样 时 间 等 信 息 状 态 表 主 要 用 来 记 录 设 备 状 态 检 测 信 息 及 采 样 时 间 异 常 信 息 表 主 要 用 来 记 录 设 备 异 常 及 数 据 异 常 等 异 常 情 况 系 统 管 理 功 能 中 的 数 据 库 表 主 要 包 括 数 据 字 典 系 统 参 数 表 排 污 类 型 表 设 备 表 监 控 对 象 表 和 异 常 信 息 定 义 表 企 业 管 理 功 能 中 的 数 据 库 表 主 要 包 括 企 业 表 污 染 类 型 表 排 污 口 表 端 口 配 置 表 摄 像 头 配 置 表 和 流 程 图 配 置 表 本 系 统 通 过 视 图 实 现 复 杂 的 数 据 检 索 相 关 数 据 检 索 计 算 等 3.2 管 理 软 件 编 程 管 理 软 件 包 括 安 装 / 卸 载 程 序 后 台 程 序 和 管 理 程 序 笔 者 通 过 使 用 Delphi 提 供 的 标 准 构 件 第 三 方 构 件 修 改 构 件 自 建 构 件 ActiveX 构 件 和 Windows API 函 数 的 调 用 编 写 了 管 理 软 件 程 序 该 软 件 通 过 BDE 操 作 SQL Server 数 据 库,BDE 内 置 了 多 种 数 据 库 的 驱 动 程 序 由 于 需 要 在 服 务 器 安 装 时 创 建 数 据 库, 所 以 需 要 单 独 编 制 安 装 / 卸 载 程 序 安 装 模 块 能 够 通 过 操 作 界 面 与 用 户 进 行 信 息 交 换, 获 取 程 序 组 名 称, 在 环 境 监 控 服 务 器 上 安 装 时 需 要 获 取 数 据 库 管 理 员 名 称 密 码 和 数 据 库 名 称 等 相 关 信 息 ; 所 编 写 的 安 装 模 块 程 序 会 创 建 程 序 组 和 程 序 项, 在 环 境 监 控 服 务 器 上 安 装 时 该 程 序 会 把 后 台 程 序 添 加 到 启 动 程 序 组 中, 这 样 在 服 务 器 启 动 时 自 动 运 行 后 台 程 序 该 安 装 模 块 能 够 自 动 安 装 BDE 数 据 库 引 擎 并 进 行 配 置, 在 环 境 监 控 服 务 器 上 安 装 时, 能 够 根 据 所 获 取 的 数 据 库 管 理 员 名 称 密 码 和 数 据 库 名 称 创 建 数 据 库 此 外, 安 装 模 块 还 要 对 系 统 中 使 用 的 ActiveX 构 件 进 行 注 册 卸 载 模 块 能 够 在 卸 载 时 删 除 相 关 的 程 序 组 和 程 序 项 删 除 数 据 库 卸 载 BDE 数 据 库 引 擎 删 除 注 册 表 中 相 关 信 息, 最 后 删 除 程 序 后 台 程 序 主 要 负 责 完 成 数 据 采 集 和 数 据 库 维 护 功 能 ( 数 据 库 创 建 除 外 ), 该 程 序 只 在 服 务 器 端 运 行 管 理 程 序 主 要 完 成 系 统 管 理 企 业 管 理 实 时 监 测 查 询 报 表 管 理 和 用 户 管 理 等 功 能 管 理 程 序 既 可 在 服 务 器 端 运 行, 也 可 以 在 客 户 端 运 行 4 结 束 语 本 文 讨 论 的 环 境 监 测 管 理 信 息 系 统 利 用 Windows 2000 作 为 开 发 平 台, 使 用 SQL Server 2000 作 为 后 台 支 持 关 系 型 数 据 库, 采 用 Delphi 作 为 系 统 软 件 开 发 工 具 开 发 完 成, 其 任 务 是 实 现 环 境 监 理 单 位 对 排 污 企 业 的 远 程 监 管 各 环 境 监 理 单 位 能 够 通 过 使 用 本 系 统 实 现 环 境 监 理 信 息 自 动 化 管 理, 可 以 很 方 便 地 进 行 各 类 环 保 参 数 的 采 集 显 示, 完 成 各 种 统 计 查 询 生 成 报 表 等 工 作 目 前 该 系 统 已 投 入 使 用, 运 行 效 果 良 好 参 考 文 献 [1] 清 宏 计 算 机 工 作 室. Delphi 编 程 技 巧 - 网 络 与 数 据 库 篇 [M]. 北 京 : 机 械 工 业 出 版 社,2001 [2] 唐 泽 圣. 数 据 库 应 用 与 开 发 SQL Server 2000[M]. 北 京 : 电 子 工 业 出 版 社,2002
作 者 简 介 : 潘 兴 华 (1963-), 男, 北 京 建 筑 工 程 学 院 图 书 馆 自 动 化 部 工 程 师, 工 学 学 士, 主 要 研 究 方 向 为 网 络 与 数 据 库 应 用 开 发 计 算 机 控 制 等 E-mail: p_xh@163.com (100044 北 京 建 筑 工 程 学 院 图 书 馆 自 动 化 部 ) 潘 兴 华 Pan Xinghua is an engineer in Library at Beijing Institute of Civil Engineering and Architecture. He was born in 1963. His research interests are computer network, database and computer control. (Lib., Beijing Institute of Civil Engineering and Architecture, Beijing 100044, China) Pan Xinhua 蒋 志 坚 (1960-), 男, 北 京 建 筑 工 程 学 院 电 气 工 程 与 自 动 化 系 副 教 授, 工 学 博 士, 主 要 研 究 方 向 为 计 算 机 控 制 E-mail: jzjmail@sina.com (100044 北 京 建 筑 工 程 学 院 自 动 化 系 ) 蒋 志 坚 Jiang Zhijian is a professor in Automation at Beijing Institute of Civil Engineering and Architecture. He was born in 1960. His research interest is computer control. (Dept. of Automation, Beijing Institute of Civil Engineering and Architecture, Beijing 100044, China) Jiang Zhijian