環境應急監測信息化管理軟件的功能范文

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【摘要】為了快速應對突發環境污染事故，把需要的信息貯存起來，以便快捷查詢;把需要的分散的技術經驗向導化，使現場應急監測更有序;把可能用到的技術集成起來，使現場技術使用一鍵化;把報告模塊化，建立環境應急監測信息化支持系統是很有必要的。闡述了基于當地環境監測網絡和GIS平臺，橫向功能實現查詢、應急監測向導、地圖直接布點、監測方案自動生成、預測、評估、報告自動生成等功能，重點論述了建設重點源庫方法、依據、化學品庫、技術人員信息庫、設備庫、應急監測專家庫、應急監測案例庫、監測方法庫。整個系統以污染事故發展為主線，污染物為核心，實現應急信息的現場與指揮之間、上下級環保部門之間的遠程實時互動，使管理和指揮更直接和有效，實現實時交流，使應急監測更加智能化、科學化。

【關鍵詞】應急監測信息化，查詢功能，評估功能，預測功能

1應急監測信息化管理的意義

由于環境污染事故發生突然、污染物種類繁多、危害嚴重。為了在短時間內解答應急指揮所必需的幾個問題“是什么?是多少?范圍有多大?風險有多少?”不僅需要過硬的硬件支持，同時還需要結合現代互聯網技術，把需要的信息貯存起來以便快捷查詢;把需要的分散的技術經驗向導化，使現場應急更有序;把可能用到的技術集成起來，使現場技術使用一鍵化;把報告模塊化。同時通過搭建上下互通聯動的應急監測指揮系統，全省應急資源能共享與調度，實現應急監測全省一盤棋。

2應急監測信息化系統概況

針對環境突發污染事故的突然性、急切性、復雜性、重大危害性等特點的需求，建立環境應急監測現場支持系統?；诋數丨h境監測網絡和GIS平臺，建立查詢、向導、事故地點確定與直接導航、地圖直接布點與導航、監測方案自動生成、預測、評估、報告自動生成等功能，通過手機與電腦端的實時關聯，實現應急信息的現場與指揮之間、上下級環保部門之間的遠程實時互動，使系統服務更加集成化、科學化和智能化，為應急監測提供技術支持。針對環境突發污染事故的特點建立網絡版和手機版2個版本的軟件系統。網絡版:提供系統主要功能和各種信息的實時更新。手機版:是網絡版的補充。在應急監測實施過程中，方便實時記錄樣本采集時間、地點、分析結果、處理人員安排、上傳現場照片等相關信息，同時也具備簡單的查詢功能。

3實施的技術路線

3.1采用云平臺方式構建系統框架并支持多種部署方案充分利用云平臺的優點，按環境應急決策系統功能需求構建一個集應急環境數據管理、應急環境現狀評價與分析為一體的應急環境信息服務系統。網上空間數據，采用純Internet的形式，利用網上GIS技術實現。系統功能如數據庫、網頁前端、模擬系統、手機版應用連接器等都以完全模塊化形式開發。各模塊可在不同虛擬機上獨立運行，也可在單一服務器上運行。部分模塊可按需要運行一個或多個虛擬實例，配合負載平衡設置，達致更快速有效的應急環境評價與分析。

3.2利用GIS技術提供空間數據管理功能GIS是分析、處理和挖掘海量地理數據的通用技術。利用百度提供的遙感地圖作為地理信息系統的基礎，同時，用戶地理信息數據導入模塊以實現傳統GIS系統的基本功能和導出模塊，實現與商用GIS系統(如ArcGIS)的數據結合。可以更靈活和經濟地實現一向只有傳統但昂貴的GIS系統才能實現的功能，而且可以和Web無縫整合。

3.3基于大型關系型數據庫實現空間數據和屬性數據的統一管理MicrosoftSQLServer數據庫系統是現今最流行而具有工業強度的關系型數據庫系統。SQLServer具有功能強大、使用靈活和形式多樣等特點。SQLServer采用了2018年第5期環境與可持續發展ENVIRONMENTANDSUSTAINABLEDEVELOPMENTNo.5，2018對象/關系模型，能夠支持多種數據類型，包括文本、視頻、圖形、空間對象等。SQLServer提供了自動備份和恢復功能，改進了對大規模和更加細化的分布式操作系統的支持，通過安全服務器中提供的安全服務，加強了WebServer中原有用戶驗證和用戶管理?；赟QLServer數據庫，可實現空間數據和屬性數據的一體化存儲和訪問操作。此外，SQLServer有云平臺版本，可以更有效地支持網上應用。

4實施方案

橫向功能實現查詢、應急監測向導、地圖直接布點、預測、評估、報告隨時自動生成，同時通過當地污染源篩選，根據污染源特征建設重點源庫、化學品庫、技術人員信息庫、設備庫、應急監測專家庫、應急監測案例庫、監測方法庫。整個系統以污染事故發展為主線，污染物為核心，以應急向導為紐帶實現各項功能的集成化、運作高效化、服務智能化。具體應實現以下功能和要求:

4.1查詢功能根據污染事故現場應急監測的需求，建立重點源庫、化學品庫、技術人員信息庫、應急監測設備庫、應急監測專家庫、應急監測案例庫、監測方法庫。

4.1.1重點危險源庫重點危險源的篩選:在事故狀態下其排放物、產品、中間體等可能引起環境污染的企業可以選為重點危險源，所以以化學品為基礎進行篩選，篩選的目標主要以化工企業發生突發環境事故狀態下，對環境危害比較大的化合物。篩選工作主要考慮以下幾個方面的因素:(1)化學品的致癌性(Carcinogenic):化合物的致癌性評估引用目前較具公信力的美國環保署的綜合風險咨詢系統(IntegratedRiskInformationSystem，IRIS)，網址為:www.epa.gov/iris。目前根據現有的毒性資料將致癌性分為五大類:人體致癌物、可能的人體致癌物、毒理資料顯示致癌性，但無足夠的資料量化對人體的致癌作用、缺乏對人體致癌性毒理資料、對人體無致癌可能性。據該數據庫的評價結果，得到名單中4種致癌物:苯、1，3丁二烯、氯乙烯、甲醛。(2)化學品的急性毒性(Toxicity):急性毒性以LD50(mg/kg)或LC50(mg/m3)評價，中國環境科學研究院楊友明等將LD50和LC50分成四個等級。(3)化工區化學品的用量(Quantity):經過致癌性和急性毒性篩選后，余下的化合物篩選重點是化合物用量是否在1000t/a以上，用量不到的排除在篩選范圍之外。(4)化學品的生物累積性(Bioaccumulative):生物累積性以生物富集系數(BCF)來評價，但數據較難收集，由于化合物在正辛醇和水中的分配值與生物富集有一定的相關性，也可采用正辛醇/水的分配系數(POLw)來表示。logPOLw=1作為分級點，大于1的作為特征污染物，反之需進一步篩選。重金屬用POLw很難評價其生物累積性，但其進入水體后可以通過食物鏈進行累積。(5)化學品的持久性(Persistent)化合物的持久性:本次篩選主要考慮化合物在水中的穩定性，即其水解性。本系統化合物的水解特性資料是通過查詢歐洲化學物質系統(EuropeanChemicalSubstanceInformationsystem，ESIS)得到的。在以上篩查的基礎上，只要包含某種化學品的以上性質，無論它以污染物還是產品或中間體形式，都把該企業的該化合物列為危險源，列入危險源庫。通過資料搜集、現場調查與監測，結合本地區污染源普查企業信息庫，對所有化工行業的企業進行篩選，通過考慮企業原輔材料、產品情況等，來判定該企業所使用的化合物種類和用量，然后把各個企業化合物種類進行匯總。由于化工行業類型很多，本篩選的企業類型是按照污染源普查的分類方法，結合本地區現有的化工行業，可分為初級形態的塑料及合成樹脂制造、腈綸纖維制造、合成纖維單(聚合)體的制造、農藥制造、氮肥制造、染料制造、醫藥制造、化學原料及化學制品制造業、無機鹽及無機酸堿制造、有機化工原料制造、原油加工及石油制品制造、專項化學品制造、化學品倉儲與運輸、電鍍行業等。

4.1.2化學品庫及半定性庫將收錄包括4000種危險品的理化常數:編號、化學特性、物理特性、主要用途，應急處理、防護措施、急救措施、監測方法、對環境的影響，泄漏緊急疏散距離等。并將對其中695種危險品的各種監測方法和各類相關評價標準進行歸類分析，包括國標、行標、美國EPA標準、日本JIS標準、前蘇聯居民區等標準，為應急監測向導做基本依據。系統將具有搜索、添加、修改功能，可及時對危險品信息進行更新。由于應急的復雜性，當污染物不在化學品庫之內時，系統將直接鏈接到百度庫進行查詢。半定性庫:當污染物種類難以確認時，建立根據污染物氣味、顏色查詢可能污染物的種類。

4.1.3應急監測設備庫應急監測設備是應急監測的關鍵，需要所有儀器設備365天24小時處于待命中，需對設備的精細化進行管理。在設備需充電、充氣前，提前一天短信提醒相關負責人;在需要質保前，提前一周提醒相關負責人;在儀器需更換之前，提前一個月提醒相關負責人(如檢測管，正壓空氣呼吸器等)，實施設備的動態管理。

4.1.4應急監測技術人員庫應急監測技術人員是實施應急監測的關鍵。如何在應急時能快速到現場有序開展應急監測工作，需要對應急監測技術人員進行系統管理，包括專業特長、培訓演練記錄、值班周期。

4.1.5案例庫收錄發生在國內外的各類具有典型意義的突發性污染事故案例，其目的是為了在相似的污染事故中，為建立應急監測方案提供參考。案例庫包括事故發生時間、地點、監測項目及監測值、事故處理方法、現場描述及事故現場錄像等，在案例清單基礎上可以點開每個案例進行詳細查詢。如果有新的事故發生，在事故結束后，整個過程自動生成案例，可以對整個過程進行回放總結，也可存進案例庫作為以后事故的參考。

4.1.6專家庫專家庫的專家分為兩種，一種是固定污染源專家(即已知污染物是哪一種化學物質)，對這些比較熟悉的專家如工廠里的技術人員、環保局工作人員等;另一種是不固定污染源專家(未知污染物是哪一種化學物)，這方面的專家有大學教授、科研單位研究員等。

4.1.7應急監測方法庫應急監測方法庫的構建一方面考慮通用污染物，另一方面要根據當地污染源的狀況，篩選化工企業發生突發環境事故狀態下，對環境危害比較大的化合物。本系統的方法庫將收集實驗室快速方法和現場快速方法216種，同時將收集匯總695種污染物的實驗室方法，供現場監測參考。這些方法可以隨著污染源和技術的變化而增加、修改、刪除。對每一種檢測方法均可點開詳細查詢。

4.2布點與導航功能

在應急監測實施過程中，應急監測布點是關鍵，由于應急事故發生的不定性，應急監測布點需要根據當時的情況有的放矢地去布。因此，系統在地圖上可以直接布點，同時布點的信息傳輸到應急人員的手機端，在手機端按一下點位，可以直接鏈接到百度或高得導航，可以準確導航到該位置進行監測。這些布點可以在應急現場布點，也可以遠程指揮布點實現，實現現場與指揮之間、上下級之間的雙向互動。

4.2.1數據與圖片雙向傳輸監測人員到了點位監測后，監測結果和現場手機拍照的圖片，通過手機傳輸到PC端，根據監測的位置GPS，在地圖上直接顯示監測結果?，F場指揮可以在地圖上直觀看到現場的監測情況和事故的發展狀況，并根據現場事故發展態勢，可以實施布點更新或其他命令的傳輸。實現現場與指揮之間、上下級之間的雙向互動。

4.2.2向導功能當環境突發事件發生后，為快速查明污染事故污染物的種類、污染程度、范圍以及污染發展趨勢，用單一的儀器設備往往難以完成，在具體實施現場監測時，針對不同的應急類型和應急時段，選擇最適合的儀器和分析方法，以便在最短的時間內，用最簡單有效的方法獲取最有價值的監測數據。根據污染事故處理過程及各種儀器設備的特點，建立粗－精－粗－精的應急監測儀器選用向導?？茖W合理的應急監測程序是保證在事故現場開展有序快速監測。

4.3預測功能突發性污染事故屬于非正常排放，本系統采用當地適用的污染物擴散模型，并結合地理信息系統，對非正常排放情況進行預報。本系統建立了污染預報和事故后果分析的數學模型。該數學模型能夠預報事故影響范圍、影響程度，根據危險物濃度劃分危險區，同時可查出該區域的人口、單位等，由此確定疏散人口數量。信息系統模型參考系統在地理信息系統中，內置空氣污染擴散。污染事故發生后，可以使用某一點污染物濃度值，展示污染物發展走向;空氣污染擴散模型，系統根據簡單參數及地貌環境等因素渲染變化趨勢;系統內置模型提供簡單計算，作為管理者的決策參考。大氣擴散模型的建立，在氣象參數完整的情況下，采用動力學模型，危險品擴散多為點源擴散，采用高斯模型的方法;在氣象參數不完整的情況下，系統根據國家總局應急手冊上的緊急疏散距離作為依據，同時采用統計學的方法、結合案例庫和現場數據，計算擴散距離。水質模型分析是利用地理信息系統先進的空間數據管理功能和模型分析能力，將區域水環境質量、水污染狀況與地理信息等結合在一起，用先進的技術手段，對其進行綜合分析、計算、評價，為區域水污染控制提供可操作的環境管理決策支持。

4.4評估功能突發性污染事故發生后，經常需要判斷遭受到污染或應急處置后的環境質量狀況，但環境質量評價標準級別之間差距較大難以準確的反應污染或治理的狀況，同時由于指標有限，難以客觀評估在指標外的污染狀況，因此，需要通過以毒理為基礎的模型計算來判斷突發性污染事故的健康風險。本系統結合氣象和水系狀況參數，采用目前公認的美國NAS健康風險模型如圖1所示，經過氣和水污染源擴散模型計算，預測污染源對人體健康的污染范圍和污染等級。采用“濃度－暴露－劑量－效應”模式評價污染源對人體健康的影響程度。

4.5報告自動生成功能根據應急監測的特點，構建報告輸出模板，在應急監測的不同階段根據需要系統會自動把前面開展的應急監測信息包括布點信息在地圖上顯示，對于需要進入報告的信息打勾，報告中也可以根據需要添加文字，同時可以對傳輸上來的數據和圖片進行選擇，需要的可以進入報告，不需要的可以不選。按“生成報告”，自動生成報告，可以生成PDF也可以生成WORD版，輸出相應的應急監測報告，為現場應急指揮提供決策解決方案。初報1:在出警的路上，通過查詢，初步判斷污染物可能是什么，污染物的理化性質是什么，需要怎么去處置。到現場給指揮部第一份報告，給現場應急指揮有個初步判斷和指導。初報2:到達現場，用先導式監測方法以最快的速度測定后，形成初報2，初步回答大概是什么，大概有多少，為現場應急指揮決策提供初步的依據。中報1:在初報的基礎上，進一步用精密儀器設備對污染物進行定性定量，準確回答是什么，有多少的問題。同時通過查詢，系統自行附上污染物的理化性質，處置方法，防護標準等。中報2:在中報1的基礎上，結合監測結果和當時氣象條件通過預測模型，模擬擴散范圍，現場回答范圍污染有多大，受影響的敏感點有多少，多少范圍群眾要疏散，多少范圍內要警戒等，給應急指揮提供依據。綜合監測報告:在應急監測取得階段性成果，需要有綜合的應急監測信息對政府、公眾和媒體進行公開，為政府的事故處置提供技術支持，讓媒體和公眾對污染事故發展及處置狀況有比較全面的了解。不但有數據，更要有結論;不但有結論還要有建議。

作者：王玉芬 單位：太原市環境監測中心站