环境监测信息系统总体设计方案
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目 录
环境监测信息系统总体设计方案 ------------------------------------------------------------ - 1 - 1 引言 ------------------------------------------------------------------------------------------------ - 1 - 1.1 设计思想 ------------------------------------------------------------------------------------- 1 - 1.2 设计背景 ------------------------------------------------------------------------------------- 1 - 1.3 参考文献 ------------------------------------------------------------------------------------- 2 - 2 系统概述 ----------------------------------------------------------------------------------------- - 2 - 2.1 系统设计原则 ------------------------------------------------------------------------------- 2 - 2.2 系统目标与运行环境 --------------------------------------------------------------------- 3 - 2.3 需求分析 ------------------------------------------------------------------------------------- 4 - 3 系统总体设计 ----------------------------------------------------------------------------------- - 6 - 3.1 系统物理结构 -------------------------------------------------------------------------------- - 7 - 3.1.1 系统流程图 --------------------------------------------------------------------------------- - 7 - 3.1.2 技术要求 ----------------------------------------------------------------------------- - 9 - 3.1.3 系统体系结构 ---------------------------------------------------------------------- - 10 - 3.2子系统功能描述及实现 ---------------------------------------------------------------- - 10 - 3.2.1 系统总体结构 ---------------------------------------------------------------------- - 10 - 3.2.2 子系统结构 ------------------------------------------------------------------------- - 10 - 3.3 各子系统功能模块的实现 ------------------------------------------------------------ - 17 - 3.3.1信息输入模块 ---------------------------------------------------------------------- - 17 - 3.3.2 信息修改模块 ---------------------------------------------------------------------- - 17 - 3.3.3 信息查询功能 ---------------------------------------------------------------------- - 18 - 3.3.4 信息分析功能 ---------------------------------------------------------------------- - 18 - 3.3.5 信息输出功能 ---------------------------------------------------------------------- - 18 - 3.3.6 其它功能 ---------------------------------------------------------------------------- - 19 - 3.4软件结构图 ----------------------------------------------------------------------------------- - 20 -
3.4.1应用软件的设计思想 -------------------------------------------------------------- - 20 - 3.4.2软件系统总体架构 ---------------------------------------------------------------- - 21 - 4 开发过程 --------------------------------------------------------------------------------------- - 22 - 4.1系统开发环境----------------------------------------------------------------------------- - 22 - 4.2总体进度计划 ----------------------------------------------------------------------------- - 22 - 4.3 经费预算 ----------------------------------------------------------------------------------- - 23 - 5 软件设计标准 -------------------------------------------------------------------------------- - 23 - 5.1 用户界面 -------------------------------------------------------------------------------------- - 23 - 5.2 硬件接口 -------------------------------------------------------------------------------------- - 24 - 5.3系统架构 ----------------------------------------------------------------------------------- - 24 -
5.3.1 B/S/D架构的优势 ---------------------------------------------------------------- - 25 -
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5.3.2 B/S/D架构的Web应用解决方案的优势 --------------------------------- - 26 - 5.3.3 B/S/D结构中各部分的分工-------------------------------------------------- - 28 - 6 关键技术介绍 -------------------------------------------------------------------------------- - 32 - 6.1 基于B/S/D三层体系结构的运行环境 ----------------------------------------- - 32 - 6.2 数据后台MYSQL的技术特点 ------------------------------------------------------- - 33 - 6.2.1 MySQL的定义 --------------------------------------------------------------------- - 33 - 6.2.2 主要特征--------------------------------------------------------------------------- - 34 - 6.2.3 稳定性要求 ----------------------------------------------------------------------- - 35 - 6.3 JAVA技术的应用 ----------------------------------------------------------------------- - 36 - 6.3.1 Servlet技术－灵活的服务器端应用程序 ------------------------------ - 36 - 6.3.2 Java Beans技术－组件开发概念 ---------------------------------------------- - 40 - 6.4 采用基于构件的面向对象的设计方法 ------------------------------------------- - 41 - 6.5 开发工具 ---------------------------------------------------------------------------------- - 42 - 6.6 局域网总体设计方案 ----------------------------------------------------------------- - 42 - 6.6.1 网络设计原则 ---------------------------------------------------------------------- - 42 - 6.6.3 网络拓扑结构 ---------------------------------------------------------------------- - 43 - 6.6.4 网络设备的选型 ------------------------------------------------------------------ - 43 - 6.6.5 路由器配置 ------------------------------------------------------------------------- - 44 - 6.6.6 交换机配置 ------------------------------------------------------------------------- - 47 - 6.6.7 Internet防火墙和系统安全设计 ------------------------------------------- - 53 - 6.6.8 防火墙 ------------------------------------------------------------------------------- - 54 - 6.6.9 病毒防护系统 ---------------------------------------------------------------------- - 57 - 6.6.10 服务器系统概述 ----------------------------------------------------------------- - 57 - 6.6.11 整体方案设计说明 -------------------------------------------------------------- - 62 - 6.6.12 主要设备一览表 ----------------------------------------------------------------- - 63 - 7 项目管理和质量保证体系 ----------------------------------------------------------------- - 64 - 7.1 项目管理 ---------------------------------------------------------------------------------- - 64 - 7.2 系统开发与实施控制 ------------------------------------------------------------------ - 69 - 8 数据结构与设计 ------------------------------------------------------------------------------ - 77 - 8.1 数据结构 -------------------------------------------------------------------------------------- - 77 - 8.2 数据设计 ---------------------------------------------------------------------------------- - 78 -
8.2.1 数据结构设计 ---------------------------------------------------------------------- - 78 - 8.2.2 数据库设计 ------------------------------------------------------------------------- - 78 - 8.3数据字典 ----------------------------------------------------------------------------------- - 78 - 8.3.1 数据流词条描述 ------------------------------------------------------------------ - 78 - 8.3.2 逻辑结构 ----------------------------------------------------------------------------------- - 79 - 8.3.3数据库组成 --------------------------------------------------------------------------------- - 80 - 8.4 系统安全 -------------------------------------------------------------------------------------- - 82 - 8.4.1 系统安全 ----------------------------------------------------------------------------------- - 82 - 8.4.2 数据安全 ----------------------------------------------------------------------------------- - 83 -
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8.4.3 后备与恢复 -------------------------------------------------------------------------------- - 83 - 8.4.4 出错处理 ----------------------------------------------------------------------------------- - 84 - 9 应用系统安装、测试和验收 ------------------------------------------------------------- - 85 - 9.1 安装 --------------------------------------------------------------------------------------- - 85 -
9.1.1 安装调试计划 -------------------------------------------------------------------- - 85 - 9.1.2 注意事项--------------------------------------------------------------------------- - 85 - 9.1.3 安装调试报告 -------------------------------------------------------------------- - 85 - 9.2 测试 --------------------------------------------------------------------------------------- - 86 - 9.2.1 测试目的--------------------------------------------------------------------------- - 86 - 9.2.2 测试组织--------------------------------------------------------------------------- - 86 - 9.2.3 测试方法--------------------------------------------------------------------------- - 86 - 9.2.4 测试内容--------------------------------------------------------------------------- - 86 - 9.2.5 测试报告--------------------------------------------------------------------------- - 87 - 9.3验收 ------------------------------------------------------------------------------------------ - 87 - 9.3.1 文档验收--------------------------------------------------------------------------- - 88 - 9.3.2 应用系统软件的验收 ---------------------------------------------------------- - 88 - 9.3.3 验收报告--------------------------------------------------------------------------- - 89 - 9.3.4 需提交用户的文档 --------------------------------------------------------------------- - 89 - 9.3.5 项目验收方式与依据 ------------------------------------------------------------------- - 89 - 10 培训计划 ------------------------------------------------------------------------------------- - 89 - 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5
培训目标 ----------------------------------------------------------------------------- - 89 - 培训内容 ----------------------------------------------------------------------------- - 90 - 培训方式 ----------------------------------------------------------------------------- - 90 - 培训地点 ----------------------------------------------------------------------------- - 90 - 培训计划 ----------------------------------------------------------------------------- - 90 -
11 售后服务和技术支持体系 -------------------------------------------------------------- - 91 - 11.1 11.2
终身维护 ----------------------------------------------------------------------------- - 91 - 快速响应的能力 -------------------------------------------------------------------- - 92 -
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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，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。
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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] 工程建设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
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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
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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/7 WEB服务：IIS5.0 数据库：My SQL
2.3 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
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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）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
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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
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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
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监测点 信息分析与处理 污染源 环境信息库 报告书与决策
图表 1 环境监测信息管理一层数据流图
监测点 环境信息库 环境信息库 监测点 分析 总量控制 环境质量报告书 分析
监督管理 决策 排污状况报告 - 8 -