簡介
黃河小浪底工程是一項大型綜合開發利用的水利工程，庫區淹沒涉及晉、豫兩省8縣（市），工程啟用後，區域環境狀況和河流水文情勢將發生一系列變化，在較大範圍內改變區域的環境生態平衡。為了加強對小浪底區域的環境監控，在小浪底水庫庫區、重要支流、三門峽水庫壩下至花園口間的黃河幹流建有一定規模的庫區監測站網。同時，為配合工程環境監理工作，在工程施工區，移民安置區布設了相應的大氣、噪聲、生活飲用水和生活廢污水監測點，形成了較為完善的環境監測站網，獲得了大量監測數據，為XLDEIS建設工作奠定了重要基礎。
系統硬體環境
系統拓撲結構
在本實施方案中採用10Mbps和100Mbps交換式快速乙太網技術（網路拓撲結構圖參見圖1-1），伺服器與交換機間採用100Mbps傳輸速率聯接。監測中心站點是主要用戶，占用一個100Mbps口。
網路管理與安全
XLDEIS網路管理採用基於Internet開發的網路管理協定SNMP。結合網路產品配置的相應網管產品，採用集中管理模式。根據網路特點及安全要求，XLDEIS嚴格設定訪問許可權，域內設定網路管理員、賬號管理員、資料庫管理員等高級用戶,分別擁有相應的修改、添加許可權，一般用戶具有訪問網上資源、信息列表等許可權，而其它更改和寫入權受到嚴格控制。
為了防止病毒侵害網路，系統採用網路防毒軟體NortonAntiVirus5.0 for Windows NT進行預防，客戶機安裝單機防病毒軟體Kill98 Deskpro，並每隔一定時期對這些軟體數據通過Internet進行更新升級。同時，對網路用戶進行防病毒安全教育、提高憂患意識，使本網免受病毒的侵擾。
考慮網路與外界互聯，系統增加Internet防火牆並設定相應的安全策略進行防護。
系統軟體環境
系統適用模式及開發技術路線
從網路硬體建設狀況看，XLDEIS網路工程是一個典型的企業網模式，實施的是C/S (客戶/伺服器)體系結構，因此在開發基於網路環境的XLDEIS時，確定以C/S結構為套用開發模式,同時結合適於網路開發的資料庫系統及前端開發工具，實施本系統的開發。
開發軟體選擇
資料庫系統適用軟體的分析確定 資料庫系統的結構與性能直接影響到整個系統的運行效率。經過對國內廣泛運行的幾種主要大型關係資料庫系統的比較, 選用Sybase資料庫管理系統較為適宜。
前端資料庫套用開發工具的確定
為了最大限度地發揮出Sybase資料庫系統的性能優勢，並提高整個系統的開發效率，開發時選用PowerBuilder作為資料庫前端套用開發工具。PowerBuilder被廣泛認可的功能強大的資料庫套用開發工具，同時它還可與其它開發工具有效地兼容。因此本系統選用PowerBuilder 5.0 作為主要的前端開發工具。
地理圖形信息處理工具的選取
在XLDEIS中，除了大量的數據信息需要處理外，還涉及監測站點的布設狀況、污染源的區域分布、不同位置的河段水質狀況等廣泛的空間地理信息以及水系分布、行政區域劃分等大量圖形信息。這些空間圖形信息的處理，是整個系統的重要需求部分。為了最大限度地將資料庫中的具有空間屬性的數據信息直觀、可視地顯示出來，選定了擅長處理地圖及其屬性的地理信息系統 MapInfo Professional，利用桌面地圖技術，實現對Sybase資料庫的空間查詢訪問及地理圖形信息的加工、顯示。
根據XLDEIS的特殊性，利用mapbasic語言進行定製開發，使其更好地滿足系統的規劃目標。
軟體總體設計
按需求規劃，整個系統主要包括五個子系統七大功能模組。五個子系統是：資料庫子系統、統計分析子系統、動態顯示子系統、模型庫子系統、信息發布子系統；七大功能模組是：區域概況介紹；數據輸入及維護；信息查詢；統計及分析；區域環境質量評價；區域水環境質量預測；系統簡介及幫助。
系統資料庫結構設計
系統數據分析
根據對環境信息管理的功能分析，系統基礎資料庫應包括地面水、生活飲用水、底質、污染源、評價標準、法規條例和水質簡報等資料庫。在這些基礎資料庫的基礎上，建立水質評價結果資料庫，存儲水質評價結果，供進一步查詢和分析（資料庫結構見圖2-2）。
索引檔案設計
為了提高檢索效率，需建立索引檔案，建立索引後的查找方式是折半查找法，檢索效率比順序查找法高。
中間數據表和臨時表設計
為提高系統運行速度、實現統計報表輸出的功能，需要在客戶端建立一些中間數據表或臨時表，這些表是為了實現系統功能必不可少的，隨著使用的結束而失去其價值，為了節省存儲空間，每次使用自動覆蓋原有數據。
功能模組設計
區域概況介紹模組
本模組以多媒體技術介紹自然地理概況、社會經濟概況、水庫工程概況；以地理信息技術介紹區域環境質量狀況、水體污染趨勢演示及監測站網布設狀況等圖形資料。
數據輸入及維護模組
為便於系統資料庫的套用和管理，必須設計一個結構合理、使用方便、效率較高的數據錄入及維護模組，能夠實現對各類信息的適時錄入、修改、刪除等功能。並且在系統用戶對數據進行這些操作時，系統能夠辨別用戶對數據的操作許可權，對未被授權的用戶拒絕其操作。
該模組包括各種基礎數據的錄入，數據的修改、刪除。內容上分為庫區數據、施工區數據、移民區數據、污染源數據、環境法規條例、環境標準的數據錄入及維護。
信息查詢模組
XLDEIS將為各種查詢提供圖形化的查詢界面，該界面形象直觀，使用簡便迅速，並將查詢結果組織成專業報表格式。查詢內容有：污染源、水質數據、環境法規、標準、水質公報等。
水環境評價模組
水環境評價分為水質評價和污染源評價，這項工作在確定評價標準和評價參數後，選用適當的評價方法進行評價，評價結果存入評價結果庫，並形成各類報表提供給有關用戶。水質評價按空間範圍分為河段（斷面）、河流和區域水質評價，本系統主要對庫區、施工區和移民安置區的地面水、生活飲用水、廢污水水質進行評價，同時對施工區大氣和噪聲進行評價；按評價時間分為月、水期、季度、全年評價。
統計分析模組
統計分析模組是按照專業要求和格式，對監測數據進行統計分析，形成監測成果表及特徵值統計表，提供給管理部門或向社會發布。數據主要統計內容有：庫區水質監測斷面統計、地面水水質監測成果統計、水質特徵值統計、施工區地面水監測成果統計、廢污水監測成果統計、生活飲用水水質監測成果統計、大氣監測日均值統計和噪聲監測結果統計、移民區生活飲用水水質監測成果統計、各縣(市)廢污水年排放情況統計和各縣(市)主要工業污染物調查等。
水質預測模組
水質預測是根據預測目標、對象、內容，預測的特徵參數，確定預測方法、預測模型及邊界條件進行預測，把預測結果提供給用戶。水質預測主要包括、水污染物預測和水環境影響預測。本系統側重於河流水環境管理，水質模型選用一維河流的輸入回響模型。
系統集成
在軟體結構設計工作中考慮了不同層次用戶對使用功能的不同需求，將整個系統面向對象劃分為具有針對性的功能相對獨立的模組，每個模組均可獨立完成特定性質的工作。各個子系統與系統管理維護模組相關聯，形成完整的功能體系，由系統主控視窗控制。
區域概況介紹、數據輸入及維護、信息查詢、統計及分析、區域環境質量評價、區域水環境質量預測、系統維護等七個套用模組安裝在系統客戶端的微機上，數據及其他多媒體信息元素存儲於系統伺服器上。安裝於系統客戶端的各功能模組均以後台資料庫為運行基礎，通過網路系統與安裝於伺服器上的遠程資料庫系統連線，形成網路信息處理系統。
系統特點
1. 系統開發基於C/S體系結構設計，服合當前軟體開發的趨勢。本系統可直接在客戶/伺服器運行，稍加修改也可在單機運行。可以通過區域網路連線運行，或通過撥接運行。資料庫和軟體分別位於伺服器和客戶機上，實現數據的共享。
2. 面向對象的編程。開發工具中的選單、視窗、函式、結構等都是對象，可以在各個模組中相互調用，提高了開發效率和軟體質量，又極大地減少了開發時間。完全支持第三方控制對象如VBX和C++的訪問，還可直接調用WINDOWS的API函式。
3. 主從資料庫結構設計。這種資料庫結構依據監測頻率的不同，將庫區水質監測數據表，分為三個相互關聯的表，主表中包含常規記錄項，操作頻率高；非常規記錄項設計成一個表，其操作頻率低；將一些很少測的項目和未來可能要監測的項目，歸入另一個表，作為主表的一種補充。通過主碼和外碼，在它們之間建立關聯。這種資料庫設計，有效地避免了資源浪費，提高數據操作性能，大大加快了數據查詢速度，是一種優良的關係資料庫設計方法。
4. 綜合發揮了不同計算機軟體開發工具的優勢。本系統選擇最有利的開發工具和語言。以綜合大型網路資料庫系統Sybase、資料庫開發語言PowerBuilder、地理信息系統MapInfo 各自擅長的開發套用功能，在XLDEIS中實現了多種用戶功能需求。
5. 在信息系統開發中運用數學模型技術。本系統在水質預測模組中套用了實用的一維河流輸入回響模型，增加了系統的科學和實用性。
結束語
黃河小浪底監測信息系統的建成，不僅為水庫運用方式提供環境方面的決策依據，還為庫區下游水資源規劃提供建設性意見。在環境監測管理方式方法上，利用先進的計算機技術替代落後的人工管理，縮短了數據生成周期，提高了數據利用率。在XLDEIS的建設過程中，積累了大量的開發經驗和計算機處理經驗，為以後水環境信息系統的開發建設進行了有益的探索。
