李 敏,孫 陽(yáng),曹 汐,周廣柱
(山東科技大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,山東 青島 266590)
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展,我國(guó)土壤污染日益嚴(yán)重,全國(guó)土壤環(huán)境狀況總體不容樂(lè)觀,部分地區(qū)土壤污染較嚴(yán)重,耕地土壤環(huán)境質(zhì)量問(wèn)題堪憂,工礦業(yè)廢棄地土壤環(huán)境問(wèn)題突出,土壤污染的防治與修復(fù)工作迫在眉睫[1-4]?!锻寥牢廴痉乐涡袆?dòng)計(jì)劃》(簡(jiǎn)稱“土十條”)出臺(tái)以來(lái),土壤污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與修復(fù)問(wèn)題引起了大眾的廣泛關(guān)注[5-6]。我國(guó)2004年頒發(fā)了《關(guān)于切實(shí)做好企業(yè)搬遷過(guò)程中環(huán)境污染防治工作的通知》,2008年頒發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)土壤污染防治工作的意見(jiàn)》,2014年頒發(fā)了《污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》(HJ25.3-2014)[7]等一系列標(biāo)準(zhǔn),這為污染場(chǎng)地的評(píng)估與修復(fù)工作提供了重要的科學(xué)依據(jù),但實(shí)際的污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作需要大量的走訪和實(shí)地勘測(cè),這為評(píng)估工作者帶來(lái)極大的不便。
近年來(lái),隨著移動(dòng)技術(shù)的發(fā)展,Android 操作系統(tǒng)的發(fā)布和中國(guó)網(wǎng)絡(luò)覆蓋工程的推進(jìn)使得智能手機(jī)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛,為污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的野外數(shù)據(jù)采集工作提供了一種有效途徑。一方面隨著硬件成本的不斷降低,智能手機(jī)已非常普及,為污染場(chǎng)地的數(shù)據(jù)采集工作提供了硬件基礎(chǔ);另一方面,Android 作為一個(gè)完整、免費(fèi)和開(kāi)放的平臺(tái),具有以下特點(diǎn):編程簡(jiǎn)單、可移植性強(qiáng)、擴(kuò)展性好以及易于維護(hù),為污染場(chǎng)地的數(shù)據(jù)采集工作提供了有利的軟件環(huán)境[8]。為了使評(píng)估工作更加方便快捷,本文提出一種基于 Android 平臺(tái)污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估輔助辦公軟件,實(shí)現(xiàn)了污染場(chǎng)地現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信采集方案。
基于Android平臺(tái)的污染場(chǎng)地?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體架構(gòu)中,工作者可以通過(guò)Android設(shè)備運(yùn)行訪問(wèn)Android客戶端,也可以通過(guò) WEB 瀏覽器訪問(wèn)系統(tǒng) WEB 客戶端。Android 客戶端主要為用戶提供一個(gè)方便操作的采集與儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的平臺(tái),而WEB客戶端主要為用戶提供管理和維護(hù)數(shù)據(jù)的平臺(tái),通過(guò)WEB服務(wù)器提供不同數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器進(jìn)行交互,以確保數(shù)據(jù)訪問(wèn)的一致性。
因?yàn)樵撛u(píng)估系統(tǒng)涉及到Android設(shè)備和WEB瀏覽器這兩個(gè)不同的平臺(tái),為了降低系統(tǒng)的維護(hù)難度,客戶端和服務(wù)器之間的交互采用HTTP協(xié)議進(jìn)行,數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)采用輕量級(jí)數(shù)據(jù)交互格式JSON。
用戶登錄成功后,對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行精確的定位,系統(tǒng)自動(dòng)儲(chǔ)存采樣點(diǎn)置信息。定位成功后,進(jìn)入數(shù)據(jù)采集界面,在該界面將現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)輸入并進(jìn)行保存,并可在該界面進(jìn)行數(shù)據(jù)的修改與整理,確認(rèn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤后,將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器端。PC端工作者利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)從服務(wù)器下載所需數(shù)據(jù)利用PC端相關(guān)軟件進(jìn)行評(píng)估分析,最終得出評(píng)估報(bào)告以及污染場(chǎng)地修復(fù)方案并建立數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行保存。PC端將評(píng)估報(bào)告以及修復(fù)方案上傳至服務(wù)器,Android端可從服務(wù)器下載原始數(shù)據(jù)以及評(píng)估報(bào)告和修復(fù)方案并閱讀,為后續(xù)的評(píng)估工作提供重要參考。
Android平臺(tái)客戶端的功能設(shè)計(jì)包括:用戶登錄、野外調(diào)查數(shù)據(jù)的采集與整理、對(duì)各采樣點(diǎn)準(zhǔn)確定位、將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器、資料查閱、軟件使用幫助。
1.3.1 用戶登錄模塊
用戶登錄模塊是用戶在手機(jī)客戶端通過(guò)輸入正確的身份信息以及密碼,連接遠(yuǎn)程服務(wù)器對(duì)操作用戶的賬號(hào)信息進(jìn)行驗(yàn)證,驗(yàn)證通過(guò)即可登錄Android端軟件。
1.3.2 GPS定位模塊
本功能要求用戶在手機(jī)的“設(shè)置”中的“位置服務(wù)”中選擇“GPS衛(wèi)星”。用戶在進(jìn)入數(shù)據(jù)采集界面后,選擇“開(kāi)始定位”功能時(shí)調(diào)用手機(jī)此時(shí)刻的定位信息并在此界面中顯示此位置信息 ,保存到本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。利用GPS定位功能對(duì)正在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)的采樣點(diǎn)準(zhǔn)確定位,根據(jù)定位信息填寫(xiě)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的數(shù)據(jù)。
1.3.3 數(shù)據(jù)采集模塊
病蟲(chóng)害是農(nóng)業(yè)種植中必須注意的部分,也是玉米高產(chǎn)栽培技術(shù)推廣過(guò)程中需要進(jìn)行配套推廣的內(nèi)容,推廣工作人員需要針對(duì)所選玉米品種進(jìn)行病蟲(chóng)害防治內(nèi)容的篩選,例如某山區(qū)多發(fā)玉米絲黑穗病和玉米螟,玉米種植過(guò)程中需要進(jìn)行相應(yīng)的藥物處理和施用,用粉銹寧、萎銹靈、速保利、氧環(huán)寧緩釋劑、多菌靈可濕性粉劑等對(duì)玉米的拌種都可以達(dá)到防治的好效果,玉米喇叭口期用蘇云金桿菌300ml兌水50kg進(jìn)行噴霧可以有效抑制玉米螟,因此玉米病蟲(chóng)害并不可怕,只要采取了合適的防治手段,就可以得到有效抑制,可以成為玉米高產(chǎn)栽培技術(shù)推廣應(yīng)用的有效輔助手段。
數(shù)據(jù)采集模塊主要實(shí)現(xiàn)的功能有獲取采樣點(diǎn)的位置信息,數(shù)據(jù)的輸入、分類整理以及儲(chǔ)存和上傳到服務(wù)器等功能,為野外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的評(píng)估工作者提供一個(gè)存儲(chǔ)、整理資料的平臺(tái)。
完成對(duì)采樣點(diǎn)的定位功能后,將輸入到軟件中的土壤調(diào)查信息可直接存儲(chǔ)到本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)文件中。完成輸入后,用戶可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行查詢、添加、提交、刪除和輸出等操作。用戶確認(rèn)無(wú)誤后,點(diǎn)擊提交將數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器端。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型參數(shù)見(jiàn)表1。
表1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型參數(shù)說(shuō)明
1.3.4 資料查閱模塊
該功能可查詢?cè)敿?xì)的歷史土壤污染調(diào)查的相關(guān)資料,為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查方法和評(píng)估模型的建立提供重要參考。
1.3.5 軟件使用幫助
手機(jī)客戶端采用人性化的圖文引導(dǎo)方式,幫助用戶快速熟悉軟件的操作方法。
1.4.1 登錄界面
1.4.2 GPS定位界面
在界面上使用地圖顯示采樣點(diǎn)位置,并在底部位置設(shè)置一個(gè)文本框,文本框顯示開(kāi)始定位,當(dāng)用戶點(diǎn)擊文本框時(shí),界面顯示詳細(xì)的采樣點(diǎn)位置的經(jīng)緯度。
1.4.3 數(shù)據(jù)采集界面
采用問(wèn)卷調(diào)查的方式,將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的數(shù)據(jù)輸入,見(jiàn)圖1。
1.4.4 資料查閱界面
采用簡(jiǎn)單界面,用戶直接在輸入框中輸入查詢內(nèi)容,在SQlite數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行搜索,搜索成功后界面上顯示用戶查找的內(nèi)容。
系統(tǒng)采用專門(mén)為嵌入式設(shè)備設(shè)計(jì)的輕量級(jí)的數(shù)據(jù)庫(kù)SQLite數(shù)據(jù)庫(kù),其具有輕量級(jí)、獨(dú)立性、隔離性和跨平臺(tái)等特點(diǎn)。污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估采集的數(shù)據(jù)主要包括日期、經(jīng)緯度、數(shù)據(jù)類型及數(shù)據(jù)內(nèi)容,可以設(shè)計(jì)通用的數(shù)據(jù)庫(kù)表進(jìn)行存儲(chǔ),以實(shí)現(xiàn)所有上報(bào)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ),同時(shí)滿足后期上報(bào)數(shù)據(jù)的擴(kuò)展需求。
在SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)中,不僅提供了儲(chǔ)存基本數(shù)據(jù)的功能,而且提供了對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的能力,這樣可以確保把采集到的污染分布圖像信息存放到數(shù)據(jù)庫(kù)中,由數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一操作和管理。
圖1 Android 端數(shù)據(jù)采集界面
本文基于Android端和GPS定位系統(tǒng)完成了污染場(chǎng)地風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估輔助辦公軟件的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。該軟件較好的實(shí)現(xiàn)了野外調(diào)查的數(shù)據(jù)采集與整理、對(duì)各采樣點(diǎn)的準(zhǔn)確定位、將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器以及土壤污染資料查詢四大功能,可輔助風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估野外工作者對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行精確的定位,便于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、整理分類以及儲(chǔ)存,并將整理好的數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器的功能,為野外評(píng)估工作者提供便利,提高工作效率。