云平臺(tái)助力智慧環(huán)保

柯瑞榮 李少恒

（1.福建省環(huán)境信息中心， 福州 350003，2.北京盛世博創(chuàng)信息技術(shù)有限公司，北京 100044）

前言

黨的“十八大”將生態(tài)文明建設(shè)與經(jīng)濟(jì)建設(shè)、政治建設(shè)、文化建設(shè)、社會(huì)建設(shè)并舉提升至“五位一體”[1]的戰(zhàn)略高度，同時(shí)將信息化納入到“新四化”[1]的發(fā)展藍(lán)圖中。信息化在社會(huì)發(fā)展中逐漸擔(dān)負(fù)起不可替代的角色，充分利用先進(jìn)的信息化技術(shù)支撐環(huán)境的“監(jiān)督、保護(hù)和改善、防治”[2]以及法律責(zé)任的追究等，是實(shí)現(xiàn)“美麗中國”的必經(jīng)之路。近年來，隨著“云計(jì)算”、“物聯(lián)網(wǎng)”、“智慧地球”等概念的提出，新一代信息技術(shù)正在為社會(huì)主義發(fā)展展開新的篇章，在環(huán)境管理中的深入應(yīng)用也已經(jīng)是時(shí)代所需。

1.環(huán)境管理信息化現(xiàn)狀

國家信息化從20世紀(jì)80年代中期，伴隨著人類社會(huì)進(jìn)入信息時(shí)代，開始規(guī)模化建設(shè)與發(fā)展。為了適應(yīng)我國環(huán)境保護(hù)工作需要，進(jìn)入90年代初期，環(huán)境信息化逐漸進(jìn)入國家信息化領(lǐng)域；較大規(guī)?；ㄔO(shè)始于“九五”期間。從最初的摸爬滾打至今，環(huán)境信息化已有近二十個(gè)年頭，取得了不俗的成績(jī)。各級(jí)地市基本上都成立了專門的信息化二級(jí)單位或兼有信息化建設(shè)職能的部門，對(duì)環(huán)境業(yè)務(wù)應(yīng)用的不斷深入和支撐能力不斷加強(qiáng)，并在一定程度上實(shí)現(xiàn)了環(huán)境信息采集、傳輸和管理的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化。

近年來，許多地方更是抓住“國家環(huán)境信息與統(tǒng)計(jì)能力建設(shè)項(xiàng)目”的推進(jìn)，積極爭(zhēng)取地方政府的支持，初步確立了環(huán)境信息化發(fā)展的戰(zhàn)略與目標(biāo)，環(huán)境信息化“一體化規(guī)劃、一體化設(shè)計(jì)、一體化建設(shè)、一體化管理”的理念正在逐步形成，并處在從“數(shù)字環(huán)保”向“智慧環(huán)?！敝鸩竭~進(jìn)的重要階段。

2.環(huán)境管理信息化存在的問題

隨著國家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，環(huán)境問題的日益突顯，不可避免地給“信息強(qiáng)環(huán)保”提出了更高的要求，環(huán)保信息化也暴露出了新的問題。

首先，受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等諸多因素的影響，或多或少存在著各級(jí)環(huán)境保護(hù)部門信息化建設(shè)各自為戰(zhàn)、管理水平參差不齊，甚至某些環(huán)保部門信息化水平落后和重復(fù)性建設(shè)等問題。

其次，信息資源共享問題普遍存在，不論是面向公眾，還是上下級(jí)、兄弟單位之間，甚至于單位內(nèi)部各處室之間都難免存在信息不通暢的問題，高效的工作協(xié)同、輔助決策難以突破。

就“智慧環(huán)?！北旧矶裕绻麅H僅是借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[3]，把感應(yīng)器和裝備嵌入到各種環(huán)境監(jiān)控對(duì)象（物體）中，通過環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)整合起來，而不能將感知設(shè)備生成的海量數(shù)據(jù)有效地利用起來，就很難實(shí)現(xiàn)真正意義上的人類社會(huì)與環(huán)境業(yè)務(wù)系統(tǒng)的整合，也很難以更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式實(shí)現(xiàn)環(huán)境管理和決策的“智慧”[4]。

另外，各級(jí)地市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不同，不可避免地產(chǎn)生了環(huán)境管理的個(gè)性化及顆粒度的差異，這也間接造成了“重復(fù)性建設(shè)”和“信息共享難”等問題。

3.云平臺(tái)助力智慧環(huán)保

經(jīng)過多年來福建省環(huán)境信息化建設(shè)的實(shí)踐，以及對(duì)全國其他省市優(yōu)秀案例的學(xué)習(xí)與研究，本文提出了狹義的云概念和面向全省各級(jí)環(huán)境主管部門的基于云平臺(tái)的信息化建設(shè)思路，將新一代信息技術(shù)充分融入到環(huán)境綜合管理應(yīng)用中去，有效解決了上述環(huán)境信息化工作中的若干問題，是“十二五”期間福建省環(huán)境信息化建設(shè)的大膽探索，是全省三級(jí)（省、市、縣）環(huán)境主管部門“環(huán)境管理一盤棋”目標(biāo)能夠落地的技術(shù)保障，是“智慧環(huán)?！弊罱K得以實(shí)現(xiàn)的有力支撐。

3.1 基于云平臺(tái)的環(huán)境管理信息化架構(gòu)

環(huán)境管理云平臺(tái)，是面向全省的公有云和面向各級(jí)環(huán)境管理部門的私有云共同組成的混合云應(yīng)用。基于安全的考慮，在網(wǎng)絡(luò)條件允許的條件下，這里所指的公有云是狹義的公有云，面向各級(jí)環(huán)保部門在專網(wǎng)上公有、面向公眾和其他部門通過互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)公有。

圖 1 基于云平臺(tái)的環(huán)境管理信息化架構(gòu)

3.1.1 環(huán)境管理公有云（Public Cloud）

意在實(shí)現(xiàn)全省統(tǒng)一的環(huán)境管理規(guī)范，滿足數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通、業(yè)務(wù)的多級(jí)協(xié)同及科學(xué)決策的要求。符合國家級(jí)和福建省省級(jí)一體化管理要求的各類環(huán)保業(yè)務(wù)（包括環(huán)境數(shù)據(jù)中心、建設(shè)項(xiàng)目管理、環(huán)境監(jiān)察、在線監(jiān)控、排污收費(fèi)、總量控制等等）、算法（包括排污費(fèi)核算、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)有效性判別等等）、知識(shí)（包括法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、管理經(jīng)驗(yàn)等等）等應(yīng)用統(tǒng)一集中部署，而各級(jí)地市不需要再單獨(dú)架設(shè)硬件、網(wǎng)絡(luò)，安裝系統(tǒng)軟件以及應(yīng)用系統(tǒng)軟件等。

首先，以基礎(chǔ)設(shè)施云作為各類平臺(tái)及應(yīng)用軟件載體，通過IaaS（Infrastructure as a Service，基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）的模式，以最大程度提升硬件的利用率；利用云存儲(chǔ)（Cloud Storage），提供DaaS（Data Storage as a Service，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)即服務(wù)），解決海量環(huán)境管理數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及規(guī)范化問題；通過PaaS（Platform as a Service，平臺(tái)即服務(wù)）提供操作系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)應(yīng)用支撐平臺(tái)等更高性能、更個(gè)性化的環(huán)保應(yīng)用服務(wù)；通過CaaS（Communications as a Service，通信即服務(wù)）大幅度提升環(huán)保管理工作中人與人之間的溝通效率，進(jìn)而提升部門之間、各級(jí)單位以及單位與企業(yè)之間的溝通效率。在IaaS、DaaS、CaaS的共同支撐下，按照環(huán)境綜合管理的需要，構(gòu)建出應(yīng)用程序云、知識(shí)云、算法云[5]及云物聯(lián)等SaaS（Software as a Service，軟件即服務(wù)）服務(wù)體系，以標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、通用化的方式向全省各級(jí)環(huán)保部門提供全方位的環(huán)保信息化服務(wù)。

3.1.2 環(huán)境管理私有云（Private Cloud）

是考慮到各級(jí)地市環(huán)境管理個(gè)性化應(yīng)用而構(gòu)建的。同樣，基于政府行政管理部門的安全要求，在網(wǎng)絡(luò)條件允許的情況下，私有云也是相對(duì)環(huán)保專網(wǎng)來說的狹義概念。私有云的組成類似于公有云，但云基礎(chǔ)設(shè)施與軟硬件資源等等搭建在本單位的防火墻內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)為本級(jí)或上、下級(jí)單位提供信息化的服務(wù)。

公有云和私有云各自獨(dú)立而又相互結(jié)合的應(yīng)用模式，不僅能夠全面地滿足各級(jí)環(huán)境主管部門的管理需要，同時(shí)也分別對(duì)通用及個(gè)性化的環(huán)境管理數(shù)據(jù)形成了有效的積累，通過數(shù)據(jù)交換及即可與互聯(lián)網(wǎng)和其他網(wǎng)絡(luò)共享數(shù)據(jù)，進(jìn)而形成云服務(wù)，對(duì)社會(huì)實(shí)現(xiàn)政務(wù)公開、公眾參與等，對(duì)其他部門（例如各級(jí)政府紀(jì)檢監(jiān)察部門，會(huì)通過電子監(jiān)察系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)保業(yè)務(wù)行政權(quán)力運(yùn)行的督查督辦）滿足數(shù)據(jù)上報(bào)、監(jiān)督管理等的要求。

3.2 云平臺(tái)凝聚云智慧

云平臺(tái)的搭建，形成了覆蓋省、市、縣三級(jí)的網(wǎng)狀的新型環(huán)境管理信息化體系，同時(shí)，也形成了全面覆蓋全省環(huán)保業(yè)務(wù)的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，是當(dāng)前“數(shù)字環(huán)?！钡难由旌涂沙掷m(xù)發(fā)展，同時(shí)又是信息化輔助管理手段的一種變革。當(dāng)前環(huán)境管理中所遇到的諸多問題，在云平臺(tái)面前可迎刃而解。

通過公有云所提供的服務(wù)，只需一臺(tái)電腦、一根網(wǎng)線，環(huán)境管理人員即可通過“知識(shí)云”第一時(shí)間了解到最新的環(huán)境管理要求，通過“應(yīng)用程序云”采用最先進(jìn)、高效的管理手段輔助進(jìn)行日常的工作，通過“云物聯(lián)”掌握實(shí)時(shí)的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過“算法云”應(yīng)用最科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。不僅有效地解決了有些地市，尤其是縣一級(jí)環(huán)境管理部門沒有足夠的信息化建設(shè)資金的問題，也通過云服務(wù)形成了環(huán)境管理制度、規(guī)范、能力的快速普及、共享以及知識(shí)反饋的通道，對(duì)全省環(huán)境管理各項(xiàng)能力的全面、平衡發(fā)展，起到了強(qiáng)有力的支撐作用。

涉及部門內(nèi)部處室之間以及平級(jí)或上下級(jí)部門之間的信息資源的共享、服務(wù)以及對(duì)環(huán)境管理決策的支撐，核心要解決的是海量環(huán)境管理數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)化問題。云存儲(chǔ)，充分利用集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等，對(duì)外提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)訪問功能，使用者不用再關(guān)心存儲(chǔ)設(shè)備的型號(hào)、空間大小、存放位置等。利用云存儲(chǔ)，不僅解決了海量的環(huán)境感知、企業(yè)檔案、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、法律法規(guī)等數(shù)據(jù)的保存問題，同時(shí)，通過建立規(guī)范化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)ETL（Extraction Transformation Loading，數(shù)據(jù)提取、轉(zhuǎn)換和加載）接口及服務(wù)，形成SaaS，實(shí)現(xiàn)了與各級(jí)部門、各類環(huán)境業(yè)務(wù)系統(tǒng)的松耦合集成以及數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、自動(dòng)化采集與應(yīng)用。

公有云和私有云的混合應(yīng)用，環(huán)境管理的“求同存異”問題也迎刃而解。各級(jí)管理部門在充分享用公有云所提供的基礎(chǔ)設(shè)施、平臺(tái)、軟件、存儲(chǔ)、通信等集約化、標(biāo)準(zhǔn)化、共享式服務(wù)的同時(shí)，也可以根據(jù)自身的管理特點(diǎn)構(gòu)建私有云，在繼承通用化管理模式的同時(shí)，從深度和廣度上進(jìn)行挖掘，并利用公有云及私有云各自提供的“知識(shí)云”實(shí)現(xiàn)各級(jí)環(huán)境管理的自我和相互學(xué)習(xí)，從而客觀、科學(xué)地帶動(dòng)新的環(huán)境管理制度、規(guī)范等的產(chǎn)生和環(huán)境管理水平的全面提升。以行政處罰裁量為例，公有云提供的是國家以及福建省法律、法規(guī)、各項(xiàng)條例所要求的裁量標(biāo)準(zhǔn)（罰款額一般為區(qū)間值），在此統(tǒng)一要求下，各級(jí)地市可結(jié)合自身管理特點(diǎn)和要求進(jìn)行裁量細(xì)化，甚至于達(dá)到零裁量的程度，構(gòu)建出個(gè)性化的私有云行政處罰裁量服務(wù)，從而形成了全省自上而下的行政處罰業(yè)務(wù)及知識(shí)體系。

4.效益分析

從經(jīng)濟(jì)效益的層面分析，環(huán)境綜合管理云平臺(tái)建設(shè)、實(shí)施的投資回報(bào)率是顯而易見的。首先，信息化基礎(chǔ)設(shè)施以IaaS模式集中、重復(fù)性利用，勢(shì)必大規(guī)模減少硬件的采購數(shù)量，從而也帶來了其他能耗的大幅度降低，對(duì)于環(huán)境主管部門本身就是一種間接的生態(tài)保護(hù)行為；再加上PaaS、SaaS、DaaS、CaaS等所帶來的系統(tǒng)重復(fù)性建設(shè)的減少，意味著單位系統(tǒng)功能投資的等比例減少，為國家財(cái)政節(jié)省的開支不言而喻。

從社會(huì)效益的層面分析，云平臺(tái)所帶來的省市縣三級(jí)所有環(huán)境主管部門的基礎(chǔ)信息化能力的大幅度提升、環(huán)境管理數(shù)據(jù)的全面整合與共享、業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的有效統(tǒng)一與執(zhí)行、各級(jí)環(huán)境管理行政權(quán)力的垂直高效監(jiān)管等方面的環(huán)境管理效能的全面提升，其潛在的社會(huì)價(jià)值是不可估量的。

5.結(jié)束語

作為新一代信息技術(shù)的代表，云計(jì)算開始深入各行各業(yè)，公共服務(wù)中的智慧城市、醫(yī)療衛(wèi)生、社區(qū)服務(wù)等領(lǐng)域都已經(jīng)開始進(jìn)入“云模式”。然而，云計(jì)算同樣適用于政府及其公共服務(wù)，云平臺(tái)的建設(shè)與實(shí)施，必將成為全面提升環(huán)境管理水平的重要手段。

當(dāng)然，作為一種社會(huì)化的服務(wù)模式，云計(jì)算在應(yīng)用于政府信息化的過程中，不可避免地也會(huì)帶來相關(guān)管理制度、系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)體系等諸多方面的探索和研究，等待有識(shí)之士的共同努力與突破。

[1] 胡錦濤.堅(jiān)定不移沿著中國特色社會(huì)主義道路前進(jìn) 為全面建成小康社會(huì)而奮斗[R].北京：中國共產(chǎn)黨第十八次全國代表大會(huì),2012.

[2] 中華人民共和國主席令第二十二號(hào).中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法[L].北京：中華人民共和國全國人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì),1989 . 12 . 26 .

[3] 劉云浩.物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論[M].北京：科學(xué)出版社,2011.

[4] 徐敏,孫海林.從“數(shù)字環(huán)?！钡健爸腔郗h(huán)?！盵J].環(huán)境監(jiān)測(cè)管理與技術(shù),2011,23（4）：5-7,26.

[5] 何建佳,葉春明,王祥兵,黃在鑫,劉秋皊.面向云計(jì)算的數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)架構(gòu)研究[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2011,28（4）：1372-1374.