遼寧省環(huán)境信息數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用研究

王世海

（遼寧省環(huán)境監(jiān)控中心，遼寧 沈陽110161）

1 引言

隨著環(huán)保信息化應(yīng)用的發(fā)展，逐漸暴露出應(yīng)用系統(tǒng)間缺乏有效的組織和管理的弊端。對于不同的應(yīng)用系統(tǒng)，用戶需要分別登錄進(jìn)入訪問，缺乏統(tǒng)一的訪問資源和應(yīng)用的接口，各應(yīng)用系統(tǒng)間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不一致，數(shù)據(jù)差異大，數(shù)據(jù)間無共享，無法為決策支撐系統(tǒng)提供有效的數(shù)據(jù)支持。為順應(yīng)新時代下環(huán)境管理的需求，推動信息資源共享，建立先進(jìn)的環(huán)境信息數(shù)據(jù)中心平臺，全面分析環(huán)境質(zhì)量狀況和趨勢，對遼寧省環(huán)境進(jìn)行有效監(jiān)控，為環(huán)境管理、決策提供有力支持，需要建設(shè)遼寧省環(huán)境數(shù)據(jù)中心，把各部門的公共信息存儲在數(shù)據(jù)中心，確保數(shù)據(jù)的唯一性、準(zhǔn)確性、一致性。

環(huán)境信息數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵在于如何更好的服務(wù)于環(huán)境管理，如何使各級環(huán)保管理機(jī)構(gòu)能夠更加高效、協(xié)同的從事管理工作。建立遼寧省環(huán)境信息數(shù)據(jù)中心平臺系統(tǒng)就是通過對環(huán)境保護(hù)各部門、各單位的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、清洗、審核、轉(zhuǎn)換和加載，實現(xiàn)對當(dāng)前各類環(huán)境數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理；同時采用SOA架構(gòu)實現(xiàn)系統(tǒng)的建立健全，將各類數(shù)據(jù)有機(jī)地整合起來，加強(qiáng)對環(huán)境業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的共享、交互以及對數(shù)據(jù)的整理、分析和利用；并通過數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實現(xiàn)環(huán)境信息數(shù)據(jù)多維耦合分析，為環(huán)境保護(hù)決策分析提供依據(jù)。

2 數(shù)據(jù)建設(shè)目標(biāo)

2.1 需求分析

環(huán)境信息數(shù)據(jù)中心平臺要按照統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一接口、支持?jǐn)?shù)據(jù)多樣性、分層建設(shè)方式，提供良好的擴(kuò)展，在對環(huán)境保護(hù)廳業(yè)務(wù)分析確認(rèn)的基礎(chǔ)上，對本項目所應(yīng)包含和管理的信息資源進(jìn)行分析和整理，提出信息資源規(guī)劃方案，對污染源、環(huán)境質(zhì)量、核與輻射、應(yīng)急管理、生態(tài)保護(hù)、水專項成果物等各類環(huán)境管理數(shù)據(jù)體系設(shè)計和建設(shè)。建設(shè)任務(wù)包括環(huán)境信息數(shù)據(jù)中心平臺管理系統(tǒng)、報表軟件工具、數(shù)據(jù)倉庫軟件、數(shù)據(jù)交換軟件、ESB軟件等采購軟件。其中，環(huán)境信息數(shù)據(jù)中心包括環(huán)境數(shù)據(jù)模型、主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、整合數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)倉庫、元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交換平臺、查詢檢索系統(tǒng)、綜合分析系統(tǒng)、業(yè)務(wù)圖表中心、共享服務(wù)接口、應(yīng)用門戶、系統(tǒng)管理。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)需集成了污染源數(shù)據(jù)、環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)、核與輻射數(shù)據(jù)、應(yīng)急管理數(shù)據(jù)、生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)、環(huán)境空間數(shù)據(jù)、文檔數(shù)據(jù)、信息分類及標(biāo)準(zhǔn)代碼、機(jī)動車尾氣監(jiān)測治理相關(guān)數(shù)據(jù)、環(huán)統(tǒng)數(shù)據(jù)、污普數(shù)據(jù)、總量減排數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中心要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，需建設(shè)一套接口的共享目錄，所有承建商、業(yè)務(wù)單元的接口都可以在共享目錄中搜索和查找，要包括：實現(xiàn)接口的歸類、接口的存儲、提供搜索接口、對接接口、上傳信息接口等。需要建設(shè)門戶系統(tǒng)、污染源生命周期管理、一體化實時監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境決策支持系統(tǒng)等。

（1）門戶系統(tǒng)。要保證用戶的靈活定制、確保系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可管理性，為用戶提供的主要功能包括個性化門戶設(shè)置、門戶管理、內(nèi)容管理、安全管理等功能。桌面風(fēng)格要充分考慮日后系統(tǒng)的拓展，方便第三方應(yīng)用。使用新穎的風(fēng)格，提升門戶美觀性。

（2）污染源生命周期管理。實現(xiàn)環(huán)保業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的管理和存儲，肩負(fù)了污染源數(shù)據(jù)的管理分析的重任。為每個污染源形成一套全面的、全過程的、動態(tài)的、綜合的并能真實反映污染源工作全貌的環(huán)保信息檔案。

（3）一體化實時監(jiān)控系統(tǒng)。對環(huán)保業(yè)務(wù)實時動態(tài)更新的監(jiān)控數(shù)據(jù)實現(xiàn)智能化的自動監(jiān)控和對其進(jìn)行相應(yīng)的分析管理，以此能夠及時的發(fā)現(xiàn)污染源的情況以及排放是否安全、是否發(fā)生突發(fā)事件，以此能夠時刻對污染源和環(huán)境情況進(jìn)行監(jiān)管、對突發(fā)事件的產(chǎn)生能夠及時有效的采取治理行動，降低污染擴(kuò)散。

（4）環(huán)境決策支持系統(tǒng)。自動對環(huán)境質(zhì)量、污染物進(jìn)行多維、耦合統(tǒng)計分析，深入挖掘大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)所能揭示的環(huán)境問題和管理問題。要實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果能夠為各級領(lǐng)導(dǎo)提供科學(xué)決策的支持，這些數(shù)據(jù)分析結(jié)果將是環(huán)保業(yè)務(wù)中高價值的、可供很多業(yè)務(wù)重復(fù)使用的數(shù)據(jù)產(chǎn)品及二次開發(fā)平臺。

2.2 建設(shè)目標(biāo)

為順應(yīng)新的業(yè)務(wù)系統(tǒng)需求，推動信息資源共享，建立先進(jìn)的環(huán)境監(jiān)測預(yù)警體系，全面反映環(huán)境質(zhì)量狀況和趨勢，對遼寧省環(huán)境進(jìn)行有效監(jiān)控，為環(huán)境管理、決策提供有力支持，需要建設(shè)遼寧省環(huán)境信息數(shù)據(jù)中心平臺系統(tǒng)，把各部門的公共信息存儲在數(shù)據(jù)中心，確保數(shù)據(jù)的唯一性、準(zhǔn)確性、一致性。建立數(shù)據(jù)展示系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的動態(tài)化查詢和智能化統(tǒng)計，實現(xiàn)污染源自動動態(tài)監(jiān)管和環(huán)境統(tǒng)計智能決策分析的各項業(yè)務(wù)應(yīng)用，為環(huán)境監(jiān)管提供數(shù)字化、智能化、自動化的決策支持。

環(huán)境信息數(shù)據(jù)中心平臺是面向環(huán)境信息化建設(shè)的總體需求，在制定和完善環(huán)境信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、以及環(huán)境信息安全規(guī)范的基礎(chǔ)上，形成集環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸、存儲、管理、加工、分析、應(yīng)用和發(fā)布等功能為一體的，全面服務(wù)遼寧省環(huán)保廳各項環(huán)境業(yè)務(wù)工作的信息化平臺。主要建設(shè)目標(biāo)包括：集成原來相互獨立的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息共享；基于數(shù)據(jù)中心平臺建設(shè)，確保新建系統(tǒng)的信息共享和交換；輔助決策、挖掘、盤活現(xiàn)有數(shù)據(jù)資產(chǎn)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性。

2.3 建設(shè)思路

系統(tǒng)建設(shè)思路是一切從遼寧省環(huán)境監(jiān)測統(tǒng)計預(yù)警能力項目建設(shè)的實際需求出發(fā)，采用當(dāng)今國內(nèi)外先進(jìn)和成熟的技術(shù)，結(jié)合遼寧省環(huán)保廳現(xiàn)有的軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，使用結(jié)構(gòu)化、模塊化、分區(qū)域的設(shè)計方法，按照“物理集中、數(shù)據(jù)集中、應(yīng)用集中、安全集中”的總體要求，為遼寧省環(huán)保廳搭建一套高性能的、實用的、可靠的、安全的、穩(wěn)定的、經(jīng)濟(jì)的數(shù)據(jù)中心，同時整合現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、安全系統(tǒng)等，滿足遼寧省環(huán)保廳未來幾年內(nèi)信息化發(fā)展的需要。

環(huán)境信息數(shù)據(jù)中心平臺是面向環(huán)境信息化建設(shè)的總體需求，在制定和完善環(huán)境信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、以及環(huán)境信息安全規(guī)范的基礎(chǔ)上，形成集環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸、存儲、管理、加工、分析、應(yīng)用和發(fā)布等功能為一體的，全面服務(wù)遼寧省環(huán)保廳各項環(huán)境業(yè)務(wù)工作的信息化平臺。環(huán)境信息數(shù)據(jù)中心將整合和集成已有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并將新開發(fā)的環(huán)境GIS服務(wù)中心、污染源智能化動態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)、機(jī)動車尾氣監(jiān)管系統(tǒng)、危險廢物處置利用平臺、射頻放射源編碼卡識別系統(tǒng)等多個業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲、分析、展示。數(shù)據(jù)中心以環(huán)統(tǒng)數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)進(jìn)行擴(kuò)充，構(gòu)建環(huán)境信息資源主題邏輯庫，重新規(guī)劃庫表邏輯關(guān)系，最終實現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)資源統(tǒng)一存儲、統(tǒng)一管理維護(hù)、統(tǒng)一檢索、統(tǒng)一應(yīng)用、統(tǒng)一展示，為各級單位提供統(tǒng)一的環(huán)境專業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)，實現(xiàn)整體環(huán)境信息資源“一源多用”穿透式查詢展示（圖1）。

圖1 數(shù)據(jù)中心軟件整體構(gòu)架

根據(jù)這種思路，按照數(shù)據(jù)中心整體構(gòu)架和數(shù)據(jù)中心軟件整體構(gòu)架對系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計和建設(shè)。

3 數(shù)據(jù)建設(shè)過程

3.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定以環(huán)保業(yè)務(wù)管理政策法規(guī)為指導(dǎo)，以國家及環(huán)境保護(hù)部現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為基本依據(jù)，充分了解掌握遼寧省環(huán)境信息數(shù)據(jù)中心建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)中各環(huán)節(jié)的具體內(nèi)容，全面分析整理環(huán)境信息數(shù)據(jù)中心涉及的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，參照國家、環(huán)境保護(hù)部及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)管理辦法，嚴(yán)格落實各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的直接技術(shù)負(fù)責(zé)人，成立咨詢組，依照進(jìn)度安排對各技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范內(nèi)容細(xì)致審查討論，采用專家咨詢、實地調(diào)研、問卷調(diào)查等方式對標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行充實完善，并與各業(yè)務(wù)管理部門就標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范初步成果進(jìn)行深入交流、試點應(yīng)用，從而建立一套科學(xué)的、系統(tǒng)的環(huán)境信息數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。

遼寧省環(huán)境信息數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系的主要包括數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

3.2 建立環(huán)境數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

主要是針對數(shù)據(jù)中心應(yīng)用平臺中所采集到的數(shù)據(jù)的管理，包含了對代碼、資源目錄、元數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化的管理以及數(shù)據(jù)的備份和恢復(fù)，從而確保了數(shù)據(jù)中心平臺數(shù)據(jù)的安全和使用。

環(huán)境信息數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一個分層設(shè)計和部署的系統(tǒng)，涉及到交換數(shù)據(jù)存儲、空間數(shù)據(jù)存儲、元數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存儲、生產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲、主題數(shù)據(jù)存儲、分析數(shù)據(jù)存儲和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲等，按照層次劃分，主要包括數(shù)據(jù)采集層數(shù)據(jù)交換區(qū)數(shù)據(jù)模型、整合層生產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲區(qū)模型、空間數(shù)據(jù)存儲區(qū)模型、元數(shù)據(jù)存儲區(qū)模型和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲模型、主題層主題數(shù)據(jù)區(qū)模型和代碼數(shù)據(jù)區(qū)模型。

3.3 建庫

隨著環(huán)境管理工作科學(xué)化水平的提高及信息化的深入推進(jìn)，我們迫切需要提高信息化的服務(wù)能力，提高信息化數(shù)據(jù)集成、整合、服務(wù)能力。所以數(shù)據(jù)中心的建庫是重要的過程，來解決多年來積累的大量分散的信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)，包括孤立而不關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫、缺乏全局的數(shù)據(jù)視圖、缺乏統(tǒng)一的信息標(biāo)準(zhǔn)、缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理。為了對環(huán)保數(shù)據(jù)實現(xiàn)智能化的自動監(jiān)控打下基礎(chǔ)，從而解決數(shù)據(jù)中心應(yīng)用中最為核心的數(shù)據(jù)問題。數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫主要包括支撐數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、主題數(shù)據(jù)庫，具體內(nèi)容見圖2。

圖2 數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫

3.4 應(yīng)用平臺的建設(shè)

數(shù)據(jù)中心包括門戶系統(tǒng)、一體化實時監(jiān)控、污染源生命周期管理、環(huán)境決策支持系統(tǒng)、服務(wù)監(jiān)控系統(tǒng)。這些應(yīng)用平臺是集環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸、存儲、管理、加工、分析、應(yīng)用和發(fā)布等功能為一體的信息化平臺，為全面服務(wù)遼寧省環(huán)境保護(hù)廳各項環(huán)境業(yè)務(wù)工作提供支撐的智能化平臺。

3.5 系統(tǒng)部署

系統(tǒng)部署架構(gòu)從應(yīng)用系統(tǒng)出發(fā)，綜合考慮技術(shù)需求、系統(tǒng)功能需求、非功能性需求為物理集成提供參考依據(jù)。基于對環(huán)境信息數(shù)據(jù)中心平臺從功能架構(gòu)、邏輯架構(gòu)、技術(shù)架構(gòu)、數(shù)據(jù)架構(gòu)，以及IT技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，系統(tǒng)邏輯部署架構(gòu)如圖3。

4 數(shù)據(jù)中心應(yīng)用

用戶可隨時隨地通過移動或固定網(wǎng)絡(luò)訪問服務(wù)器，支持多種終端連接到云桌面上進(jìn)行辦公，實現(xiàn)全員移動辦公。自定義查詢，用戶可個性化定制各類數(shù)據(jù)，滿足不同時期的專項管理需求。數(shù)據(jù)應(yīng)用規(guī)范有據(jù)，如污染因子、評價標(biāo)準(zhǔn)，都可以方便查看其標(biāo)準(zhǔn)代碼，確認(rèn)其來源及屬性，讓用戶放心應(yīng)用。用戶可全文檢索共享的資源，輕松定位海量數(shù)據(jù)。

4.1 運(yùn)行數(shù)據(jù)

系統(tǒng)中運(yùn)行的數(shù)據(jù)主要包括影響大氣環(huán)境質(zhì)量的污染物（AQI、SO2、NO2、O3、PM2.5、PM10、CO 等）、風(fēng)險源企業(yè)、放射源、“一源一檔”中企業(yè)信息、在線監(jiān)控中的 實時監(jiān)測數(shù)據(jù)等。

圖3 系統(tǒng)邏輯部署架構(gòu)

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)主要包括污染源數(shù)據(jù)、環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)、環(huán)境應(yīng)急數(shù)據(jù)、核安全與輻射數(shù)據(jù)、生態(tài)保護(hù)數(shù)據(jù)等。環(huán)保業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)種類和數(shù)量繁多、來源復(fù)雜、數(shù)據(jù)冗余度較高，且數(shù)據(jù)時刻在動態(tài)更新。其特點是以數(shù)據(jù)庫等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)為主，這些數(shù)據(jù)的重要性不言而喻，它們不僅反映目前環(huán)境的狀況，而且為系統(tǒng)分析決策提供有價值的分析依據(jù)。

在線監(jiān)測數(shù)據(jù)量非常大，系統(tǒng)里面每天有大量的日志，以及系統(tǒng)每天更新近20萬條的數(shù)據(jù)，面對龐大的數(shù)據(jù)，關(guān)聯(lián)的可分析在線數(shù)據(jù)，系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)隨需調(diào)用云計算資源，并用優(yōu)化的數(shù)據(jù)庫索引，極大的提升性能，使系統(tǒng)輕松應(yīng)對大數(shù)據(jù)。

4.2 績效分析

科學(xué)性研究包括“一源一檔”、決策分析等。其中“一源一檔”建立污染源和監(jiān)測點管理和數(shù)據(jù)分析機(jī)制，導(dǎo)航式分析周邊環(huán)境質(zhì)量、污染源視頻、監(jiān)測、評價、檔案等關(guān)聯(lián)信息；決策分析建立環(huán)境質(zhì)量與污染源的關(guān)聯(lián)分析，流域、突發(fā)事件、生態(tài)城市等綜合分析，為用戶提供輔助決策支持。

業(yè)務(wù)管理包括在線監(jiān)控、總量減排、環(huán)境統(tǒng)計、環(huán)境應(yīng)急等，其中在線監(jiān)控是對環(huán)保業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)實現(xiàn)智能化的自動監(jiān)控，實現(xiàn)對環(huán)境的實時監(jiān)管，對突發(fā)事件的產(chǎn)生能夠及時有效的采取治理行動，降低污染擴(kuò)散和不利影響。

社會服務(wù)包括信訪投訴、監(jiān)測執(zhí)法、行政處罰。通過信訪投訴是獲取污染信息和污染源線索的重要來源，是社會公眾對環(huán)境污染的監(jiān)督。行政處罰公開透明，實時接受社會監(jiān)督。

5 結(jié)語

“新理念”：基于主流云計算、虛擬化技術(shù)打造統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心運(yùn)維管理平臺，同時通過靈活的數(shù)據(jù)管理平臺及數(shù)據(jù)門戶平臺方案的設(shè)計，使數(shù)據(jù)采集、傳輸、應(yīng)用、決策、共享有機(jī)結(jié)合，使數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)“有數(shù)據(jù)，能分析、會共享、能體驗”；“新方式”：采用一體化模式做為應(yīng)用基礎(chǔ)，結(jié)合業(yè)務(wù)模型，使數(shù)據(jù)動態(tài)可視化，為環(huán)保決策分析提供了新的支撐方式；“新體驗”：參照 WINDOWS7系統(tǒng)界面設(shè)計概念，以全新形式展現(xiàn)數(shù)據(jù)中心平臺，巧妙結(jié)合了各業(yè)務(wù)模塊間聯(lián)系，運(yùn)用圖層技術(shù)，有效的呈現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)。遼寧省環(huán)境信息數(shù)據(jù)中心不斷創(chuàng)新，為加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)管，為環(huán)境保護(hù)提供真實、有效的數(shù)據(jù)支持，在環(huán)境決策方面切實發(fā)揮效能。

［1］李 順，徐富春，王利強(qiáng)，等.國家環(huán)境數(shù)據(jù)共享與服務(wù)體系研究［J］.中國環(huán)境管理，2011（2）.

［2］王杰芳.給予環(huán)境信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的綜合業(yè)務(wù)系統(tǒng)平臺［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2006（12）.

［3］錢 虹.關(guān)于建立環(huán)境數(shù)據(jù)中心的思考［J］.江蘇環(huán)境科技，2003（2）.

［4］劉小茜.月計算數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)及調(diào)度機(jī)制研究［D］.合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2011.