昆明市環(huán)境數(shù)據(jù)中心平臺(tái)的建設(shè)思路與應(yīng)用實(shí)踐

周潔 張冰

摘 要：文章針對(duì)昆明環(huán)境管理信息存在交流共享難問(wèn)題，提出利用先進(jìn)的SOA構(gòu)架思想，面向?qū)ο蟮募夹g(shù)方法，構(gòu)建昆明市環(huán)境數(shù)據(jù)中心平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了全市環(huán)境數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和數(shù)據(jù)共享，促進(jìn)了各部門(mén)的業(yè)務(wù)協(xié)同。從平臺(tái)設(shè)計(jì)原則、技術(shù)路線、總體構(gòu)架、數(shù)據(jù)建模、平臺(tái)建設(shè)幾方面進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：環(huán)境數(shù)據(jù)中心；領(lǐng)域數(shù)據(jù)模型；元數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)服務(wù)

隨著環(huán)境問(wèn)題的日與突出，環(huán)境管理任務(wù)不斷加重，環(huán)境信息化建設(shè)已成為提高監(jiān)管效率必要手段。昆明市環(huán)境信息化建設(shè)始于2000年初，經(jīng)過(guò)多年建設(shè)已有來(lái)自國(guó)家、省和本局開(kāi)發(fā)建設(shè)的多個(gè)業(yè)務(wù)管理信息系統(tǒng)，積累了大量環(huán)境管理、監(jiān)察、監(jiān)測(cè)等方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。然而，這些系統(tǒng)多以滿足各部門(mén)專用業(yè)務(wù)功能而建，因開(kāi)發(fā)時(shí)期、平臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，形成多個(gè)“信息孤島”，造成系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)難以交流共享，數(shù)據(jù)重復(fù)分散，難以利用，不能為管理決策提供有效的信息支撐。為改變信息不暢通、數(shù)據(jù)難交流的現(xiàn)狀，順應(yīng)新時(shí)期環(huán)境管理需求，推動(dòng)信息資源共享和業(yè)務(wù)協(xié)同。昆明啟動(dòng)了環(huán)境監(jiān)控指揮中心項(xiàng)目建設(shè)工作，并按照“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、資源共享，分布實(shí)施”的建設(shè)原則，分期逐步完成，其中環(huán)境數(shù)據(jù)中心平臺(tái)是整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施的基礎(chǔ)和核心，為保障項(xiàng)目的可持續(xù)推進(jìn)，選擇利用先進(jìn)的SOA構(gòu)架思想，面向?qū)ο蟮姆治龇椒ǎ瑯?gòu)建昆明市環(huán)境數(shù)據(jù)中心平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全市環(huán)境信息的集中管理和統(tǒng)一發(fā)布，促進(jìn)部門(mén)間的信息交流與共享，為昆明市環(huán)境監(jiān)控指揮中心系統(tǒng)建設(shè)、環(huán)境管理和決策提供有力支撐。

一、總體架構(gòu)

按照SOA的體系構(gòu)架思想，將數(shù)據(jù)中心劃分層為四層，各體系，即系統(tǒng)支撐層、數(shù)據(jù)整合正、數(shù)據(jù)應(yīng)用層，即環(huán)境信息化標(biāo)準(zhǔn)體系和系統(tǒng)運(yùn)維保障制度。

第一層是系統(tǒng)支撐層，由網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、操作系統(tǒng)，以及安全系統(tǒng)組成。

第二層是數(shù)據(jù)整合層，將分散在各部門(mén)業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)收集起來(lái)，形成主數(shù)據(jù)庫(kù)，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)形成的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)和文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)ETL進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和轉(zhuǎn)換，在各部門(mén)節(jié)點(diǎn)形成眾多個(gè)前置交換數(shù)據(jù)庫(kù)，并定期自動(dòng)提交到數(shù)據(jù)中心平臺(tái)的主數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)源數(shù)據(jù)到目的數(shù)據(jù)的映射、轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)移動(dòng)；利用編程工具用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜（如空間數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)）的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、加載和整合過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種關(guān)系型和非關(guān)系型數(shù)據(jù)的抽取。

第三層是數(shù)據(jù)共享層，建有主數(shù)據(jù)庫(kù)、信息目錄和元數(shù)據(jù)庫(kù)，在數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)之上，提供目錄服務(wù)，數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等信息共享服務(wù)。數(shù)據(jù)共享層的各種服務(wù)將通過(guò)部署在數(shù)據(jù)中心平臺(tái)和各部門(mén)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用支撐環(huán)境向上一層的各種信息服務(wù)系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供。在數(shù)據(jù)共享層，各種數(shù)據(jù)的上載、數(shù)據(jù)庫(kù)的維護(hù)、數(shù)據(jù)的備份等由主數(shù)據(jù)管理模塊完成。

第四層是應(yīng)用層，本項(xiàng)目的主要應(yīng)用功能都將在這一層體現(xiàn)，包括信息服務(wù)、決策支持、業(yè)務(wù)應(yīng)用三類系統(tǒng)，這些系統(tǒng)將利用第三層提供共享服務(wù)，實(shí)現(xiàn)各自的功能。信息服務(wù)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)中心平臺(tái)上的智能搜索系統(tǒng)和各部門(mén)節(jié)點(diǎn)上的信息服務(wù)系統(tǒng)組成，通過(guò)門(mén)戶向用戶提供環(huán)境相關(guān)指標(biāo)的查詢和瀏覽。決策支持系統(tǒng)由數(shù)據(jù)中心平臺(tái)上的綜合分析系統(tǒng)和各部門(mén)的專業(yè)分析預(yù)測(cè)系統(tǒng)組成，建設(shè)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和面向主題的數(shù)據(jù)集，部署統(tǒng)計(jì)分析、在線分析、模型分析等，通過(guò)門(mén)戶以分析類指標(biāo)的形式向用戶提供分析預(yù)測(cè)結(jié)果。業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)主要部署在各個(gè)應(yīng)用部門(mén)，由各部門(mén)分別建設(shè)的眾多應(yīng)用系統(tǒng)組成。

第五層是展現(xiàn)層。展現(xiàn)層有兩大功能，一是作為數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的入口，以門(mén)戶網(wǎng)站形式向用戶表現(xiàn)，將提供個(gè)性化界面、用戶管理、單點(diǎn)登錄、內(nèi)容管理、信息發(fā)布等公共功能，二是封裝應(yīng)用層的各種系統(tǒng)，提供統(tǒng)一的用戶界面。

二、數(shù)據(jù)中心建設(shè)

（一）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)

昆明市環(huán)境數(shù)據(jù)中心平臺(tái)秉持的信息標(biāo)準(zhǔn)化原則、理念和成果是項(xiàng)目的建設(shè)依據(jù)，也是推進(jìn)信息化建設(shè)的技術(shù)支撐和重要基礎(chǔ)，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)、完成相關(guān)信息統(tǒng)籌規(guī)劃和資源共享的前提條件。本項(xiàng)目主要編制了以下標(biāo)準(zhǔn)：

數(shù)據(jù)組織標(biāo)準(zhǔn)：包括數(shù)據(jù)元素標(biāo)準(zhǔn)、信息分類編碼標(biāo)準(zhǔn)、概念數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)和邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)等。

數(shù)據(jù)采集與傳輸標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范：主要是分成三大部分的內(nèi)容，一是各類基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的采集，二是各類實(shí)時(shí)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸、三是針對(duì)大量的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)采集。

數(shù)據(jù)接口規(guī)范：數(shù)據(jù)接口按數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性分為數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸接口和數(shù)據(jù)批量傳輸接口。數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸是指數(shù)據(jù)采集后立即通過(guò)傳輸接口程序入庫(kù)，數(shù)據(jù)批量傳輸接口是指通過(guò)程序自動(dòng)或人工啟動(dòng)程序并有相應(yīng)的設(shè)置，把要入庫(kù)的數(shù)據(jù)通過(guò)整理后入庫(kù)。

數(shù)據(jù)交換規(guī)范：包括“落地”方式的信息交換與“半落地”方式的信息交換兩種規(guī)范。

（二）領(lǐng)域數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)

由于環(huán)境信息存在多源異構(gòu)特性，而且隨著環(huán)境保護(hù)的發(fā)展業(yè)務(wù)也在不斷變化和擴(kuò)展，因此在設(shè)計(jì)領(lǐng)域數(shù)據(jù)模型的時(shí)，采用以環(huán)境管理為中心、業(yè)務(wù)為主線、完整表達(dá)信息為目的、標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)、面向?qū)ο蟮姆治鏊悸?，逐步擴(kuò)張的數(shù)據(jù)建模、多源數(shù)據(jù)緊密結(jié)合的方法，在對(duì)昆明市環(huán)保局大量的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行分析梳理基礎(chǔ)上，將環(huán)境領(lǐng)域數(shù)據(jù)分為空間數(shù)據(jù)集、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集、環(huán)境數(shù)據(jù)集、影響環(huán)境數(shù)據(jù)集和支撐數(shù)據(jù)集，采用元數(shù)據(jù)技術(shù)分別建立若干相對(duì)獨(dú)立的數(shù)據(jù)集，將需要表達(dá)的各種環(huán)保對(duì)象進(jìn)行分解，基于元數(shù)據(jù)組織出全域數(shù)據(jù)模型。

（三）主數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

按照昆明市環(huán)保局總體業(yè)務(wù)范疇，將環(huán)保局主體業(yè)務(wù)分為：建設(shè)項(xiàng)目審批業(yè)務(wù)、許可證審批業(yè)務(wù)、排污申報(bào)業(yè)務(wù)、總量控制業(yè)務(wù)、在線監(jiān)控業(yè)務(wù)、監(jiān)察執(zhí)法業(yè)務(wù)、生態(tài)規(guī)劃業(yè)務(wù)、局內(nèi)項(xiàng)目管理業(yè)務(wù)、應(yīng)急管業(yè)務(wù)理等類，根據(jù)領(lǐng)域數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)組織規(guī)范進(jìn)行主題數(shù)據(jù)組織。

主題數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)不斷累積增加，其管理內(nèi)容也會(huì)隨之增多，其內(nèi)容包括但不限于已有的各單項(xiàng)業(yè)務(wù)主題（環(huán)評(píng)、許可證、排污申報(bào)、移動(dòng)執(zhí)法等）和綜合業(yè)務(wù)主題（污染源一源一檔、各類管理臺(tái)賬、污染源綜合管理、環(huán)境質(zhì)量等），同時(shí)能夠根據(jù)業(yè)務(wù)需求實(shí)現(xiàn)對(duì)新建主題的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容更新維護(hù)管理。

（四）數(shù)據(jù)中心管理平臺(tái)

數(shù)據(jù)中心管理平臺(tái)基于元數(shù)據(jù)建立，元數(shù)據(jù)是關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，是對(duì)數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目中主題數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)集的科學(xué)描述和規(guī)范化描述，它貫穿環(huán)保局?jǐn)?shù)據(jù)中心系統(tǒng)構(gòu)建、運(yùn)行和維護(hù)的整個(gè)生命周期，在環(huán)保局?jǐn)?shù)據(jù)中心系統(tǒng)構(gòu)建的整個(gè)過(guò)程中，數(shù)據(jù)源分析、數(shù)據(jù)交換過(guò)程、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)模型、業(yè)務(wù)應(yīng)用主題的組織和前端展示等環(huán)節(jié)，均需要通過(guò)相應(yīng)的元數(shù)據(jù)進(jìn)行支撐。

數(shù)據(jù)中心管理平臺(tái)通過(guò)構(gòu)建元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)元數(shù)據(jù)的規(guī)范管理，健全統(tǒng)一口徑的元數(shù)據(jù)體系，響應(yīng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)的完整性、準(zhǔn)確性、共相性；消除不同系統(tǒng)交互困難的信息壁壘；實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一組織、統(tǒng)一管理的單一入口，保證信息的有效統(tǒng)一；元數(shù)據(jù)管理體系的建設(shè)，形成對(duì)應(yīng)用和數(shù)據(jù)交換的有效支撐，為系統(tǒng)集成、資源整合、信息共享提供基礎(chǔ)。

（五）數(shù)據(jù)交換平臺(tái)

數(shù)據(jù)交換平臺(tái)主要采用東方通數(shù)據(jù)交換中間件，集成環(huán)保局現(xiàn)有的各類電子化信息、能夠統(tǒng)一完成數(shù)據(jù)中心與環(huán)保局各部門(mén)和下級(jí)部門(mén)之間的信息交換，整體上支持“一套標(biāo)準(zhǔn)、兩種機(jī)制、三套軟件”，其中“一套標(biāo)準(zhǔn)”指環(huán)保數(shù)據(jù)組織與交換標(biāo)準(zhǔn)；“兩種機(jī)制”需要建立兩種數(shù)據(jù)集成和交換的機(jī)制，一種機(jī)制是數(shù)據(jù)能夠全部遷移到數(shù)據(jù)中心平臺(tái)，另一種機(jī)制能夠支持對(duì)等的數(shù)據(jù)共享，能夠協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)中心與外部信息，物理上相對(duì)獨(dú)立，從邏輯上是一個(gè)數(shù)據(jù)整體；“三套軟件”是指為了能夠獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)源需要提供的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)中間件，GIS平臺(tái)訪問(wèn)中間件和數(shù)據(jù)中心集成與交換平臺(tái)軟件。

三、特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

（一）特點(diǎn)

先進(jìn)性：環(huán)保數(shù)據(jù)中心采用基于J2EE規(guī)范，結(jié)合成熟的SOA面向服務(wù)架構(gòu)等先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，先進(jìn)的技術(shù)支撐，構(gòu)成了優(yōu)良的環(huán)保平臺(tái)，為環(huán)保業(yè)務(wù)的優(yōu)化組合奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

擴(kuò)展性：環(huán)保數(shù)據(jù)中心提供一個(gè)應(yīng)用框架和一系列簡(jiǎn)便易用的建模工具，在整體應(yīng)用框架下，將各部門(mén)垂直的單項(xiàng)應(yīng)用系統(tǒng)整合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)信息共享；在建模工具的幫助下按照業(yè)務(wù)需要規(guī)劃和構(gòu)造系統(tǒng)，將個(gè)性化監(jiān)管業(yè)務(wù)需求和獨(dú)特業(yè)務(wù)模式部署到應(yīng)用框架中，滿足“可持續(xù)發(fā)展”的根本需求。

標(biāo)準(zhǔn)化：環(huán)保數(shù)據(jù)中心在數(shù)據(jù)來(lái)源、編碼、技術(shù)實(shí)現(xiàn)三方面實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)源：污染源自動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)、企業(yè)申報(bào)數(shù)據(jù)、項(xiàng)目審批數(shù)據(jù)、排污許可數(shù)據(jù)、排污征費(fèi)數(shù)據(jù)等，都需要通過(guò)一定的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校驗(yàn)、關(guān)聯(lián)和整合，確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，有效性和準(zhǔn)確性，為環(huán)境管理和執(zhí)法提供依據(jù)；系統(tǒng)編碼遵守信息分類編碼標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)通信規(guī)約和系統(tǒng)安全保密規(guī)范等，各類標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行順序?yàn)椋簢?guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)保部標(biāo)準(zhǔn)、省廳標(biāo)準(zhǔn)、市局標(biāo)準(zhǔn)；系統(tǒng)采用的各種框架、平臺(tái)均符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

安全性：環(huán)保數(shù)據(jù)中心采用基于智能密碼鑰匙的身份認(rèn)證、多級(jí)的權(quán)限管理、詳盡的日志審計(jì)等，確保信息系統(tǒng)安全、可靠地運(yùn)行。

（二）優(yōu)勢(shì)

昆明市環(huán)境數(shù)據(jù)中心建設(shè)，緊緊圍繞環(huán)保管理業(yè)務(wù)，采用橫向集成，縱向貫通方式，一方面建立數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目的信息標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，實(shí)現(xiàn)環(huán)保信息系統(tǒng)的逐步統(tǒng)一、集中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心與各信息系統(tǒng)的順利對(duì)接。另一方面，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，輔助監(jiān)管部門(mén)作出正確的決策，實(shí)現(xiàn)縱向應(yīng)用。通過(guò)數(shù)據(jù)中心的決策支持系統(tǒng)對(duì)環(huán)保業(yè)務(wù)提出更高要求，加快實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)健康持續(xù)的發(fā)展。

建立環(huán)保數(shù)據(jù)中心從兩個(gè)方面體現(xiàn)了集約化的思想優(yōu)勢(shì)，一是數(shù)據(jù)的集中，二是業(yè)務(wù)應(yīng)用的集成。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的集中管理與分析，可以有效節(jié)約數(shù)據(jù)管理的成本，提高數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值；通過(guò)對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用的集成，增強(qiáng)各部門(mén)的協(xié)同能力，可以有效的提高整體信息化系統(tǒng)的利用率；借助業(yè)務(wù)成本的降低和業(yè)務(wù)系統(tǒng)利用率的提高，從而達(dá)到提高整體經(jīng)濟(jì)效益的目的。

四、結(jié)論

昆明市環(huán)境數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，從數(shù)據(jù)分析和系統(tǒng)構(gòu)架兩方面入手，創(chuàng)新性的提出了采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)組織數(shù)據(jù)，用SOA構(gòu)架集成數(shù)據(jù)和應(yīng)用的建設(shè)方法，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)的分離，提高了數(shù)據(jù)的重用性和擴(kuò)展性；解決了信息孤島問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的集中和統(tǒng)一管理，業(yè)務(wù)協(xié)同和信息共享。經(jīng)過(guò)多年的具體應(yīng)用，目前昆明環(huán)境數(shù)據(jù)中心已匯集了全市兩級(jí)和各部門(mén)的環(huán)境業(yè)務(wù)管理、監(jiān)察、監(jiān)測(cè)和科研等多種信息，為昆明數(shù)字環(huán)保建設(shè)提供支撐，也為大環(huán)保信息共享和今后的智慧環(huán)保建設(shè)奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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