基于SOA的昆明數(shù)字環(huán)?？蚣茉O(shè)計(jì)與實(shí)踐

■周潔

（昆明市環(huán)境監(jiān)控中心 云南昆明650500）

基于SOA的昆明數(shù)字環(huán)?？蚣茉O(shè)計(jì)與實(shí)踐

■周潔

（昆明市環(huán)境監(jiān)控中心 云南昆明650500）

本文在對環(huán)境信息化建設(shè)存在信息壁壘問題進(jìn)行分析基礎(chǔ)上，提出基于SOA構(gòu)建數(shù)字環(huán)?？蚣芷脚_，在統(tǒng)一平臺上逐步推進(jìn)數(shù)字環(huán)保系統(tǒng)建設(shè)的方法，并介紹了昆明數(shù)字環(huán)保總體框架設(shè)計(jì)思路、軟件構(gòu)架設(shè)計(jì)及多年來逐步取得的成效，可為環(huán)境信息化建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

數(shù)字環(huán)保數(shù)據(jù)中心SOA

1　引言

環(huán)境信息化是促進(jìn)環(huán)境保護(hù)工作，改善環(huán)境質(zhì)量的重要手段，是實(shí)現(xiàn)環(huán)境管理科學(xué)決策和提升監(jiān)管效能的基本保障。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，生態(tài)破壞、環(huán)境污染事故問題日趨突出，公眾環(huán)保意識的提高，對環(huán)境保護(hù)工作提出了更高要求。面對錯(cuò)綜復(fù)雜的環(huán)境問題，環(huán)境管理需要多部門協(xié)調(diào)，環(huán)境決策需要多方面的信息支撐，由于以往的環(huán)境信息化建設(shè)多以單一業(yè)務(wù)應(yīng)用為主，各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)間應(yīng)用相對獨(dú)立，系統(tǒng)建設(shè)時(shí)缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，系統(tǒng)間信息難以交流和共享，給管理帶來不便。為適應(yīng)新形勢下的環(huán)境管理需要，環(huán)境信息化建設(shè)需要從單一的業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)向綜合性、平臺化、協(xié)同工作的信息共享方向發(fā)展，才能使各類環(huán)境信息能互聯(lián)互通，資源共享，充分發(fā)揮環(huán)境信息化建設(shè)在環(huán)保工作中的作用。

昆明市在總結(jié)以往環(huán)境信息化建設(shè)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，提出“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一平臺、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、資源整合、信息共享、分步實(shí)施”數(shù)字環(huán)保建設(shè)原則，從2007年開始分期建設(shè)。為整合利用現(xiàn)有系統(tǒng)、保護(hù)已有和今后的投資，避免重復(fù)建設(shè)，快速適應(yīng)不斷變化完善的環(huán)境管理業(yè)務(wù)需求，便于實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)重組、數(shù)據(jù)重構(gòu)，滿足多部門和跨部門綜合管理需要，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的互聯(lián)互通，數(shù)據(jù)的共享和交換，在分析了多種系統(tǒng)集成技術(shù)的情況下，提出利用SOA（面向服務(wù)架構(gòu)）設(shè)計(jì)思路，構(gòu)建昆明市數(shù)字環(huán)保架構(gòu)平臺，并按先搭平臺、再上系統(tǒng)的開發(fā)原則，逐步推進(jìn)數(shù)字環(huán)保系統(tǒng)建設(shè)工作，為昆明市數(shù)字環(huán)保建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。本文將通過昆明市數(shù)字環(huán)保平臺建設(shè)實(shí)踐，闡述有關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)踐。

2　數(shù)字環(huán)?？傮w框架設(shè)計(jì)

2.1建設(shè)思路

圖1　數(shù)字環(huán)?？傮w框架圖

昆明數(shù)字環(huán)保項(xiàng)目采用橫向切割、協(xié)同建設(shè)的工程推進(jìn)模式，通過SOA架構(gòu)搭建數(shù)字環(huán)保感知平臺、環(huán)境大數(shù)據(jù)中心、環(huán)境資源一張圖和電子政務(wù)構(gòu)建平臺，通過這些平臺的支撐，逐步推進(jìn)項(xiàng)目建設(shè)，全面實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)，業(yè)務(wù)協(xié)同的工作機(jī)制。

以“資源整合、信息共享”為目標(biāo)，以“厚建基礎(chǔ)、踏實(shí)應(yīng)用”為基本出發(fā)點(diǎn)，以SOA架構(gòu)整合資源來支撐環(huán)保業(yè)務(wù)應(yīng)用需要，形成環(huán)境數(shù)據(jù)集中管理、業(yè)務(wù)應(yīng)用市縣聯(lián)動、多業(yè)務(wù)協(xié)同的應(yīng)用機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字環(huán)保的全面推進(jìn)；以“大環(huán)?！钡囊暯莵斫y(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)跨部門的環(huán)保信息聯(lián)動，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)“數(shù)字環(huán)?！钡健爸腔郗h(huán)?！钡目缭绞桨l(fā)展。

2.2總體框架設(shè)計(jì)

（1）物聯(lián)感知互聯(lián)網(wǎng)：分物聯(lián)感知網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)感知網(wǎng)是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建的大氣、水環(huán)境、噪聲、污染源、視頻、危廢等監(jiān)測設(shè)施數(shù)據(jù)采集傳輸網(wǎng)。污染源和環(huán)境監(jiān)控是物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下的典型應(yīng)用，為了適應(yīng)監(jiān)測監(jiān)控的發(fā)展要求，在設(shè)計(jì)之初我們就搭建綜合的物聯(lián)感知平臺框架，通過感知平臺實(shí)現(xiàn)了多協(xié)議解析、多類型設(shè)備支持、多種數(shù)據(jù)分析方法支持和靈活的定制機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了從污染源監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、放射源監(jiān)控、危險(xiǎn)廢物監(jiān)控、GPS監(jiān)控、視頻監(jiān)控等感知設(shè)備的統(tǒng)一接入、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一維護(hù)、統(tǒng)一應(yīng)用，從傳輸層面、數(shù)據(jù)管理層面和數(shù)據(jù)分析層面實(shí)現(xiàn)了多方面的統(tǒng)一，為后端業(yè)務(wù)應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

（2）基礎(chǔ)設(shè)施通訊網(wǎng) 是環(huán)保信息化建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施和通訊網(wǎng)絡(luò)。是基于云計(jì)算技術(shù)為各業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲與交換、網(wǎng)絡(luò)通訊等提供統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺。以昆明市環(huán)保專網(wǎng)和電子政務(wù)網(wǎng)為依托，按兩級網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架進(jìn)行建設(shè)，即一級結(jié)點(diǎn)為市環(huán)保局網(wǎng)絡(luò)中心，二級結(jié)點(diǎn)為縣市區(qū)網(wǎng)絡(luò)中心，形成全市環(huán)保“一張網(wǎng)”，從而實(shí)現(xiàn)省、地、縣及系統(tǒng)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，并實(shí)現(xiàn)與全國環(huán)保信息網(wǎng)的連接。

（3）環(huán)境大數(shù)據(jù)中心：以云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù)為基礎(chǔ)，以數(shù)據(jù)共享、業(yè)務(wù)協(xié)同為根本出發(fā)點(diǎn)，整合重構(gòu)各類環(huán)保信息資源，建立互聯(lián)互通的昆明環(huán)保數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)環(huán)保數(shù)據(jù)集中采集、集中存儲、集中管理、集中使用，一體化地解決環(huán)保信息資源整合與應(yīng)用系統(tǒng)集成存在的信息難共享和信息孤島問題，形成縱向可以互聯(lián)互通，橫向可以提供共享交換的大環(huán)保數(shù)據(jù)中心。環(huán)保大數(shù)據(jù)中心框架的建設(shè)采用兩步走策略，第一步，我們通過融合多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，采用面向?qū)ο蟮脑獢?shù)據(jù)驅(qū)動機(jī)制，形成環(huán)保系統(tǒng)內(nèi)部所有數(shù)據(jù)的統(tǒng)一建模、統(tǒng)一管理，搭建了可二次開發(fā)的數(shù)據(jù)中心平臺，所有應(yīng)用系統(tǒng)全部基于數(shù)據(jù)中心進(jìn)行開發(fā)，從根本上保障了數(shù)據(jù)一致性和完整性，在物理層面解決了信息孤島的產(chǎn)生，是昆明數(shù)字環(huán)保項(xiàng)目的核心組成部分；第二步，通過“大環(huán)?！钡囊暯亲隼ッ魅锌绮块T的環(huán)境信息共享交換，實(shí)現(xiàn)環(huán)保、水利、滇管等多部門的信息共享，建立可持續(xù)運(yùn)營的環(huán)境資源中心，為各方提供信息支持，是實(shí)現(xiàn)“智慧環(huán)?！钡那爸脳l件和基本組成部分。

（4）環(huán)境資源“一張圖”（GIS平臺）：是為各類環(huán)境管理業(yè)務(wù)應(yīng)用提供環(huán)境空間信息共享與服務(wù)技術(shù)支持，滿足環(huán)境管理與決策對空間信息的需要，提高空間信息資源的開發(fā)利用和共享服務(wù)能力。以地理信息平臺為基礎(chǔ)，建立全市范圍統(tǒng)一的多尺度空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，影像數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)環(huán)境空間信息資源的統(tǒng)一匯聚與共享；建立統(tǒng)一的地理信息基礎(chǔ)服務(wù)平臺，為各業(yè)務(wù)系統(tǒng)、各部門提供統(tǒng)一的地圖服務(wù)和環(huán)境空間信息共享服務(wù)；構(gòu)建統(tǒng)一的地理信息綜合監(jiān)管平臺，結(jié)合實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)等，實(shí)現(xiàn)環(huán)境業(yè)務(wù)“一張圖”監(jiān)管。

（5）業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺：為環(huán)境管理業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)建設(shè)、整合集成提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)底層和支撐服務(wù)，提高環(huán)境管理業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)建設(shè)效率和整合集成效益，以促進(jìn)環(huán)境管理業(yè)務(wù)協(xié)同、數(shù)據(jù)交換和資源共享。該平臺包括環(huán)境監(jiān)控體系、環(huán)境應(yīng)急體系、環(huán)境管理體系和政務(wù)服務(wù)體系，四個(gè)體系應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)。

3　軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

整個(gè)技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)以柔性架構(gòu)為主，通過數(shù)據(jù)層面和平臺服務(wù)層為所有系統(tǒng)提供支持，建立基于信息資源規(guī)劃的元數(shù)據(jù)驅(qū)動的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)總線，搭建數(shù)據(jù)中心管理平臺；建設(shè)業(yè)務(wù)定制平臺，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)可視化定制，建立環(huán)保主題應(yīng)用門戶，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的環(huán)保業(yè)務(wù)門戶、信息發(fā)布門戶、輔助決策門戶和共享交換門戶，在此基礎(chǔ)上深化業(yè)務(wù)應(yīng)用，為各級管理部門和人員提供服務(wù)，解決傳統(tǒng)軟件系統(tǒng)在應(yīng)用推廣中碰到的問題。

圖2　數(shù)字環(huán)保軟件架構(gòu)圖

[1]周晟，李永全，鄒斌等，基于SOA的數(shù)字規(guī)劃集成平臺設(shè)計(jì)_省略_常州市標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)劃管理信息系統(tǒng)為例，城市規(guī)劃，2011年第35卷，第七期.

[2]杜小勇，尹紅等，新型"數(shù)字環(huán)保"業(yè)務(wù)系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，《數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用》2013年第8期.

[3]杜春芳孟杰，基于SOA架構(gòu)的內(nèi)蒙古煙草應(yīng)用集成平臺研究與實(shí)現(xiàn)，內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2013年3月 .

（1）基礎(chǔ)支撐層：系統(tǒng)應(yīng)用支撐是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，由基礎(chǔ)軟件、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和硬件設(shè)備組成。包括服務(wù)器環(huán)境、操作系統(tǒng)平臺、數(shù)據(jù)庫平臺、地理共享服務(wù)平臺、軟件開發(fā)平臺和安全組件等計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)軟件環(huán)境的支撐，以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)存儲和硬件服務(wù)器等計(jì)算機(jī)硬件環(huán)境的支撐。

（2）數(shù)據(jù)資源層：提供環(huán)保數(shù)據(jù)集中存儲，除了提供對結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的支持外，基于元數(shù)據(jù)的方式，現(xiàn)實(shí)對多源異構(gòu)的數(shù)據(jù)提供支持，即一個(gè)數(shù)據(jù)中心能管理多個(gè)物理數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)源之間可以進(jìn)行無縫集成。存儲資源包括基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)，視頻圖像等二進(jìn)制數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)支撐數(shù)據(jù)，以及面向數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)建模的元數(shù)據(jù)庫等。作為環(huán)保的大數(shù)據(jù)中心，要以云計(jì)算及數(shù)據(jù)倉庫等先進(jìn)技術(shù)為基礎(chǔ)，提供包括可視化的數(shù)據(jù)管理維護(hù)及建模工具，充分利用數(shù)據(jù)中心的龐大數(shù)據(jù)資源，通過大數(shù)據(jù)挖掘及數(shù)據(jù)建模，挖掘環(huán)保的主題數(shù)據(jù)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)，為管理決策和環(huán)境污染深度仿真提供支持。

（3）數(shù)據(jù)服務(wù)層：數(shù)據(jù)服務(wù)層是主要是通過二次開發(fā)引擎向基礎(chǔ)服務(wù)提供統(tǒng)一的開發(fā)接口，通過二次開發(fā)引擎的接口獲取數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)。應(yīng)用系統(tǒng)通過接口訪問數(shù)據(jù)中心，保證開發(fā)規(guī)范，應(yīng)用系統(tǒng)只要關(guān)心業(yè)務(wù)應(yīng)用，不用關(guān)心數(shù)據(jù)怎么獲取。通過對接口訪問控制可以進(jìn)行權(quán)限控制，保證數(shù)據(jù)安全性。提供支持多種開發(fā)語言體系（java、.Net、WebService等）的二次開發(fā)包，包括地理空間數(shù)據(jù)管理開發(fā)包、環(huán)保數(shù)據(jù)管理開發(fā)包、元數(shù)據(jù)管理開發(fā)包、數(shù)據(jù)查詢開發(fā)包和數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)開發(fā)包等，通過SOA服務(wù)總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的整合利用。

（4）基礎(chǔ)服務(wù)：基礎(chǔ)服務(wù)是軟件系統(tǒng)面向應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的一系列組件服務(wù)。通過這些基礎(chǔ)服務(wù)，包括權(quán)限管理服務(wù)、工作流程服務(wù)、內(nèi)容管理服務(wù)、數(shù)據(jù)共享服務(wù)、報(bào)表管理服務(wù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)等，通過使各類業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)共享使用這些基礎(chǔ)服務(wù)，做到各應(yīng)用系統(tǒng)間可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。比如基于統(tǒng)一的權(quán)限管理服務(wù)，單點(diǎn)登陸，其它業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)無需二次登陸。通過ORACLE等中間件對于SOA架構(gòu)的支持，從數(shù)據(jù)、服務(wù)等多方面設(shè)計(jì)不同粒度的環(huán)保信息與服務(wù)資源，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)、業(yè)務(wù)與業(yè)務(wù)之間的有機(jī)協(xié)作。

（5）業(yè)務(wù)應(yīng)用層：業(yè)務(wù)應(yīng)用層包括各類業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，各類業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)基于軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)服務(wù)，通過結(jié)合環(huán)保業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和地理空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，多維度綜合展示環(huán)保的業(yè)務(wù)應(yīng)用。根據(jù)環(huán)保的業(yè)務(wù)應(yīng)用分為四大體系，環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)體系、環(huán)境應(yīng)急體系、環(huán)境管理體系和政務(wù)辦公體系。每種體系根據(jù)具體管理業(yè)務(wù)分為相關(guān)管理子系統(tǒng)，比如環(huán)境管理體系有污染源檔案、建設(shè)項(xiàng)目審批、排污申報(bào)、排污許可證、監(jiān)察執(zhí)法等，通過SOA框架和業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺的支撐，各業(yè)務(wù)管理子系統(tǒng)間可進(jìn)行無縫數(shù)據(jù)對接，實(shí)時(shí)反饋。

（6）展現(xiàn)層：綜合應(yīng)用功能通過門戶方式進(jìn)行展現(xiàn)，在內(nèi)外網(wǎng)門戶集中展示各類業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)果數(shù)據(jù)及相關(guān)信息，根據(jù)用戶需求有業(yè)務(wù)辦公門戶、信息發(fā)布門戶、輔助決策門戶、數(shù)據(jù)共享交換門戶等。門戶主要是通過IBM Portal門戶軟件，集成各業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供的各種對外服務(wù)接口，建立數(shù)字環(huán)保四大門戶，提供個(gè)性化的應(yīng)用服務(wù)。

4　結(jié)束語

昆明自2007年開始就利用先進(jìn)的SOA面向服務(wù)架構(gòu)思想及面向?qū)ο蟮姆治雠c開發(fā)技術(shù)，搭建數(shù)字環(huán)?？蚣芷脚_，在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心平臺和應(yīng)用平臺之上逐步推進(jìn)完善數(shù)字環(huán)保建設(shè)工作，不僅打破了部門間的信息壁壘，實(shí)現(xiàn)兩級環(huán)保部門內(nèi)部數(shù)據(jù)共享、業(yè)務(wù)的協(xié)同，避免的重復(fù)建設(shè)，節(jié)約了資金，同時(shí)也為大環(huán)保前提下的外部數(shù)據(jù)共享提供了有力支撐。

X3[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-2-328-2