國家水污染防治技術共享中心設計*

王明虎 ，薛惠鋒 ，宋乾武 ，高振記

(1.西北工業大學 自動化學院，陜西 西安 710072；2.中國環境科學研究院 工程設計中心，北京 100012)

國家“十一五”環境保護規劃中明確提出，要建設國家環境數據信息庫和環境管理決策支持體系，構筑數字環保，完善信息發布制度，促進環境信息共享[1]。

建設水污染防治技術共享中心，推廣最佳可行技術，可以指導全社會采用高效、實用的環保技術，更好地實現我國的節能減排目標。通過本共享平臺，企業、環保研究機構及相關政府部門可以方便、快捷地了解污染防治技術的最新進展、適用范圍、治污效果、環境及經濟效益，從而選擇最適用的環保技術和治污裝置。

1 背景知識

1.1 ETV簡介

ETV(Environmental Technology Verification)即環境技術驗證評估，是指通過非技術持有者和技術購買者以外的第三方驗證機構提供的客觀、高質量的數據來驗證商業化技術的環境性能，從而為潛在的技術購買者提供一個可信的評估，以供其在對環境技術進行選擇和決策時作參考，從而加速新的環境技術進入國內和國際市場，最終實現以合理的成本加速環境保護的目的[2]。

國家水體污染控制與治理科技重大專項 (水專項)中，ETV部分由中國環境科學研究院工程設計中心承擔，驗證評估的結果存放在水污染防治技術共享平臺上并向全國公示。

1.2 BAT簡介

BAT(Best Available Techniques)即最佳可行技術，其中：“可行技術”指在經濟和技術許可的條件下，同時考慮成本和效益，已經在我國相關公共基礎設施和工業領域中得到一定規模應用的技術和管理方法。對于新的、特定的污染防治技術，至少已通過工業性工程示范驗證，證明其可行性、經濟合理。“最佳”：指與我國在一定時期的技術、經濟發展水平和環境管理要求相適應，綜合和整體地考慮環境保護的前提下，通過技術和管理措施使污染防治設施能夠實現處理設施達標排放，同時在行業整體上達到較高水平的環保效果。為了將最佳可行技術從同類備選技術中選出，應采用決策科學和系統科學中的綜合評價方法，對特定技術對象進行系統的科學分析，篩選出綜合效益最佳的技術[3]。

國家水體污染控制與治理科技重大專項 (水專項)中，BAT調研方法及調研表格設計部分由清華大學環境科學與工程系溫宗國教授承擔，各行業的調研數據匯總處理后錄入水污染防治技術共享平臺上并向全國推廣。

1.3 子課題簡介

子課題名稱：水污染防治技術共享中心研發；課題編號：2009ZX07529-007-005。課題主要目的是通過建立水污染防治技術共享中心，完善環境技術評估推廣機制，推動環境技術評估制度實施及BAT技術應用。

1.3.1 核心功能模塊

核心功能模塊即技術共享模塊，屬本文的主體部分，后面將詳細闡述。

1.3.2 輔助功能模塊

該部分主要包括：專家咨詢模塊，提供用戶與專家咨詢交流功能；政策法規模塊，發布水污染防治政策法規信息；標準信息模塊，發布環境標準、排放標準等信息；設備信息模塊，提供水污染防治技術設備信息查詢；示范工程模塊，公示污染治理效果好的企業信息及其采用的先進技術信息，包括環境新技術和引進技術示范；流域水環境社會經濟模塊，提供系統涉及流域的社會經濟指標；水污染突發事件應急模塊，提供各類應急處理方案；水污染防治技術輔助決策支持模塊，提供一些基于地理信息系統的應用模型。輔助功能模塊不屬于共享平臺核心功能，本文不做詳細介紹。

2 水污染防治技術元數據設計

2.1 水污染防治技術元數據研究

2.1.1 定義及其國內外研究現狀

目前學術界對元數據的定義還存在一定的分歧，主流說法是：元數據是描述數據的數據。元數據的主要功能是實現數據共享和數據交換，在本共享平臺中可以簡單地理解為污染防治技術的索引和簡介。

隨著元數據理論及應用的不斷發展，出現了不同的標準體系。比較出名的有：美國聯邦地理數據委員會制定的地理空間元數據內容標準；澳大利亞、新西蘭制定的數據核心元素標準；歐盟統計局元數據標準；歐盟電子政府元數據標準；中國國家測繪局制定的基礎地理信息數字產品元數據標準；中科院制定的科學數據庫元數據標準等。

雖然國內外很多行業都已經或正在制定自己的元數據標準和建立元數據庫，但作者查閱大量相關資料，均沒發現環境技術類元數據標準，因而基本確認還沒有污染防治技術元數據標準。例如歐盟統計局元數據和中科院科學數據庫元數據幾乎都囊括了所有行業，卻沒能發現相應的環境技術類元數據標準。

2.1.2 構建水污染防治技術元數據的必要性

元數據是數據共享中的核心內容，要有效地共享水污染治理技術必須首先構建相應的元數據標準，而大量資料顯示目前尚無環境技術類元數據標準。

各行業甚至企業都有各自的特色和需求，導致防治技術信息量不等，結構不同，降低了共享價值；同時發布共享技術信息的部門并非唯一。

建立污染治理元數據標準，推廣BAT技術，可以避開發達國家“綠色壁壘”，利于出口。

加之企業迫切需要對污染的防治技術，因此有必要抓緊時間構建符合我國國情的水污染防治技術元數據標準。

2.2 (水)污染防治技術元數據設計

2.2.1 元數據整體結構設計

為了便于污染防治技術共享發布，作者在詳細研究各行業返回調研表的基礎之上，立足我國水污染防治國情，參考國內外主流元數據標準，將水污染防治技術元數據細化分為一張元數據基本信息表和八張子信息表；同時也建立了一張與其有一定關聯關系的ETV元數據表。具體如圖1所示。

圖1 (水)污染防治技術元數據結構圖

水專項“十一五”課題包含15個典型水污染行業的廢水治理，返回的技術調研表顯示，雖然課題是以廢水治理技術為主，但黃金冶煉行業、染整行業和制藥行業一并返回了相應的廢氣和固廢處理技術；煉油行業和乙烯行業還返回了噪音處理技術。考慮到污染劃分為水污染、大氣污染、固體廢棄物和噪音污染四大類，因此在設計元數據標準時統一加上了廢氣、固廢和噪音治理技術元數據表，該部分作為選填項。這樣也利于將本元數據標準推廣為污染防治技術統一元數據標準(不再局限于污水處理)。

2.2.2 水污染防治技術元數據基本信息表設計

水污染防治技術元數據由系統自動提取對應技術的對應字段信息創建而成，具體流程是：首先，用戶在線錄入完整的技術信息，信息進入水污染防治技術數據庫；其次，管理員審核技術信息是否合格，如果合格則給該技術“共享方式”字段賦值并點擊“通過審核”按鈕提交審核意見(審核后技術信息本身不可更改，僅“共享方式”可以調整)；再次，在點擊“通過審核”按鈕的同時，后臺調用一個隱藏頁面用以自動添加對應的元數據信息。

水污染防治技術元數據共包含9張表，為節省篇幅，本文中只簡單介紹元數據基本信息表，具體見表1。基本信息表中字段按獲取方式如下：“元數據ID”字段和“發布時間”字段由Oracle數據庫自動分配；“共享方式”和“存放位置”以外的自動提取字段值自動拷貝于對應技術數據庫中對應字段或用戶注冊信息；“共享方式”字段與技術數據庫中對應的字段自動關聯，當技術數據庫中共享級別調整時，該字段也自動調整；“存放位置”字段是為了便于“十二五”的分布式共享應用而設定，其值是技術本身的存放路徑，故不同的數據庫會有不同路徑值。

表1 水污染防治技術元數據基本信息表

2.2.3 ETV元數據信息表設計

ETV認證元數據創建方式和水污染防治技術元數據的創建方式類似，是在ETV信息錄入的同時由后臺調用一個隱藏頁面自動生成；字段的獲取方式也類似，具體見表2。

ETV認證是為了確定和客觀報告被評估環境技術的性能，不會對其進行性能優劣排序，不會確定任何形式的最佳技術。“綜合打分”字段僅設幾個級別，供參考使用。

表2 ETV認證元數據信息表

3 水污染防治技術共享中心設計

3.1 共享中心總體設計

3.1.1 共享中心結構

ETV信息側重客觀評測，技術信息即技術本身；ETV數據庫中的技術數量少于技術數據庫，并非每項技術都會進行ETV評估。ETV篩選出綜合效益最佳的技術即本中心要推廣的水污染防治BAT技術。水污染防治技術共享中心結構如圖2所示。

圖2 水污染防治技術共享中心結構圖

為便于模塊化調用，系統提供統一的元數據檢索和數據調用接口。“水污染防治BAT技術共享應用系統”的主要功能是公示被評估的環保技術和推廣BAT技術，其他相關Web應用系統也可通過統一接口對元數據及數據本身進行讀操作。為提高數據訪問速度和考慮到將來異地異構共享，系統將數據本身與元數據分開存放在不同的數據庫服務器上，二者之間存在關聯關系。

3.1.2 目標用戶

共享中心對外提供共享功能的主要目標人群有：公眾、企業、環保科研機構和政府相關部門；對內提供系統維護功能的主要目標人群有：技術信息在線錄入人員、系統管理員和系統維護人員。例如，當某企業準備生產一種新產品時，可以登錄本共享中心，查詢并獲取相應的最佳環境治理技術。

3.1.3 技術信息采集與錄入

首先，編制并下發各行業的環境治理技術調研表格，調研表格分為簡表和詳表兩種，調研人員可根據實際情況自行選擇使用；其次，具有錄入權限的用戶在線錄入，實現技術信息數字化；最后，信息入庫審核，符合要求就通過審核并給出相應的共享級別，否則就退修或刪除該技術信息。審核通過的同時，系統自動為其創建元數據，也可選擇手動創建元數據。

3.1.4 技術信息檢索與獲取

共享中心的檢索分為元數據檢索和技術實體檢索。前者針對公眾，檢索方式有精確檢索、模糊檢索和高級檢索三類；后者針對具有一定權限的注冊用戶，檢索結果按時間先后順序排列，顯示樣式與調研表一致。

獲取共享技術信息實體的常規步驟：Web應用系統通過統一的檢索接口向元數據庫發布請求，系統根據該請求檢索元數據庫，獲取滿足條件的元數據；依據檢索出的元數據，查看其技術實體的共享方式，如是免費共享則直接提供獲取技術實體信息的接口(以超鏈接的方式)；否則先支付一定的技術使用費以取得相應的共享權限，再以在線或離線的方式獲取該技術。

3.2 共享機制研究

3.2.1 技術信息的發布形式

具有發布權限的注冊用戶在線錄入技術信息；管理員審核技術信息，合格則賦予共享級別值并通過審核，該技術進入共享狀態(審核前不算正式入庫)。

3.2.2 技術信息的共享形式

通常情況下，元數據是由系統自動提取創建，每項元數據都有其對應的技術實體存在。這類技術即可對公眾進行元數據共享，又可在線依據用戶權限對技術實體進行瀏覽和下載。

如果在某些特殊情況下無法提供數字化技術實體，需要手動錄入元數據描述，則該技術在數據庫中就只有元數據而沒有技術實體存在。這類技術只對具有一定權限的用戶共享元數據，技術實體需離線獲取(直接領取、郵寄等)。

3.2.3 技術資源的共享級別

技術實行3級共享級別：無償共享技術，注冊用戶無需任何付費即可直接免費共享下載的技術；有償共享技術，注冊用戶需支付一定的技術使用費才能共享下載的技術；暫不共享技術，具有一定權限的用戶才能查詢元數據，其中某些技術實體需離線獲取。

3.3 共享中心開發技術體系

為了節省用戶軟硬件成本和便于維護，水污染防治技術共享中心采用純B/S結構；考慮到系統各模塊復用性強和將來可能與其他類似系統實行遠程異構共享，系統Web部分采用J2EE技術進行開發，利用JSP實現靜態和動態頁面混合編碼；Web服務器采用 Tomcat5.5；數據庫采用Oracle10g；數據庫訪問引擎采用JDBC；操作系統采用Windows Server 2008。

水污染防治技術共享中心的用途是推廣水污染治理BAT技術，“十一五”期間只涉及15個典型水污染行業，“十二五”期間將會繼續增加30多個行業，國家長期規劃幾乎涉及所有污染行業。后續課題將著手幫助其他機構建立類似系統并與之實現共享。

[1]流域水污染控制與治理技術評估體系研究與示范項目實施方案編制組.水污染防治技術驗證評估平臺與決策支持平臺建設研究課題實施方案[R]北京：中國環境科學研究院，2009.

[2]中國環境科學研究院工程設計中心.水污染防治技術驗證評估平臺與決策支持平臺建設研究課題-國外ETV制度建設綜述[R].北京：中國環境科學研究院，2010.

[3]溫宗國.污染防治最佳可行技術評價[R].北京：清華大學，2009.