水環境自動監測數據共享系統關鍵技術探討

曾悅洋

（廣東省環境信息中心 ，廣東 廣州 510000）

1 水環境監測要素信息動態管理模型構建

環境監測數據涉及的環境要素面廣量大，同時環境管理目標會發生變化及調整，環境監測基礎要素信息適應管理需求處于動態調整的狀態。多年來，環境監測數據管理系統在設計時沒有充分考慮監測基礎要素數據與環境管理工作的種種關聯，搭建的數據庫中存在大量的難以預計的監測數據抽取差異、特定的數據表達習慣，不同時期、不同的環境監測數據，用戶往往需要挑選不同要素類別的環境測點集合，通過數據清洗、抽取等步驟提取出符合要求的監測數據，然后再對數據進行分析、匯總與表征。

2 基于BPM的水環境監測要素編碼管理業務流程建模技術

環境監測要素編碼是用于唯一標識環境管理對象，環境管理目標發生變化的同時水環境監測要素的編碼等內容都會隨之發生變化，必須通過規范化的流程操作實現完整的監測要素編碼信息管理，實現業務工作的自動化。研究利用業務流程建模（BPM，Business Process Modeling）技術，制定水環境監測要素編碼申請、變更電子化流程。通過該流程實現水環境監測要素編碼產生、使用、變更和停用的全過程監管，提高河流各類水環境監測要素的管理能力。

3 基于Biztalk的流域水環境監測數據共享技術

利用成熟的Biztalk中間件技術，構建水環境監測數據傳輸交換平臺。實現可靠消息服務，通過消息的異步方式集成各應用系統。同時在消息轉換的過程中使用XSL Transformation（XSLT）引擎解析文本文件，Office Excel文檔，EDI文檔結構和C和JAVA以及JMS等多種消息格式轉換成XML格式。將大量基于各自業務流程的異構數據進行數據格式轉換，交換到數據中心進行統一管理，并將本項目中心數據庫的相關數據根據業務要求交換到相應的業務部門數據庫中，實現水環境監測數據的共享。

在數據交換平臺中心交換系統服務器上部署微軟的Biztalk服務器、微軟消息中間件以及微軟應用和數據適配器，在各個部門的數據交換前置機上部署與集成和數據交換平臺相對應的適配器和消息中間件，利用前置機實現中心平臺（交換中心）與交換節點（前置機）之間的合理分離（部門業務職責分離、異構技術平臺分離）和標準化交互（在中心和節點之間按照標準進行交互），增加整個體系的可擴展性、可維護性、可推廣性將不同平臺、不同架構和不同功能的業務部門的系統有機的連接起來，實現不同部門前置交換信息庫之間的安全、可靠、穩定、高效的信息交換傳遞系統。

4 基于SOA的流域水環境監測數據交換共享技術

流域水環境監測信息共享系統的業務和數據并不是一成不變的，為了能使應用快速實現新的業務需求，需要讓應用和數據具備一種敏捷的適應變化能力，從而迅速實現關鍵業務服務。通過SOA平臺可以靈活的控制以Web服務為核心的業務邏輯，實現高效的業務組合和數據格式轉換，在短時間內實現各種流域水環境信息集成的新型業務，更好地實現流域水環境信息共享提供堅實、可靠的基礎。SOA架構是建立在一整套開放的標準和技術上的，開放的標準能夠從技術底層上保證在不同平臺上能相互兼容、互聯互通，不再是封閉的私有應用系統?；跇藴实拈_放的系統不會隨著架構變化而被淘汰，因此有效延長了系統的應用服務生命周期。SOA架構具有數據服務層提供的統一數據訪問功能，可以集成眾多涉水監管部門應用底層的大量異構的孤立數據源。這種松散耦合的數據訪問模式有效的避免了在數據庫升級、業務流程發生改變的情況下對應用程序的直接影響，增強了數據的適應能力。

SOA架構帶來的高效整合效率，有效縮短實施的時間。不同于傳統的應用集成方式采用基于專業系統的適配器和基于特殊平臺的消息總線集成方式，Web服務是一種應用訪問的標準接口，所以無論流域水環境監測信息共享系統的應用運行于何種平臺，應用都可以通過它實現與其它應用的相互訪問。所以一旦使用Web服務定義好流域水環境的應用業務訪問標準，它就可以被集成到整個信息架構中。最終實現了業務功能被廣泛復用，從而更高效地實現了流域水環境信息的不同應用整合。

5 數據傳輸網絡構建技術

通信傳輸網絡是數據采集交換傳輸的載體，隨著網絡技術的發展已具備建立起具有相當規模的光纖通信網和數字微波通信網的技術基礎。本項目借助于數據傳輸網絡的構建技術，建立國家-省-市-縣等4級水環境監測數據傳輸網絡，運行各級各環保部門的業務系統，傳輸各級業務數據，需滿足數據傳輸穩定、安全、高效、互不干擾等需求。

5.1 基于VPN的數據傳輸網絡構建技術

以公眾網為基礎的VPN系統構建水環境監測信息集成、共享與決策支持平臺，能有效解決當前水環境監測信息資源集成、共享與傳輸問題，并且大大提高水環境監測信息資源的利用效率。VPN（Virtal Private Network）是虛擬專用網絡的簡稱。VPN通過對網絡數據的封包和加密傳輸，在一個公用網絡（通常是因特網）上建立一個臨時的、安全的連接，從而實現在公網上傳輸私用數據。在VPN中，任意兩個節點之間的連接并沒有傳統專網所需的端到端的物理鏈路，而是利用某種公眾網的物理鏈路來實現。

5.2 基于SDH的數據傳輸網絡構建技術

研究基于同步數字體系（SDH）的流域水環境監測數據傳輸網絡構建技術，在國家環境信息與統計能力建設縱向環保傳輸專網建成后，建立基于SDH的國家-省-市-縣等4級水環境數據傳輸網絡。

SDH（Synchronous Digital Hierarchy）是一種將復接、線路傳輸及交換功能融為一體、并由統一網管系統操作的綜合信息傳送網絡。它可實現網絡有效管理、實時業務監控、動態網絡維護、不同廠商設備間的互通等多項功能，能大大提高網絡資源利用率、降低管理及維護費用、實現靈活可靠和高效的網絡運行與維護，因此是當今世界信息領域在傳輸技術方面的發展和應用的熱點。

將SDH對實時業務的有效承載和網絡二層甚至三層技術所具有的數據業務處理能力有機結合起來，以增強傳送節點對多類型業務的綜合承載能力。為滿足客戶層對以太網業務性能日益增長的要求，當前新的研究重點己集中在將多協議標簽交換（MPLS）和彈性分組環（RPR）等技術內嵌入MSTP中，并和已有技術有效配合，共同提高以太網的業務性能及其組網應用能力。

6 基于CA的流域水環境監測數據安全管理技術

為了保證用戶在傳輸網絡上傳遞水環境監測數據的安全性、可靠性、完整性和不可抵賴性，不僅需要對用戶的身份真實性進行驗證，也需要有一個具有權威性、公正性、唯一性的機構，負責向電子商務的各個主體頒發并管理符合國內、國際安全電子交易協議標準的電子商務安全證，并負責管理所有參與網上交易的個體所需的數字證書。

電子商務認證授權機構，也稱為電子商務認證中心，是負責發放和管理數字證書的權威機構，并作為電子商務交易中受信任的第三方，承擔公鑰體系中公鑰的合法性檢驗的責任。

研究基于CA認證的流域水環境監測數據安全管理技術，利用WindowsServer200x搭建CA認證服務器，在中國環境監測總站部署CA更證書服務器，省、市級環境監測部門部署從屬證書服務器，構成證書安全鏈，實現水環境監測數據的訪問審計、資源使用權限配置等功能。

結語

水環境監測工作是確保我國水環境質量的重要舉措，監測數據的收集和統計分析對我國水環境質量具有重要作用，可以實現多部門、多數據層次間的監測數據共享，提高政府及相關部門決策的能力，從而有效地改善我國水環境質量。

[1]茅晶晶，魏房忠.基于SOA的水環境監測信息分析處理系統設計[J].信息技術.2012（11）.

[2]楊大勇，林奎.環境監測自動監測系統信息共享技術研究[J].中國環境監測.2006（05）.