遼寧省環境信息數據中心的應用研究

王世海

（遼寧省環境監控中心，遼寧 沈陽110161）

1 引言

隨著環保信息化應用的發展，逐漸暴露出應用系統間缺乏有效的組織和管理的弊端。對于不同的應用系統，用戶需要分別登錄進入訪問，缺乏統一的訪問資源和應用的接口，各應用系統間數據標準不一致，數據差異大，數據間無共享，無法為決策支撐系統提供有效的數據支持。為順應新時代下環境管理的需求，推動信息資源共享，建立先進的環境信息數據中心平臺，全面分析環境質量狀況和趨勢，對遼寧省環境進行有效監控，為環境管理、決策提供有力支持，需要建設遼寧省環境數據中心，把各部門的公共信息存儲在數據中心，確保數據的唯一性、準確性、一致性。

環境信息數據中心的關鍵在于如何更好的服務于環境管理，如何使各級環保管理機構能夠更加高效、協同的從事管理工作。建立遼寧省環境信息數據中心平臺系統就是通過對環境保護各部門、各單位的業務數據進行抽取、清洗、審核、轉換和加載，實現對當前各類環境數據的統一管理；同時采用SOA架構實現系統的建立健全，將各類數據有機地整合起來，加強對環境業務數據的共享、交互以及對數據的整理、分析和利用；并通過數據倉庫技術、數據挖掘技術和數據分析技術，實現環境信息數據多維耦合分析，為環境保護決策分析提供依據。

2 數據建設目標

2.1 需求分析

環境信息數據中心平臺要按照統一規劃、統一標準、統一接口、支持數據多樣性、分層建設方式，提供良好的擴展，在對環境保護廳業務分析確認的基礎上，對本項目所應包含和管理的信息資源進行分析和整理，提出信息資源規劃方案，對污染源、環境質量、核與輻射、應急管理、生態保護、水專項成果物等各類環境管理數據體系設計和建設。建設任務包括環境信息數據中心平臺管理系統、報表軟件工具、數據倉庫軟件、數據交換軟件、ESB軟件等采購軟件。其中，環境信息數據中心包括環境數據模型、主數據管理系統、整合數據庫及數據倉庫、元數據管理系統、數據交換平臺、查詢檢索系統、綜合分析系統、業務圖表中心、共享服務接口、應用門戶、系統管理。業務數據需集成了污染源數據、環境質量數據、核與輻射數據、應急管理數據、生態環境數據、環境空間數據、文檔數據、信息分類及標準代碼、機動車尾氣監測治理相關數據、環統數據、污普數據、總量減排數據。數據中心要實現數據的共享，需建設一套接口的共享目錄，所有承建商、業務單元的接口都可以在共享目錄中搜索和查找，要包括：實現接口的歸類、接口的存儲、提供搜索接口、對接接口、上傳信息接口等。需要建設門戶系統、污染源生命周期管理、一體化實時監控系統、環境決策支持系統等。

（1）門戶系統。要保證用戶的靈活定制、確保系統運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置、門戶管理、內容管理、安全管理等功能。桌面風格要充分考慮日后系統的拓展，方便第三方應用。使用新穎的風格，提升門戶美觀性。

（2）污染源生命周期管理。實現環保業務數據的管理和存儲，肩負了污染源數據的管理分析的重任。為每個污染源形成一套全面的、全過程的、動態的、綜合的并能真實反映污染源工作全貌的環保信息檔案。

（3）一體化實時監控系統。對環保業務實時動態更新的監控數據實現智能化的自動監控和對其進行相應的分析管理，以此能夠及時的發現污染源的情況以及排放是否安全、是否發生突發事件，以此能夠時刻對污染源和環境情況進行監管、對突發事件的產生能夠及時有效的采取治理行動，降低污染擴散。

（4）環境決策支持系統。自動對環境質量、污染物進行多維、耦合統計分析，深入挖掘大量業務數據所能揭示的環境問題和管理問題。要實現數據分析結果能夠為各級領導提供科學決策的支持，這些數據分析結果將是環保業務中高價值的、可供很多業務重復使用的數據產品及二次開發平臺。

2.2 建設目標

為順應新的業務系統需求，推動信息資源共享，建立先進的環境監測預警體系，全面反映環境質量狀況和趨勢，對遼寧省環境進行有效監控，為環境管理、決策提供有力支持，需要建設遼寧省環境信息數據中心平臺系統，把各部門的公共信息存儲在數據中心，確保數據的唯一性、準確性、一致性。建立數據展示系統，實現數據的動態化查詢和智能化統計，實現污染源自動動態監管和環境統計智能決策分析的各項業務應用，為環境監管提供數字化、智能化、自動化的決策支持。

環境信息數據中心平臺是面向環境信息化建設的總體需求，在制定和完善環境信息技術標準、以及環境信息安全規范的基礎上，形成集環境數據傳輸、存儲、管理、加工、分析、應用和發布等功能為一體的，全面服務遼寧省環保廳各項環境業務工作的信息化平臺。主要建設目標包括：集成原來相互獨立的數據，實現數據和信息共享；基于數據中心平臺建設，確保新建系統的信息共享和交換；輔助決策、挖掘、盤活現有數據資產實現數據的統一性。

2.3 建設思路

系統建設思路是一切從遼寧省環境監測統計預警能力項目建設的實際需求出發，采用當今國內外先進和成熟的技術，結合遼寧省環保廳現有的軟件、硬件、網絡環境，使用結構化、模塊化、分區域的設計方法，按照“物理集中、數據集中、應用集中、安全集中”的總體要求，為遼寧省環保廳搭建一套高性能的、實用的、可靠的、安全的、穩定的、經濟的數據中心，同時整合現有的數據庫系統、安全系統等，滿足遼寧省環保廳未來幾年內信息化發展的需要。

環境信息數據中心平臺是面向環境信息化建設的總體需求，在制定和完善環境信息技術標準、以及環境信息安全規范的基礎上，形成集環境數據傳輸、存儲、管理、加工、分析、應用和發布等功能為一體的，全面服務遼寧省環保廳各項環境業務工作的信息化平臺。環境信息數據中心將整合和集成已有的業務系統數據，并將新開發的環境GIS服務中心、污染源智能化動態監管系統、機動車尾氣監管系統、危險廢物處置利用平臺、射頻放射源編碼卡識別系統等多個業務應用系統數據進行集中存儲、分析、展示。數據中心以環統數據庫為基礎進行擴充，構建環境信息資源主題邏輯庫，重新規劃庫表邏輯關系，最終實現環境數據資源統一存儲、統一管理維護、統一檢索、統一應用、統一展示，為各級單位提供統一的環境專業數據服務，實現整體環境信息資源“一源多用”穿透式查詢展示（圖1）。

圖1 數據中心軟件整體構架

根據這種思路，按照數據中心整體構架和數據中心軟件整體構架對系統進行詳細設計和建設。

3 數據建設過程

3.1 數據標準規范制定

數據標準規范制定以環保業務管理政策法規為指導，以國家及環境保護部現有標準規范為基本依據，充分了解掌握遼寧省環境信息數據中心建設、運行和維護中各環節的具體內容，全面分析整理環境信息數據中心涉及的標準規范，參照國家、環境保護部及行業標準管理辦法，嚴格落實各標準規范的直接技術負責人，成立咨詢組，依照進度安排對各技術標準規范內容細致審查討論，采用專家咨詢、實地調研、問卷調查等方式對標準規范進行充實完善，并與各業務管理部門就標準規范初步成果進行深入交流、試點應用，從而建立一套科學的、系統的環境信息數據中心標準規范體系。

遼寧省環境信息數據中心標準規范體系的主要包括數據標準規范、技術標準規范、管理標準規范、業務標準規范。

3.2 建立環境數據管理系統

主要是針對數據中心應用平臺中所采集到的數據的管理，包含了對代碼、資源目錄、元數據、非結構化的管理以及數據的備份和恢復，從而確保了數據中心平臺數據的安全和使用。

環境信息數據中心數據庫系統是一個分層設計和部署的系統，涉及到交換數據存儲、空間數據存儲、元數據數據存儲、生產數據存儲、主題數據存儲、分析數據存儲和非結構化數據存儲等，按照層次劃分，主要包括數據采集層數據交換區數據模型、整合層生產數據存儲區模型、空間數據存儲區模型、元數據存儲區模型和非結構化數據存儲模型、主題層主題數據區模型和代碼數據區模型。

3.3 建庫

隨著環境管理工作科學化水平的提高及信息化的深入推進，我們迫切需要提高信息化的服務能力，提高信息化數據集成、整合、服務能力。所以數據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與數據，包括孤立而不關聯的數據庫、缺乏全局的數據視圖、缺乏統一的信息標準、缺乏統一的數據管理。為了對環保數據實現智能化的自動監控打下基礎，從而解決數據中心應用中最為核心的數據問題。數據中心數據庫主要包括支撐數據庫、業務數據庫、主題數據庫，具體內容見圖2。

圖2 數據中心數據庫

3.4 應用平臺的建設

數據中心包括門戶系統、一體化實時監控、污染源生命周期管理、環境決策支持系統、服務監控系統。這些應用平臺是集環境數據傳輸、存儲、管理、加工、分析、應用和發布等功能為一體的信息化平臺，為全面服務遼寧省環境保護廳各項環境業務工作提供支撐的智能化平臺。

3.5 系統部署

系統部署架構從應用系統出發，綜合考慮技術需求、系統功能需求、非功能性需求為物理集成提供參考依據。基于對環境信息數據中心平臺從功能架構、邏輯架構、技術架構、數據架構，以及IT技術的發展現狀和趨勢，系統邏輯部署架構如圖3。

4 數據中心應用

用戶可隨時隨地通過移動或固定網絡訪問服務器，支持多種終端連接到云桌面上進行辦公，實現全員移動辦公。自定義查詢，用戶可個性化定制各類數據，滿足不同時期的專項管理需求。數據應用規范有據，如污染因子、評價標準，都可以方便查看其標準代碼，確認其來源及屬性，讓用戶放心應用。用戶可全文檢索共享的資源，輕松定位海量數據。

4.1 運行數據

系統中運行的數據主要包括影響大氣環境質量的污染物（AQI、SO2、NO2、O3、PM2.5、PM10、CO 等）、風險源企業、放射源、“一源一檔”中企業信息、在線監控中的 實時監測數據等。

圖3 系統邏輯部署架構

業務數據主要包括污染源數據、環境質量數據、環境應急數據、核安全與輻射數據、生態保護數據等。環保業務數據種類和數量繁多、來源復雜、數據冗余度較高，且數據時刻在動態更新。其特點是以數據庫等結構化數據為主，這些數據的重要性不言而喻，它們不僅反映目前環境的狀況，而且為系統分析決策提供有價值的分析依據。

在線監測數據量非常大，系統里面每天有大量的日志，以及系統每天更新近20萬條的數據，面對龐大的數據，關聯的可分析在線數據，系統通過網絡隨需調用云計算資源，并用優化的數據庫索引，極大的提升性能，使系統輕松應對大數據。

4.2 績效分析

科學性研究包括“一源一檔”、決策分析等。其中“一源一檔”建立污染源和監測點管理和數據分析機制，導航式分析周邊環境質量、污染源視頻、監測、評價、檔案等關聯信息；決策分析建立環境質量與污染源的關聯分析，流域、突發事件、生態城市等綜合分析，為用戶提供輔助決策支持。

業務管理包括在線監控、總量減排、環境統計、環境應急等，其中在線監控是對環保業務數據實現智能化的自動監控，實現對環境的實時監管，對突發事件的產生能夠及時有效的采取治理行動，降低污染擴散和不利影響。

社會服務包括信訪投訴、監測執法、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，是社會公眾對環境污染的監督。行政處罰公開透明，實時接受社會監督。

5 結語

“新理念”：基于主流云計算、虛擬化技術打造統一數據中心運維管理平臺，同時通過靈活的數據管理平臺及數據門戶平臺方案的設計，使數據采集、傳輸、應用、決策、共享有機結合，使數據中心實現“有數據，能分析、會共享、能體驗”；“新方式”：采用一體化模式做為應用基礎，結合業務模型，使數據動態可視化，為環保決策分析提供了新的支撐方式；“新體驗”：參照 WINDOWS7系統界面設計概念，以全新形式展現數據中心平臺，巧妙結合了各業務模塊間聯系，運用圖層技術，有效的呈現業務系統數據。遼寧省環境信息數據中心不斷創新，為加強環境監管，為環境保護提供真實、有效的數據支持，在環境決策方面切實發揮效能。

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