基于SOA架構(gòu)的昆明市環(huán)境監(jiān)控中心系統(tǒng)建設(shè)與實(shí)踐

周 潔 ，張 冰 ，陶 碩 ，楊 景

（云南省昆明市環(huán)境監(jiān)控中心，云南 昆 明650500）

1 引言

隨著群眾環(huán)境意識(shí)的提高，環(huán)境監(jiān)測(cè)在量上逐年增加，難度上不斷加大，各地、各級(jí)環(huán)保部門在監(jiān)控中心的工作上也投入了大量的人力、物力與財(cái)力。因此，高效處理環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)控、做好環(huán)境監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息管理、利用監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)做環(huán)境管理決策成為了當(dāng)前環(huán)境保護(hù)工作的迫切需求。面對(duì)新形勢(shì)下的監(jiān)控工作的特點(diǎn)和需求，通過(guò)信息化手段提高監(jiān)控中心信息管理方式已成為必然要求。各地環(huán)保信息化都在向數(shù)字環(huán)保、智能環(huán)保方向發(fā)展，環(huán)境監(jiān)控中心的構(gòu)建也成為了其不可或缺的組成部分。

2 信息化管理的現(xiàn)狀

昆明市環(huán)保局現(xiàn)已建設(shè)了各類應(yīng)用系統(tǒng)，正在逐步完成數(shù)字化環(huán)境監(jiān)控的建設(shè)，但縱觀局內(nèi)各應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換還停留在單一的數(shù)據(jù)對(duì)接。亟需進(jìn)行平臺(tái)升級(jí)，使監(jiān)控中心的技術(shù)人員較方便快捷實(shí)現(xiàn)各應(yīng)用系統(tǒng)或跨平臺(tái)間的數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心信息系統(tǒng)建設(shè)一體化，建立起真正意義上的數(shù)字化環(huán)保。

3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 SOA系統(tǒng)架構(gòu)基礎(chǔ)概念

SOA即面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（Service－Oriented Architecture）是一個(gè)組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元（稱為服務(wù)）通過(guò)這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來(lái)。接口是采用中立的方式進(jìn)行定義，獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言。SOA是一種軟件架構(gòu)思想，重點(diǎn)是面向服務(wù)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口使不同服務(wù)相互調(diào)用。

實(shí)現(xiàn)SOA必須有4個(gè)因素：軟件供應(yīng)商、注冊(cè)用戶、服務(wù)信息數(shù)據(jù)庫(kù)和通信協(xié)議。實(shí)現(xiàn)SOA的技術(shù)有很多，共同點(diǎn)就是支持在不同平臺(tái)、以不同語(yǔ)言編寫各種程序以基于標(biāo)準(zhǔn)方式通信。Web Service、XML等成為SOA的主要實(shí)現(xiàn)方式。

3.2 環(huán)境監(jiān)控中心總體架構(gòu)

系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 監(jiān)控中心總體架構(gòu)

3.3 關(guān)鍵技術(shù)

本系統(tǒng)開發(fā)在系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上利用合理應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

（1）數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)。采用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，并對(duì)業(yè)務(wù)綜合數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，并進(jìn)行有效的輔助決策。

（2）GIS技術(shù)的應(yīng)用。使用GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)控指揮中心數(shù)據(jù)和空間地理數(shù)據(jù)的有機(jī)關(guān)聯(lián)。

（3）網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的應(yīng)用。采用政務(wù)專網(wǎng)和無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)環(huán)保局內(nèi)外信息交流暢通。

（4）工作流技術(shù)的應(yīng)用。采用工作流引擎，滿足環(huán)境業(yè)務(wù)流程控制。

（5）同時(shí)運(yùn)用到組件技術(shù)、Web技術(shù)、中間件技術(shù)、面向?qū)ο箝_發(fā)等技術(shù)。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1 接口設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)接口規(guī)范用于在環(huán)境集成信息系統(tǒng)與其他環(huán)境系統(tǒng)間進(jìn)行信息交換時(shí)的數(shù)據(jù)接口，可支持結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的封裝。本項(xiàng)目的數(shù)據(jù)接口模型由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)集組成。

元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由信息資源標(biāo)識(shí)符、信息資源顯示名稱、說(shuō)明性注釋、數(shù)據(jù)項(xiàng)、擴(kuò)展屬性5個(gè)元素組成。

4.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)包括空間數(shù)據(jù)表、污染源數(shù)據(jù)表、監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)表、監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)表、告警規(guī)則數(shù)據(jù)表、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表、歷史數(shù)據(jù)表、事件數(shù)據(jù)表和操作日志表。

其中：空間數(shù)據(jù)表包括各種不同比例尺的昆明地區(qū)環(huán)保專題圖。污染源數(shù)據(jù)表包括應(yīng)用系統(tǒng)需要管理的污染源。監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)表包括需要管理的監(jiān)控點(diǎn)。監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)表包括系統(tǒng)管理的監(jiān)控設(shè)備。告警規(guī)則數(shù)據(jù)表包括給設(shè)備定義的一套告警規(guī)則。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表包括設(shè)備當(dāng)前的采集數(shù)據(jù)集。歷史數(shù)據(jù)表包括設(shè)備采集的歷史數(shù)據(jù)。事件數(shù)據(jù)表包括系統(tǒng)產(chǎn)生的各種事件。操作日志表包括系統(tǒng)所有設(shè)備的啟動(dòng)、停止、配置等對(duì)設(shè)備的操作信息。

4.3 系統(tǒng)集成

應(yīng)用系統(tǒng)集成由數(shù)據(jù)集成、應(yīng)用服務(wù)集成以及應(yīng)用表現(xiàn)集成三部分組成，不管是對(duì)于新開發(fā)的系統(tǒng)還是已經(jīng)在昆明環(huán)保局使用的系統(tǒng)都采用分層集成的方式進(jìn)行集成。

數(shù)據(jù)集成。數(shù)據(jù)集成利用數(shù)據(jù)框架的數(shù)據(jù)訪問(wèn)引擎，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的一體化管理，基于元數(shù)據(jù)方式完成數(shù)據(jù)的“通存通取”和多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的無(wú)縫集成。同時(shí)，隨著系統(tǒng)建設(shè)的不斷深入，逐步完善環(huán)境信息化標(biāo)準(zhǔn)體系，逐步形成綜合全面的環(huán)境信息數(shù)據(jù)中心。

應(yīng)用服務(wù)集成。應(yīng)用系統(tǒng)集成基于應(yīng)用集成框架在系統(tǒng)架構(gòu)上具有“熱插拔”的高度伸縮性的特點(diǎn)，基于Oracle SOASuit提供的適配器基于WebService規(guī)范進(jìn)行二次開發(fā)，將應(yīng)用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能分成一些原子服務(wù)，提供對(duì)應(yīng)的適配器接入企業(yè)服務(wù)總線（ESB），然后依據(jù)ESB的路由功能以及目錄服務(wù)功能將應(yīng)用服務(wù)提供給上層的表現(xiàn)層，做到服務(wù)的無(wú)縫集成。在應(yīng)用服務(wù)集成上，主要分為集成基于.Net開發(fā)的系統(tǒng)和基于J2EE開發(fā)的系統(tǒng)，我們將兩套系統(tǒng)按照接口規(guī)范進(jìn)行整合。

應(yīng)用表現(xiàn)集成基于Oracle Portal在J2EE平臺(tái)提供的用來(lái)訪問(wèn)外部系統(tǒng)的各種解決方案進(jìn)行集成。其中內(nèi)容包括J2EE連接器架構(gòu)、Web服務(wù)、XML技術(shù)、Java Database Connectivity、專屬Java API等。

5 監(jiān)控中心系統(tǒng)功能模塊

（1）GIS電子地圖。能靈活操作地圖，內(nèi)容包括地圖工具的使用、地圖查詢、地圖定位以及標(biāo)尺、地圖標(biāo)注和專題圖打印等。

（2）基本信息維護(hù)功能。能對(duì)基本信息進(jìn)行方便維護(hù)，內(nèi)容包括監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、設(shè)備、平臺(tái)和站點(diǎn)的通信、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則的制定、采樣、監(jiān)測(cè)周期、監(jiān)測(cè)頻率、管理單位、自動(dòng)手動(dòng)備份以及數(shù)據(jù)上報(bào)等。

（3）系統(tǒng)配置。能夠?qū)I(yè)務(wù)內(nèi)容根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，內(nèi)容包括權(quán)限、實(shí)時(shí)信息、監(jiān)察方式、告警預(yù)警、系統(tǒng)對(duì)時(shí)、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)報(bào)送、功能配置和功能配置客戶端。

（4）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。能夠保證監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性，幫助有效的指導(dǎo)工作，做出決策，內(nèi)容包括監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)信息操作、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)地圖和實(shí)時(shí)曲線。

（5）設(shè)備反控。能夠直觀的對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，內(nèi)容包括控制攝像監(jiān)控云臺(tái)、控制污處設(shè)備、檢測(cè)儀啟停控制、自動(dòng)校準(zhǔn)控制功能和量程校準(zhǔn)。

（6）現(xiàn)狀評(píng)估。能夠準(zhǔn)確的對(duì)現(xiàn)狀做出評(píng)估，內(nèi)容包括污染源評(píng)價(jià)、水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)、空氣質(zhì)量分析和污染源總量控制。

（7）報(bào)警分析處理。能夠?qū)?bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，幫助高效的開展監(jiān)控工作。

（8）統(tǒng)計(jì)與查詢分析模塊。能夠?qū)v史數(shù)據(jù)進(jìn)行分類查詢分析指導(dǎo)工作，內(nèi)容包括水質(zhì)、煙氣、噪聲、監(jiān)控儀啟停的歷史數(shù)據(jù)查詢、歷史曲線、歷史專題圖、監(jiān)控歷史信息管理和統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

（9）智能信息獲取與綜合查詢。提供多種樣式和多種條件的靈活的信息查詢。

（10）數(shù)據(jù)發(fā)布。能夠?qū)嶋H需要通過(guò)服務(wù)的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行定制發(fā)布。

（11）Web查詢。能夠在Web上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢，排污企業(yè)的用戶可以實(shí)時(shí)看到本單位污染源的排放情況，相關(guān)部門人員也可通過(guò)Web服務(wù)查詢所需要的信息和數(shù)據(jù)。

（12）短信息查詢。能夠通過(guò)短消息的答詢，授權(quán)用戶可以查到相關(guān)的數(shù)據(jù)，同時(shí)通過(guò)短信平臺(tái)可以進(jìn)行報(bào)警通知。

（13）PDA查詢。能夠通過(guò)移動(dòng)設(shè)備的查詢，給現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法提供執(zhí)法依據(jù)，減少執(zhí)法難度。

6 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)已結(jié)合昆明市數(shù)字環(huán)保監(jiān)控指揮中心項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)，實(shí)踐證明，監(jiān)控中心環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)的建立，為環(huán)保部門的信息管理提供了有效的信息化服務(wù)，大大提高了監(jiān)控中心信息管理的效率，又規(guī)范了監(jiān)控中心管理工作。為環(huán)保部門及時(shí)掌握監(jiān)控動(dòng)態(tài)、解決一些熱點(diǎn)難點(diǎn)的環(huán)保問(wèn)題提供了決策性服務(wù)。

［1］張雪冰，吳偉明，谷勇浩.移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)下基于SOA的移動(dòng)OA系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)［J］.軟件，2012，33（10）：13～14.

［2］高麗清.基于SOA和工作流技術(shù)的食品安全監(jiān)管系統(tǒng)［J］.電子世界，2013（3）：55～56.