基于SOA的昆明數字環保框架設計與實踐

■周潔

（昆明市環境監控中心 云南昆明650500）

基于SOA的昆明數字環保框架設計與實踐

■周潔

（昆明市環境監控中心 云南昆明650500）

本文在對環境信息化建設存在信息壁壘問題進行分析基礎上，提出基于SOA構建數字環保框架平臺，在統一平臺上逐步推進數字環保系統建設的方法，并介紹了昆明數字環保總體框架設計思路、軟件構架設計及多年來逐步取得的成效，可為環境信息化建設的可持續發展提供參考。

數字環保數據中心SOA

1　引言

環境信息化是促進環境保護工作，改善環境質量的重要手段，是實現環境管理科學決策和提升監管效能的基本保障。隨著經濟的高速發展，生態破壞、環境污染事故問題日趨突出，公眾環保意識的提高，對環境保護工作提出了更高要求。面對錯綜復雜的環境問題，環境管理需要多部門協調，環境決策需要多方面的信息支撐，由于以往的環境信息化建設多以單一業務應用為主，各業務子系統間應用相對獨立，系統建設時缺乏統一的規劃、統一的標準和規范，系統間信息難以交流和共享，給管理帶來不便。為適應新形勢下的環境管理需要，環境信息化建設需要從單一的業務系統建設向綜合性、平臺化、協同工作的信息共享方向發展，才能使各類環境信息能互聯互通，資源共享，充分發揮環境信息化建設在環保工作中的作用。

昆明市在總結以往環境信息化建設經驗基礎上，提出“統一規劃、統一平臺、統一標準、資源整合、信息共享、分步實施”數字環保建設原則，從2007年開始分期建設。為整合利用現有系統、保護已有和今后的投資，避免重復建設，快速適應不斷變化完善的環境管理業務需求，便于實現業務重組、數據重構，滿足多部門和跨部門綜合管理需要，實現應用系統的互聯互通，數據的共享和交換，在分析了多種系統集成技術的情況下，提出利用SOA（面向服務架構）設計思路，構建昆明市數字環保架構平臺，并按先搭平臺、再上系統的開發原則，逐步推進數字環保系統建設工作，為昆明市數字環保建設的可持續發展奠定了基礎。本文將通過昆明市數字環保平臺建設實踐，闡述有關技術設計與實踐。

2　數字環保總體框架設計

2.1建設思路

圖1　數字環保總體框架圖

昆明數字環保項目采用橫向切割、協同建設的工程推進模式，通過SOA架構搭建數字環保感知平臺、環境大數據中心、環境資源一張圖和電子政務構建平臺，通過這些平臺的支撐，逐步推進項目建設，全面實現信息互聯，業務協同的工作機制。

以“資源整合、信息共享”為目標，以“厚建基礎、踏實應用”為基本出發點，以SOA架構整合資源來支撐環保業務應用需要，形成環境數據集中管理、業務應用市縣聯動、多業務協同的應用機制，實現了數字環保的全面推進；以“大環保”的視角來統一規劃設計，實現跨部門的環保信息聯動，進一步實現“數字環保”到“智慧環保”的跨越式發展。

2.2總體框架設計

（1）物聯感知互聯網：分物聯感知網和通信網絡。物聯感知網是利用物聯網技術構建的大氣、水環境、噪聲、污染源、視頻、危廢等監測設施數據采集傳輸網。污染源和環境監控是物聯網架構下的典型應用，為了適應監測監控的發展要求，在設計之初我們就搭建綜合的物聯感知平臺框架，通過感知平臺實現了多協議解析、多類型設備支持、多種數據分析方法支持和靈活的定制機制，實現了從污染源監控、環境監測、放射源監控、危險廢物監控、GPS監控、視頻監控等感知設備的統一接入、統一管理、統一維護、統一應用，從傳輸層面、數據管理層面和數據分析層面實現了多方面的統一，為后端業務應用提供技術支撐。

（2）基礎設施通訊網 是環保信息化建設的基礎設施和通訊網絡。是基于云計算技術為各業務系統運行、數據傳輸、數據存儲與交換、網絡通訊等提供統一的網絡平臺。以昆明市環保專網和電子政務網為依托，按兩級網絡構架進行建設，即一級結點為市環保局網絡中心，二級結點為縣市區網絡中心，形成全市環保“一張網”，從而實現省、地、縣及系統內部的網絡互聯互通，并實現與全國環保信息網的連接。

（3）環境大數據中心：以云計算等先進技術為基礎，以數據共享、業務協同為根本出發點，整合重構各類環保信息資源，建立互聯互通的昆明環保數據中心，實現環保數據集中采集、集中存儲、集中管理、集中使用，一體化地解決環保信息資源整合與應用系統集成存在的信息難共享和信息孤島問題，形成縱向可以互聯互通，橫向可以提供共享交換的大環保數據中心。環保大數據中心框架的建設采用兩步走策略，第一步，我們通過融合多源異構數據，采用面向對象的元數據驅動機制，形成環保系統內部所有數據的統一建模、統一管理，搭建了可二次開發的數據中心平臺，所有應用系統全部基于數據中心進行開發，從根本上保障了數據一致性和完整性，在物理層面解決了信息孤島的產生，是昆明數字環保項目的核心組成部分；第二步，通過“大環保”的視角做昆明全市跨部門的環境信息共享交換，實現環保、水利、滇管等多部門的信息共享，建立可持續運營的環境資源中心，為各方提供信息支持，是實現“智慧環保”的前置條件和基本組成部分。

（4）環境資源“一張圖”（GIS平臺）：是為各類環境管理業務應用提供環境空間信息共享與服務技術支持，滿足環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利用和共享服務能力。以地理信息平臺為基礎，建立全市范圍統一的多尺度空間基礎數據庫，影像數據庫，實現環境空間信息資源的統一匯聚與共享；建立統一的地理信息基礎服務平臺，為各業務系統、各部門提供統一的地圖服務和環境空間信息共享服務；構建統一的地理信息綜合監管平臺，結合實時監測數據、業務數據、視頻數據等，實現環境業務“一張圖”監管。

（5）業務應用平臺：為環境管理業務應用系統開發建設、整合集成提供統一標準化基礎底層和支撐服務，提高環境管理業務應用系統開發建設效率和整合集成效益，以促進環境管理業務協同、數據交換和資源共享。該平臺包括環境監控體系、環境應急體系、環境管理體系和政務服務體系，四個體系應用系統的建設。

3　軟件架構設計

整個技術架構設計以柔性架構為主，通過數據層面和平臺服務層為所有系統提供支持，建立基于信息資源規劃的元數據驅動的多源異構數據總線，搭建數據中心管理平臺；建設業務定制平臺，實現業務系統可視化定制，建立環保主題應用門戶，實現個性化的環保業務門戶、信息發布門戶、輔助決策門戶和共享交換門戶，在此基礎上深化業務應用，為各級管理部門和人員提供服務，解決傳統軟件系統在應用推廣中碰到的問題。

圖2　數字環保軟件架構圖

[1]周晟，李永全，鄒斌等，基于SOA的數字規劃集成平臺設計_省略_常州市標準化規劃管理信息系統為例，城市規劃，2011年第35卷，第七期.

[2]杜小勇，尹紅等，新型"數字環保"業務系統構架設計與實現，《數字技術與應用》2013年第8期.

[3]杜春芳孟杰，基于SOA架構的內蒙古煙草應用集成平臺研究與實現，內蒙古農業大學學報2013年3月 .

（1）基礎支撐層：系統應用支撐是整個系統的基礎，由基礎軟件、網絡設備和硬件設備組成。包括服務器環境、操作系統平臺、數據庫平臺、地理共享服務平臺、軟件開發平臺和安全組件等計算機基礎軟件環境的支撐，以及網絡設備、網絡存儲和硬件服務器等計算機硬件環境的支撐。

（2）數據資源層：提供環保數據集中存儲，除了提供對結構化數據和非結構化數據的支持外，基于元數據的方式，現實對多源異構的數據提供支持，即一個數據中心能管理多個物理數據庫，數據源之間可以進行無縫集成。存儲資源包括基礎空間數據，視頻圖像等二進制數據，實時數據、業務數據和基礎支撐數據，以及面向數據集成和數據建模的元數據庫等。作為環保的大數據中心，要以云計算及數據倉庫等先進技術為基礎，提供包括可視化的數據管理維護及建模工具，充分利用數據中心的龐大數據資源，通過大數據挖掘及數據建模，挖掘環保的主題數據和產品數據，為管理決策和環境污染深度仿真提供支持。

（3）數據服務層：數據服務層是主要是通過二次開發引擎向基礎服務提供統一的開發接口，通過二次開發引擎的接口獲取數據中心的數據。應用系統通過接口訪問數據中心，保證開發規范，應用系統只要關心業務應用，不用關心數據怎么獲取。通過對接口訪問控制可以進行權限控制，保證數據安全性。提供支持多種開發語言體系（java、.Net、WebService等）的二次開發包，包括地理空間數據管理開發包、環保數據管理開發包、元數據管理開發包、數據查詢開發包和數據分析統計開發包等，通過SOA服務總線實現數據的整合利用。

（4）基礎服務：基礎服務是軟件系統面向應用系統開發的一系列組件服務。通過這些基礎服務，包括權限管理服務、工作流程服務、內容管理服務、數據共享服務、報表管理服務和實時數據服務等，通過使各類業務應用系統共享使用這些基礎服務，做到各應用系統間可以實現互聯互通。比如基于統一的權限管理服務，單點登陸，其它業務應用系統無需二次登陸。通過ORACLE等中間件對于SOA架構的支持，從數據、服務等多方面設計不同粒度的環保信息與服務資源，實現了數據與數據、數據與業務、業務與業務之間的有機協作。

（5）業務應用層：業務應用層包括各類業務應用系統，各類業務應用系統基于軟件系統的基礎服務，通過結合環保業務數據和地理空間基礎數據，多維度綜合展示環保的業務應用。根據環保的業務應用分為四大體系，環境監控系統體系、環境應急體系、環境管理體系和政務辦公體系。每種體系根據具體管理業務分為相關管理子系統，比如環境管理體系有污染源檔案、建設項目審批、排污申報、排污許可證、監察執法等，通過SOA框架和業務應用平臺的支撐，各業務管理子系統間可進行無縫數據對接，實時反饋。

（6）展現層：綜合應用功能通過門戶方式進行展現，在內外網門戶集中展示各類業務應用系統的結果數據及相關信息，根據用戶需求有業務辦公門戶、信息發布門戶、輔助決策門戶、數據共享交換門戶等。門戶主要是通過IBM Portal門戶軟件，集成各業務系統提供的各種對外服務接口，建立數字環保四大門戶，提供個性化的應用服務。

4　結束語

昆明自2007年開始就利用先進的SOA面向服務架構思想及面向對象的分析與開發技術，搭建數字環保框架平臺，在統一的數據中心平臺和應用平臺之上逐步推進完善數字環保建設工作，不僅打破了部門間的信息壁壘，實現兩級環保部門內部數據共享、業務的協同，避免的重復建設，節約了資金，同時也為大環保前提下的外部數據共享提供了有力支撐。

X3[文獻碼]B

1000-405X（2016）-2-328-2