智慧環保資源中心設計思路初探

陳元元

摘要：新時期下的城鎮化更加側重綠色、智能和人文的城市理念，伴隨智慧城市的推進，智慧環保的實現需融合多源物聯傳感、大數據、云計算技術，其中綜合數據存儲是智慧環保的基礎，本研究以廈門為例，提出環境資源中心的建設思路，通過標準規范建設、數據分類存儲與管理、服務共享交互、數據分析展示等模塊，滿足環保數據的統一集成管理與共享分析應用；以期為生態保護部的多部門數據管理、全國第二次污染源調查等提供技術參考。

關鍵詞：智慧環保；數據中心；物聯網；污染源普查

中圖分類號：X322 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2018）025-0350-02

一、引言

2014年，中共中央和國務院頒布了《國家新型城鎮化規劃（2014-2020年）》的頂層設計，對現代城市建設提出了“加快綠色城市建設、推進智慧城市建設和注重人文智慧城市建設”的三大理念。當今，我國城市污染問題嚴峻，嚴重制約生態文明建設，以智慧環保帶動管理決策科學化，提升城市治理水平和改善居民生活具有顯著的效能潛力。智慧環保作為數字環保的延伸和拓展，依托物聯傳感進行環保數據的探測、借助大數據和云計算引導智能分析與決策，其中環保有關數據的集中管理是智慧環保體系的基礎。本文以廈門市環境資源中心的構建為例，綜合考量環保已有信息系統及業務應用需求，提出盤活多源環保數據、業務與空間數據融合、環保數據共享交換的資源中心建設思路。

二、環保資源中心的構建

資源中心的搭建重在數據的梳理、查清數據源及流轉過程，經需求調研，廈門市環保局通過國家下發、省廳下發、自行建設等方式，已建成了排污收費、實驗室管理系統、環境監測和污染源監控等30余套應用系統，涵蓋了大部分在線監測、日常業務和行政辦公等業務。在這些應用系統中積累了大量的環境信息資源，包括企業基本信息，生產情況、污染物排放情況、污染治理設施基本情況、行政處罰數據等。系統的建設時間差異及應用側重點不同，造成了數據孤立重復的存在于各自系統中，資源中心需以全局角度構建統一數據視圖。要達到整合環境數據資源的目的，建設的思路包括以下三點：①通過數據倉庫整合環境數據資源；②將業務數據與空間數據高度集成；③開放式體系架構，滿足后續自然資源部新增的系統集成要求。環境資源中心的主要作用在于對各類業務數據進行清理、標準化和匯總，為環境保護的相關業務業務系統提供完整統一的數據視圖，為基于數據倉庫的決策分析應用提供高質量的數據基礎。為避免多源數據格式不一，需統一規范、制定環保物聯網標準體系，環保標準涵蓋了信息資源、感知、傳輸、應用支撐等層面，包括對元數據、信息分類編碼、傳感設備、數據傳輸、信息交換、服務目錄等層面。在統一標準規范體系下，資源中心的構建包含7個部分，按照業務場景及使用范圍劃分庫體及規劃系統，具體為基礎數據庫、環境主題數據庫、環境信息資源目錄、空間數據庫、數據管理與監控、數據服務接口以及數據分析與展示（見下圖）。

第一，基礎業務數據庫主要存儲從廈門市在用的各業務系統數據庫抽取和清理過的基本業務數據，包括污染源手工監測數據、污染源在線監測數據（小時數據）、排污申報數據、排污收費數據、環境統計數據、建設項目管理數據、環境質量數據、評價標準數據、文檔數據、視頻數據、信息分類及標準代碼庫等。由于不同的環境數據分散于各部門，大多以原始數據的方式存在，基礎庫通過ETL等工具，對排污申報、環境統計、污染源普查、污染源自動監控、空氣質量自動監控、實驗室管理系統等的業務數據進行抽取、自動化地比對、檢查、清洗轉換并將其載人數據倉庫進行數據集成，形成污染源一企一檔、環境質量一點一檔、機動車一車一檔、以及行政事務一事一檔，并通過人工審核和相關業務系統的使用，確保數據的真實性和可靠性。第二，為便于環保業務分析，在基礎業務庫的基礎上，按照環境管理決策所關心的不同主題，通過多維分析的方法抽取、重組成多維的主題數據庫。如按照行政區劃、年度、所屬行業等主題對排污申報數據、行政處罰數據進行多維度分析，為管理決策提供高質量的綜合數據支持。第三，為滿足地理信息集成，空間數據庫對接廈門市地理信息公共平臺和廈門市環保局基礎地理信息系統，以圖層服務的方式引入兩類圖層，并融合疊加，形成環境資源中心的空間數據庫，根據需求，形成企業管理、生態管理、流域管理、大氣環境、水環境等一系列的GIS展示圖層。第四，為便于數據資源的定位及查找，環境信息資源目錄體系以環境信息資源分類為基礎，采用統一的標準對環境信息資源進行描述，將信息按一定的原則和方法進行區分和歸類，并建立起一定的分類系統和排列順序，為環保業務部門和社會公眾提供環境信息資源發現、定位功能以及相關應用。第五，數據服務是環境資源中心為市政府其他部門、省環保廳以及環保部提供數據交換的門戶，尤其面向2018年機構改革后，生態環境部融合的其余部門；同時，也通過數據服務所提供數據共享接口訪問基本業務數據庫和主題數據庫中的數據，實現內、外部數據服務共享，極大提升了新的業務系統開發效率及數據復用的能力。第六，數據管理與監控是保證數據申請無誤、調用正常的保障，資源中心在環保局原有辦公自動化的用戶管理基礎上進行擴展為多業務系統的統一身份認證系統，基于相關行業規范實現各業務系統的統一身份認證和權限管理，將用戶賬號的創建及權限分配設置于辦公流程化軟件中。最后，數據分析和展示作為環境資源中心的訪問入口，提供基于基礎業務數據庫、主題數據庫以及空間數據庫的進行綜合查詢、報表統計、多維數據分析、關鍵指標（KPI）計算、專題圖分析以及空間模型分析等服務。

環境資源中心建成后，主要解決了環保相關部門間，信息未共享、業務協同工作流不協調、資源利用不高等問題，實現了面向決策的統計和分析需求。資源中心目前覆蓋了環保各業務環節的關鍵業務數據，從底層實現環保基礎數據、業務數據等的共享，完善元數據管理，形成全局的數據字典、業務數據規范和統一的數據編碼，能夠靈活的獲取環保業務數據的單一視圖，保證數據的一致性、完整性、準確性和及時性，并提供各業務系統的集成和功能復用的手段。最終，從宏觀層面為環境管理提供必要的技術支撐，從而更好的為環境保護科學高效管理提供有力的技術支撐。

三、結語

根據新一輪《國務院機構改革方案》，新組建的生態環境部，在環保部的基礎上，將多項散落在其它部門的環保職責整合在一起，如發改委的應對氣候變化和減排職責、國土資源部的監督防止地下水污染職責、水利部的編制水功能區劃職責、農業部的監督指導農業面源污染治理職責等。隨著生態環境部的內涵更寬、發言權更大，部門統籌可改變監管職能分散、資源浪費的局面，但同時也對部門間的數據集成提出更高挑戰，智慧環保的資源中心構建思路可延伸至生態環境資源中心的建設中。此外，本系統的建設有助于配合每十年的污染源普查工作，對于已入庫的污染源數據進行抽取管理、指標更新，對于新增污染源進行采集入庫，數據分析和展示可保障環境統計工作的順利展開，有效推進政府管理，滿足新時期城鎮化建設要求。