環保大數據平臺的建設與思考

苗剛松 王衛

摘 ?要：文章探討了環保大數據平臺在建設時應實現的功能、注意事項、架構及運行后的保障措施，為擬將大數據應用于環保工作的環保管理者提供思路。

關鍵詞：環境信息化;環保大數據;平臺建設

中圖分類號：X321 ? ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）20-0056-02

Abstract： This article discusses the functions， precautions， architecture and post-operation safeguards that the environmental big data platform should implement during construction， and provides ideas for environmental managers who intend to apply big data to environmental protection.

Keywords： environmental information; environmental big data; platform construction

1 建設背景

環境信息化是實現環境管理轉型、促進環保事業發展、推進環境保護現代化的有效途徑。近年來，全國各地環境主管部門均積極開展環境信息化建設。以宿遷市生態環境局為例，其信息化業務應用系統基本涵蓋了廢水、廢氣、噪聲、斷面、空氣質量等末端結果監控、環保治理設施用電監控，同時實現了對企業固廢處理、信訪管理、環保建設項目、監察執法等業務管理，面向公眾提供信息公示、在線申報、投訴咨詢等業務應用。這些業務應用顯著提高了宿遷市生態環境局管理和決策的水平和能力。但由于信息化建設初期統一部署與規劃工作不足，各系統獨立運行，形成“信息孤島”和“數據煙囪”，各系統采集的數據分散、缺乏統一性，不能得到深層挖掘，業務協同和信息資源開發利用水平相對不足，此外，隨著業務系統不斷增加，部分功能重疊，工作人員需對多個不同系統進行業務操作，反而降低了工作效率。這些問題已成為制約宿遷市環境信息化進一步發展的瓶頸。

原環保部2016年印發的《生態環境大數據建設總體方案》明確指出要充分運用大數據、云計算等現代信息技術手段全面提高生態環境保護綜合決策、監管治理和公共服務水平[1]。對此，宿遷市生態環境局在上級生態環境部門的指導下充分利用現有的各類信息系統及信息資源，將各類數據和業務流程整合，建設覆蓋各項業務功能，同時兼具良好擴展性能的環保大數據平臺。

2 建設內容

2.1 建設宿遷市環境感知“一張網”監控體系

以信息技術、物聯網技術和大數據處理技術應用為手段，對分散的環境監測及管理數據進行統一整合和存儲，實現對環境質量的實時感知、企業運行狀況的準確掌控和企業排污“過程+結果”全方位立體監控，對企業錯峰生產、重污染天氣停（限）產情況實時監控，確保用真實、精準、全面的數據為污染防治提供決策依據。

2.2 實現環保部門內容信息共享

按照“徹底打破壁壘、簡潔直觀實用、信息數據共享”的原則，共享環境數據，優化業務流程，整合監測、監控、執法、管理等環境要素形成一個有機的整體，促進工作協同和一體化發展，提高機構工作效率，有效解決環境管理“應用煙囪”和“信息孤島”問題。通過綜合分析、數據挖掘，為環保部門日常工作及管理決策提供系統支持和數據支撐。

2.3 打造政府、企業、公眾三方互動平臺

完善信息公開、公眾監督、舉報反饋機制，打造政府、企業、公眾三方門戶管理平臺，實現環保信息的互動與交流。面向公眾公布環境質量、企業排污狀況及環境執法過程，面向企業公開環境監管及執法情況，環境工作主動接受公眾監督，倒逼企業恪守環保紅線，實現執法監管工作過程陽光透明、程序依法合法。

3 平臺功能思考

3.1 大數據在環保中的作用

大數據是一種遠超出傳統軟件獲取和管理數據能力的大范圍數據集合，是對所有數據進行統一分析和管理而非抽樣調查[2]，大數據的意義不僅在于統計，更在于數據的共享與融合。目前生態環境部門雖有多個業務系統，但基本是各部門掌握各部門的數據，沒有實現數據的共享，業務系統缺乏相互協作。因此大數據平臺需對已有的業務數據進行統一的整合，實現數據共享，形成大數據形態[3]，并在此基礎上進行業務的貫通與協作，為治理環境提供新的辦法，提高環境監管的效率及環境監測的準確性，使環境治理更科學。

3.2 環保大數據平臺的功能

環境信息資源開發利用程度有利于生態環境主管部門提高環境管理水平，大數據的應用應加強環境信息資源的開發利用，推動環境主管部門管理方式的創新。建立在大數據基礎上的平臺應滿足現有的業務功能，并在整合各部門業務系統數據的基礎上進行共享和關聯分析，推出新功能、找出新規律、輔助環保單位做出決策，幫助生態環境部門更精確地了解當前環境狀況、洞悉環境變化趨勢、及時發現可能對環境造成污染的異常狀況，規范污染源企業的生產行為。例如，針對污染源企業末端監控設備數據造假的問題，關聯分析其產污設施工況數據、治污設施工況數據及污染物末端排放數據，使企業在數據造假時需同時考慮生產設施、治污設施和末端監測結果等多個維度，提高數據造假的成本。

此外，在數據統計中，大數據平臺應充分發揮其數據種類豐富的優勢，對數據進行多維度、深層次的分析，發現環境污染的原因或找出監管重點，使有限的監管力量發揮最大的監管力。同時，應注重數據的長期收集與儲存，不少數據間的關聯規律需通過長期大量的數據分析才能被發現。

最后，環保大數據平臺應不僅是數據與業務在平臺的融合，也應是社會上參與環保的各角色融合。在數據整合的基礎上實施共享，構建連接生態環境部門、企業、民眾的多元環境治理綜合系統，系統中的每個人都參與到環境治理中，形成環境治理密不透風的監管網絡。

3.3 大數據平臺建設的注意事項

生態環境部門利用大數據可以更好地履行環境監管的職能，但大數據建立在豐富的數據整合基礎上，數據來源不可靠，數據不準確，數據分析不科學，一切功能都無從談起。因此，數據的整合方案和分析算法應嚴格論證，數據整合后需仔細核對，確保平臺的功能順利實現。

數據平臺整合后存有大量的數據，數據安全是重要的安全隱患，除提升信息安全管理員的技術水平外，應配套合理的信息管理制度，用持續提高的信息安全體系防護水平來應對不斷變化的信息安全風險，確保數據安全使用。

建設成功的大數據平臺將面臨巨大的訪問量壓力，通過設置合理的平臺架構和數據庫訪問機制，結合使用Redis、Memcached等緩存技術減小高并發量對數據庫的壓力。此外，應完善信息清理工作，去除無關性數據，充分挖掘大數據的應用價值。

4 整體架構和實現

環保大數據平臺的架構首先滿足現有環保業務需求，同時充分考慮環保業務未來的變化，依賴現有的環保業務系統，采用成熟、可擴展的架構方式進行設計。總體架構分為數據源層、通訊采集層、大數據處理層、支撐平臺層、業務應用層。

數據來源包括內部各業務部門的業務系統（如市生態環境局監測部門）、上級部門業務系統（如生態環境廳）、外部部門業務系統（如工商部門企業信息庫）等。由于這些部門業務系統的制作單位、歸屬、運行維護均不相同，需要通過市生態環境局進行協調獲取數據，由平臺建設單位向業務系統制作單位溝通需要的數據內容。考慮到環保數據的多樣性，此時應考慮數據的取舍，獲取有用的數據，還應注意部分數據單位的一致性。

環境數據中心是環保大數據平臺各項業務的基礎，通過調研生態環境局現有業務的數據特征設計數據中心數據庫的邏輯結構，對于固定污染源在線監測、地表水在線監測、空氣質量在線監測等不斷更新的數據，設置較短間隔時間不斷獲取。儲存的內容包括污染源檔案、監測點信息、監測數據、管理信息、部門信息、區域信息、用戶信息等各類信息，采用分庫存的方式以降低數據間耦合性，涉及關聯分析需要用到多庫信息時相互調用。這樣的設計會犧牲部分平臺性能，但有利于平臺未來功能的擴展，以適應不斷更新的環保工作需求。

為提高大數據平臺的服務能力，平臺架構中設置平臺支撐層提供技術手段實現平臺的業務功能。例如流程引擎、模型分析、消息隊列等技術手段實現工作流、時間推送、智能分析等功能。同時，在業務層提供用戶權限控制中心，提供生態環境局、公眾、企業三個角色不同的訪問界面和差異化的使用功能。

5 環保大數據平臺發展的保障措施

5.1 保障環保與其他業務部門的數據共享

數據流通不暢一直是制約大數據發展的瓶頸之一，人人都想得到別人的數據，但又怕承擔自己的數據共享給別人帶來的風險。環保大數據平臺未來要提供更多更好的服務，需要加強與各級政府部門的數據共享。因此，在大數據平臺不斷發展的過程中涉及到與其他政府部門業務相關聯的功能，需要上層的統一領導和協調，同時各地應出臺促進大數據發展的文件規劃，或者設置大數據管理機構和部門，完善數據信息公開與共享機制，為大數據發展創造更好的政策體系支持。

5.2 加強數據采集物聯網設備的配套建設

環保數據較多來源于基于物聯網的末端監測，如水質監測站、污染源企業的在線監測等。若末端監測點位不足，數據量不夠，將對大數據分析的準確性造成很大影響。因此，需要加強末端監測硬件設備的合理布設，擴大末端監測范圍，做好末端監控設備的維護工作，同時建立完善的標準體系，確保環保大數據平臺數據的穩定性與可靠性。

5.3 環境管理者保持“大數據思維”

大數據背景下要求政府部門“用數據說話、用數據管理、用數據決策”，推動各類問題的有效解決。隨著環保政策的不斷出臺，生態環境部門需要始終保持“大數據”思維，量化環保政策要求的各項環境指標，加快研究適應當下的統計分析方法和大數據平臺的管理流程，確保環保大數據平臺功能能夠“與時俱進”，發揮重要的輔助決策作用。

6 結束語

大數據為我國的環境治理提供了新的思路和途徑，運用大數據技術可有效改善傳統環境數據統計方面的不足，探尋環境管理更深層的問題。環保大數據平臺是大數據在環保領域運用的實際體現，平臺建設不僅整合、完善原有的業務系統，更能通過數據的融合貫通形成新功能，使環境治理更科學、高效。圍繞“保護公民健康”這個環保工作的最終目標，大數據平臺應不斷適應環保新形勢，持續增強環境污染防治管理工作水平，為我國環境保護工作做出貢獻。

參考文獻：

[1]展衛紅，鄭豐，李鈺.連云港市環保大數據綜合管理平臺的建設與探索[J].中國管理信息化，2017，20（14）：192-193.

[2]潘偉，姚宇平，艾嵐.大數據在環境執法與監測中的應用創新[J].黑龍江環境通報，2018，42（1）：72-75.

[3]陳浩.環保大數據及其在環境污染防治管理創新中的應用[J].綠色環保建材，2019，01：61，64.