周潔 張冰

摘 要：文章針對昆明環(huán)境管理信息存在交流共享難問題，提出利用先進的SOA構架思想，面向對象的技術方法，構建昆明市環(huán)境數(shù)據中心平臺，實現(xiàn)了全市環(huán)境數(shù)據的統(tǒng)一管理和數(shù)據共享，促進了各部門的業(yè)務協(xié)同。從平臺設計原則、技術路線、總體構架、數(shù)據建模、平臺建設幾方面進行了闡述。

關鍵詞：環(huán)境數(shù)據中心；領域數(shù)據模型；元數(shù)據；數(shù)據服務

隨著環(huán)境問題的日與突出，環(huán)境管理任務不斷加重，環(huán)境信息化建設已成為提高監(jiān)管效率必要手段。昆明市環(huán)境信息化建設始于2000年初，經過多年建設已有來自國家、省和本局開發(fā)建設的多個業(yè)務管理信息系統(tǒng)，積累了大量環(huán)境管理、監(jiān)察、監(jiān)測等方面的基礎數(shù)據。然而，這些系統(tǒng)多以滿足各部門專用業(yè)務功能而建，因開發(fā)時期、平臺、標準不統(tǒng)一，形成多個“信息孤島”，造成系統(tǒng)之間數(shù)據難以交流共享，數(shù)據重復分散，難以利用，不能為管理決策提供有效的信息支撐。為改變信息不暢通、數(shù)據難交流的現(xiàn)狀，順應新時期環(huán)境管理需求，推動信息資源共享和業(yè)務協(xié)同。昆明啟動了環(huán)境監(jiān)控指揮中心項目建設工作，并按照“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、資源共享，分布實施”的建設原則，分期逐步完成，其中環(huán)境數(shù)據中心平臺是整個項目實施的基礎和核心，為保障項目的可持續(xù)推進，選擇利用先進的SOA構架思想，面向對象的分析方法，構建昆明市環(huán)境數(shù)據中心平臺，實現(xiàn)全市環(huán)境信息的集中管理和統(tǒng)一發(fā)布，促進部門間的信息交流與共享，為昆明市環(huán)境監(jiān)控指揮中心系統(tǒng)建設、環(huán)境管理和決策提供有力支撐。

一、總體架構

按照SOA的體系構架思想，將數(shù)據中心劃分層為四層，各體系，即系統(tǒng)支撐層、數(shù)據整合正、數(shù)據應用層，即環(huán)境信息化標準體系和系統(tǒng)運維保障制度。

第一層是系統(tǒng)支撐層，由網絡、服務器系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、操作系統(tǒng)，以及安全系統(tǒng)組成。

第二層是數(shù)據整合層，將分散在各部門業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據庫中的數(shù)據收集起來，形成主數(shù)據庫，各業(yè)務系統(tǒng)形成的業(yè)務數(shù)據庫和文獻數(shù)據庫，通過ETL進行數(shù)據整理和轉換，在各部門節(jié)點形成眾多個前置交換數(shù)據庫，并定期自動提交到數(shù)據中心平臺的主數(shù)據庫中，實現(xiàn)源數(shù)據到目的數(shù)據的映射、轉換和數(shù)據移動；利用編程工具用程序來實現(xiàn)復雜（如空間數(shù)據和實時數(shù)據）的數(shù)據轉換、加載和整合過程，實現(xiàn)對各種關系型和非關系型數(shù)據的抽取。

第三層是數(shù)據共享層，建有主數(shù)據庫、信息目錄和元數(shù)據庫，在數(shù)據庫管理系統(tǒng)之上，提供目錄服務，數(shù)據查詢、數(shù)據交換、數(shù)據格式轉換等信息共享服務。數(shù)據共享層的各種服務將通過部署在數(shù)據中心平臺和各部門節(jié)點的應用支撐環(huán)境向上一層的各種信息服務系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、業(yè)務應用系統(tǒng)提供。在數(shù)據共享層，各種數(shù)據的上載、數(shù)據庫的維護、數(shù)據的備份等由主數(shù)據管理模塊完成。

第四層是應用層，本項目的主要應用功能都將在這一層體現(xiàn)，包括信息服務、決策支持、業(yè)務應用三類系統(tǒng)，這些系統(tǒng)將利用第三層提供共享服務，實現(xiàn)各自的功能。信息服務系統(tǒng)由數(shù)據中心平臺上的智能搜索系統(tǒng)和各部門節(jié)點上的信息服務系統(tǒng)組成，通過門戶向用戶提供環(huán)境相關指標的查詢和瀏覽。決策支持系統(tǒng)由數(shù)據中心平臺上的綜合分析系統(tǒng)和各部門的專業(yè)分析預測系統(tǒng)組成，建設數(shù)據倉庫和面向主題的數(shù)據集，部署統(tǒng)計分析、在線分析、模型分析等，通過門戶以分析類指標的形式向用戶提供分析預測結果。業(yè)務應用系統(tǒng)主要部署在各個應用部門，由各部門分別建設的眾多應用系統(tǒng)組成。

第五層是展現(xiàn)層。展現(xiàn)層有兩大功能，一是作為數(shù)據中心系統(tǒng)的入口，以門戶網站形式向用戶表現(xiàn)，將提供個性化界面、用戶管理、單點登錄、內容管理、信息發(fā)布等公共功能，二是封裝應用層的各種系統(tǒng)，提供統(tǒng)一的用戶界面。

二、數(shù)據中心建設

（一）數(shù)據標準體系建設

昆明市環(huán)境數(shù)據中心平臺秉持的信息標準化原則、理念和成果是項目的建設依據，也是推進信息化建設的技術支撐和重要基礎，統(tǒng)一標準是實現(xiàn)業(yè)務聯(lián)動、完成相關信息統(tǒng)籌規(guī)劃和資源共享的前提條件。本項目主要編制了以下標準：

數(shù)據組織標準：包括數(shù)據元素標準、信息分類編碼標準、概念數(shù)據庫標準和邏輯數(shù)據庫標準等。

數(shù)據采集與傳輸標準規(guī)范：主要是分成三大部分的內容，一是各類基礎地理數(shù)據的采集，二是各類實時環(huán)境監(jiān)測數(shù)據的傳輸、三是針對大量的業(yè)務數(shù)據庫采集。

數(shù)據接口規(guī)范：數(shù)據接口按數(shù)據傳輸?shù)膶崟r性分為數(shù)據實時傳輸接口和數(shù)據批量傳輸接口。數(shù)據實時傳輸是指數(shù)據采集后立即通過傳輸接口程序入庫，數(shù)據批量傳輸接口是指通過程序自動或人工啟動程序并有相應的設置，把要入庫的數(shù)據通過整理后入庫。

數(shù)據交換規(guī)范：包括“落地”方式的信息交換與“半落地”方式的信息交換兩種規(guī)范。

（二）領域數(shù)據模型設計

由于環(huán)境信息存在多源異構特性，而且隨著環(huán)境保護的發(fā)展業(yè)務也在不斷變化和擴展，因此在設計領域數(shù)據模型的時，采用以環(huán)境管理為中心、業(yè)務為主線、完整表達信息為目的、標準為基礎、面向對象的分析思路，逐步擴張的數(shù)據建模、多源數(shù)據緊密結合的方法，在對昆明市環(huán)保局大量的業(yè)務數(shù)據和現(xiàn)有系統(tǒng)進行分析梳理基礎上，將環(huán)境領域數(shù)據分為空間數(shù)據集、業(yè)務數(shù)據集、環(huán)境數(shù)據集、影響環(huán)境數(shù)據集和支撐數(shù)據集，采用元數(shù)據技術分別建立若干相對獨立的數(shù)據集，將需要表達的各種環(huán)保對象進行分解，基于元數(shù)據組織出全域數(shù)據模型。

（三）主數(shù)據庫建設

按照昆明市環(huán)保局總體業(yè)務范疇，將環(huán)保局主體業(yè)務分為：建設項目審批業(yè)務、許可證審批業(yè)務、排污申報業(yè)務、總量控制業(yè)務、在線監(jiān)控業(yè)務、監(jiān)察執(zhí)法業(yè)務、生態(tài)規(guī)劃業(yè)務、局內項目管理業(yè)務、應急管業(yè)務理等類，根據領域數(shù)據模型及數(shù)據組織規(guī)范進行主題數(shù)據組織。

主題數(shù)據庫會不斷累積增加，其管理內容也會隨之增多，其內容包括但不限于已有的各單項業(yè)務主題（環(huán)評、許可證、排污申報、移動執(zhí)法等）和綜合業(yè)務主題（污染源一源一檔、各類管理臺賬、污染源綜合管理、環(huán)境質量等），同時能夠根據業(yè)務需求實現(xiàn)對新建主題的結構和內容更新維護管理。

（四）數(shù)據中心管理平臺

數(shù)據中心管理平臺基于元數(shù)據建立，元數(shù)據是關于數(shù)據的數(shù)據，是對數(shù)據中心項目中主題數(shù)據庫和數(shù)據集的科學描述和規(guī)范化描述，它貫穿環(huán)保局數(shù)據中心系統(tǒng)構建、運行和維護的整個生命周期，在環(huán)保局數(shù)據中心系統(tǒng)構建的整個過程中，數(shù)據源分析、數(shù)據交換過程、數(shù)據庫結構、數(shù)據模型、業(yè)務應用主題的組織和前端展示等環(huán)節(jié)，均需要通過相應的元數(shù)據進行支撐。

數(shù)據中心管理平臺通過構建元數(shù)據管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對元數(shù)據的規(guī)范管理，健全統(tǒng)一口徑的元數(shù)據體系，響應數(shù)據中心建設的完整性、準確性、共相性；消除不同系統(tǒng)交互困難的信息壁壘；實現(xiàn)統(tǒng)一組織、統(tǒng)一管理的單一入口，保證信息的有效統(tǒng)一；元數(shù)據管理體系的建設，形成對應用和數(shù)據交換的有效支撐，為系統(tǒng)集成、資源整合、信息共享提供基礎。

（五）數(shù)據交換平臺

數(shù)據交換平臺主要采用東方通數(shù)據交換中間件，集成環(huán)保局現(xiàn)有的各類電子化信息、能夠統(tǒng)一完成數(shù)據中心與環(huán)保局各部門和下級部門之間的信息交換，整體上支持“一套標準、兩種機制、三套軟件”，其中“一套標準”指環(huán)保數(shù)據組織與交換標準；“兩種機制”需要建立兩種數(shù)據集成和交換的機制，一種機制是數(shù)據能夠全部遷移到數(shù)據中心平臺，另一種機制能夠支持對等的數(shù)據共享，能夠協(xié)調數(shù)據中心與外部信息，物理上相對獨立，從邏輯上是一個數(shù)據整體；“三套軟件”是指為了能夠獲取相應的數(shù)據源需要提供的數(shù)據庫訪問中間件，GIS平臺訪問中間件和數(shù)據中心集成與交換平臺軟件。

三、特點與優(yōu)勢

（一）特點

先進性：環(huán)保數(shù)據中心采用基于J2EE規(guī)范，結合成熟的SOA面向服務架構等先進的設計理念，先進的技術支撐，構成了優(yōu)良的環(huán)保平臺，為環(huán)保業(yè)務的優(yōu)化組合奠定了堅實的基礎。

擴展性：環(huán)保數(shù)據中心提供一個應用框架和一系列簡便易用的建模工具，在整體應用框架下，將各部門垂直的單項應用系統(tǒng)整合起來，實現(xiàn)信息共享；在建模工具的幫助下按照業(yè)務需要規(guī)劃和構造系統(tǒng)，將個性化監(jiān)管業(yè)務需求和獨特業(yè)務模式部署到應用框架中，滿足“可持續(xù)發(fā)展”的根本需求。

標準化：環(huán)保數(shù)據中心在數(shù)據來源、編碼、技術實現(xiàn)三方面實現(xiàn)標準化。系統(tǒng)的數(shù)據來源：污染源自動監(jiān)控數(shù)據、企業(yè)申報數(shù)據、項目審批數(shù)據、排污許可數(shù)據、排污征費數(shù)據等，都需要通過一定的規(guī)則和標準進行校驗、關聯(lián)和整合，確保數(shù)據的實時性，有效性和準確性，為環(huán)境管理和執(zhí)法提供依據；系統(tǒng)編碼遵守信息分類編碼標準、數(shù)據通信規(guī)約和系統(tǒng)安全保密規(guī)范等，各類標準的執(zhí)行順序為：國際標準、國家標準、環(huán)保部標準、省廳標準、市局標準；系統(tǒng)采用的各種框架、平臺均符合國際標準。

安全性：環(huán)保數(shù)據中心采用基于智能密碼鑰匙的身份認證、多級的權限管理、詳盡的日志審計等，確保信息系統(tǒng)安全、可靠地運行。

（二）優(yōu)勢

昆明市環(huán)境數(shù)據中心建設，緊緊圍繞環(huán)保管理業(yè)務，采用橫向集成，縱向貫通方式，一方面建立數(shù)據中心項目的信息標準、規(guī)范，實現(xiàn)環(huán)保信息系統(tǒng)的逐步統(tǒng)一、集中，實現(xiàn)數(shù)據中心與各信息系統(tǒng)的順利對接。另一方面，通過對數(shù)據進行深入分析，輔助監(jiān)管部門作出正確的決策，實現(xiàn)縱向應用。通過數(shù)據中心的決策支持系統(tǒng)對環(huán)保業(yè)務提出更高要求，加快實現(xiàn)轉變經濟發(fā)展方式，推動經濟健康持續(xù)的發(fā)展。

建立環(huán)保數(shù)據中心從兩個方面體現(xiàn)了集約化的思想優(yōu)勢，一是數(shù)據的集中，二是業(yè)務應用的集成。通過對數(shù)據的集中管理與分析，可以有效節(jié)約數(shù)據管理的成本，提高數(shù)據的應用價值；通過對業(yè)務應用的集成，增強各部門的協(xié)同能力，可以有效的提高整體信息化系統(tǒng)的利用率；借助業(yè)務成本的降低和業(yè)務系統(tǒng)利用率的提高，從而達到提高整體經濟效益的目的。

四、結論

昆明市環(huán)境數(shù)據中心的建設，從數(shù)據分析和系統(tǒng)構架兩方面入手，創(chuàng)新性的提出了采用面向對象技術組織數(shù)據，用SOA構架集成數(shù)據和應用的建設方法，實現(xiàn)了數(shù)據與業(yè)務的分離，提高了數(shù)據的重用性和擴展性；解決了信息孤島問題，實現(xiàn)了數(shù)據的集中和統(tǒng)一管理，業(yè)務協(xié)同和信息共享。經過多年的具體應用，目前昆明環(huán)境數(shù)據中心已匯集了全市兩級和各部門的環(huán)境業(yè)務管理、監(jiān)察、監(jiān)測和科研等多種信息，為昆明數(shù)字環(huán)保建設提供支撐，也為大環(huán)保信息共享和今后的智慧環(huán)保建設奠定了基礎。

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