云平台助力智慧环保

2013-06-28柯瑞荣李少恒

中国环境管理 2013年4期

柯瑞荣李少恒

（1.福建省环境信息中心，福州 350003，2.北京盛世博创信息技术有限公司，北京 100044）

前言

党的“十八大”将生态文明建设与经济建设、政治建设、文化建设、社会建设并举提升至“五位一体”[1]的战略高度，同时将信息化纳入到“新四化”[1]的发展蓝图中。信息化在社会发展中逐渐担负起不可替代的角色，充分利用先进的信息化技术支撑环境的“监督、保护和改善、防治”[2]以及法律责任的追究等，是实现“美丽中国”的必经之路。近年来，随着“云计算”、“物联网”、“智慧地球”等概念的提出，新一代信息技术正在为社会主义发展展开新的篇章，在环境管理中的深入应用也已经是时代所需。

1.环境管理信息化现状

国家信息化从20世纪80年代中期，伴随着人类社会进入信息时代，开始规模化建设与发展。为了适应我国环境保护工作需要，进入90年代初期，环境信息化逐渐进入国家信息化领域；较大规模化建设始于“九五”期间。从最初的摸爬滚打至今，环境信息化已有近二十个年头，取得了不俗的成绩。各级地市基本上都成立了专门的信息化二级单位或兼有信息化建设职能的部门，对环境业务应用的不断深入和支撑能力不断加强，并在一定程度上实现了环境信息采集、传输和管理的数字化、网络化。

近年来，许多地方更是抓住“国家环境信息与统计能力建设项目”的推进，积极争取地方政府的支持，初步确立了环境信息化发展的战略与目标，环境信息化“一体化规划、一体化设计、一体化建设、一体化管理”的理念正在逐步形成，并处在从“数字环保”向“智慧环保”逐步迈进的重要阶段。

2.环境管理信息化存在的问题

随着国家经济的不断发展，环境问题的日益突显，不可避免地给“信息强环保”提出了更高的要求，环保信息化也暴露出了新的问题。

首先，受到经济发展水平等诸多因素的影响，或多或少存在着各级环境保护部门信息化建设各自为战、管理水平参差不齐，甚至某些环保部门信息化水平落后和重复性建设等问题。

其次，信息资源共享问题普遍存在，不论是面向公众，还是上下级、兄弟单位之间，甚至于单位内部各处室之间都难免存在信息不通畅的问题，高效的工作协同、辅助决策难以突破。

就“智慧环保”本身而言，如果仅仅是借助物联网技术[3]，把感应器和装备嵌入到各种环境监控对象（物体）中，通过环保物联网整合起来，而不能将感知设备生成的海量数据有效地利用起来，就很难实现真正意义上的人类社会与环境业务系统的整合，也很难以更加精细和动态的方式实现环境管理和决策的“智慧”[4]。

另外，各级地市产业结构的不同，不可避免地产生了环境管理的个性化及颗粒度的差异，这也间接造成了“重复性建设”和“信息共享难”等问题。

3.云平台助力智慧环保

经过多年来福建省环境信息化建设的实践，以及对全国其他省市优秀案例的学习与研究，本文提出了狭义的云概念和面向全省各级环境主管部门的基于云平台的信息化建设思路，将新一代信息技术充分融入到环境综合管理应用中去，有效解决了上述环境信息化工作中的若干问题，是“十二五”期间福建省环境信息化建设的大胆探索，是全省三级（省、市、县）环境主管部门“环境管理一盘棋”目标能够落地的技术保障，是“智慧环保”最终得以实现的有力支撑。

3.1 基于云平台的环境管理信息化架构

环境管理云平台，是面向全省的公有云和面向各级环境管理部门的私有云共同组成的混合云应用。基于安全的考虑，在网络条件允许的条件下，这里所指的公有云是狭义的公有云，面向各级环保部门在专网上公有、面向公众和其他部门通过互联网、移动互联网或其他网络实现公有。

图 1 基于云平台的环境管理信息化架构

3.1.1 环境管理公有云（Public Cloud）

意在实现全省统一的环境管理规范，满足数据的互联互通、业务的多级协同及科学决策的要求。符合国家级和福建省省级一体化管理要求的各类环保业务（包括环境数据中心、建设项目管理、环境监察、在线监控、排污收费、总量控制等等）、算法（包括排污费核算、在线监测系统数据有效性判别等等）、知识（包括法律、法规、标准规范、管理经验等等）等应用统一集中部署，而各级地市不需要再单独架设硬件、网络，安装系统软件以及应用系统软件等。

首先，以基础设施云作为各类平台及应用软件载体，通过IaaS（Infrastructure as a Service，基础设施即服务）的模式，以最大程度提升硬件的利用率；利用云存储（Cloud Storage），提供DaaS（Data Storage as a Service，数据存储即服务），解决海量环境管理数据的存储及规范化问题；通过PaaS（Platform as a Service，平台即服务）提供操作系统、软件系统应用支撑平台等更高性能、更个性化的环保应用服务；通过CaaS（Communications as a Service，通信即服务）大幅度提升环保管理工作中人与人之间的沟通效率，进而提升部门之间、各级单位以及单位与企业之间的沟通效率。在IaaS、DaaS、CaaS的共同支撑下，按照环境综合管理的需要，构建出应用程序云、知识云、算法云[5]及云物联等SaaS（Software as a Service，软件即服务）服务体系，以标准化、规范化、通用化的方式向全省各级环保部门提供全方位的环保信息化服务。

3.1.2 环境管理私有云（Private Cloud）

是考虑到各级地市环境管理个性化应用而构建的。同样，基于政府行政管理部门的安全要求，在网络条件允许的情况下，私有云也是相对环保专网来说的狭义概念。私有云的组成类似于公有云，但云基础设施与软硬件资源等等搭建在本单位的防火墙内，以实现为本级或上、下级单位提供信息化的服务。

公有云和私有云各自独立而又相互结合的应用模式，不仅能够全面地满足各级环境主管部门的管理需要，同时也分别对通用及个性化的环境管理数据形成了有效的积累，通过数据交换及即可与互联网和其他网络共享数据，进而形成云服务，对社会实现政务公开、公众参与等，对其他部门（例如各级政府纪检监察部门，会通过电子监察系统实现对环保业务行政权力运行的督查督办）满足数据上报、监督管理等的要求。

3.2 云平台凝聚云智慧

云平台的搭建，形成了覆盖省、市、县三级的网状的新型环境管理信息化体系，同时，也形成了全面覆盖全省环保业务的“神经网络”，是当前“数字环保”的延伸和可持续发展，同时又是信息化辅助管理手段的一种变革。当前环境管理中所遇到的诸多问题，在云平台面前可迎刃而解。

通过公有云所提供的服务，只需一台电脑、一根网线，环境管理人员即可通过“知识云”第一时间了解到最新的环境管理要求，通过“应用程序云”采用最先进、高效的管理手段辅助进行日常的工作，通过“云物联”掌握实时的环境监测数据，通过“算法云”应用最科学的标准规范。不仅有效地解决了有些地市，尤其是县一级环境管理部门没有足够的信息化建设资金的问题，也通过云服务形成了环境管理制度、规范、能力的快速普及、共享以及知识反馈的通道，对全省环境管理各项能力的全面、平衡发展，起到了强有力的支撑作用。

涉及部门内部处室之间以及平级或上下级部门之间的信息资源的共享、服务以及对环境管理决策的支撑，核心要解决的是海量环境管理数据的存储和标准化问题。云存储，充分利用集群应用、网格技术或分布式文件系统等，对外提供数据存储和业务访问功能，使用者不用再关心存储设备的型号、空间大小、存放位置等。利用云存储，不仅解决了海量的环境感知、企业档案、标准规范、法律法规等数据的保存问题，同时，通过建立规范化的数据结构和数据ETL（Extraction Transformation Loading，数据提取、转换和加载）接口及服务，形成SaaS，实现了与各级部门、各类环境业务系统的松耦合集成以及数据的实时、自动化采集与应用。

公有云和私有云的混合应用，环境管理的“求同存异”问题也迎刃而解。各级管理部门在充分享用公有云所提供的基础设施、平台、软件、存储、通信等集约化、标准化、共享式服务的同时，也可以根据自身的管理特点构建私有云，在继承通用化管理模式的同时，从深度和广度上进行挖掘，并利用公有云及私有云各自提供的“知识云”实现各级环境管理的自我和相互学习，从而客观、科学地带动新的环境管理制度、规范等的产生和环境管理水平的全面提升。以行政处罚裁量为例，公有云提供的是国家以及福建省法律、法规、各项条例所要求的裁量标准（罚款额一般为区间值），在此统一要求下，各级地市可结合自身管理特点和要求进行裁量细化，甚至于达到零裁量的程度，构建出个性化的私有云行政处罚裁量服务，从而形成了全省自上而下的行政处罚业务及知识体系。

4.效益分析

从经济效益的层面分析，环境综合管理云平台建设、实施的投资回报率是显而易见的。首先，信息化基础设施以IaaS模式集中、重复性利用，势必大规模减少硬件的采购数量，从而也带来了其他能耗的大幅度降低，对于环境主管部门本身就是一种间接的生态保护行为；再加上PaaS、SaaS、DaaS、CaaS等所带来的系统重复性建设的减少，意味着单位系统功能投资的等比例减少，为国家财政节省的开支不言而喻。

从社会效益的层面分析，云平台所带来的省市县三级所有环境主管部门的基础信息化能力的大幅度提升、环境管理数据的全面整合与共享、业务标准规范的有效统一与执行、各级环境管理行政权力的垂直高效监管等方面的环境管理效能的全面提升，其潜在的社会价值是不可估量的。