基于云技术的区域产业生态环境监控平台的设计与实现

蔡立斌

摘要：随着环境生态学、信息技术而产生出多种环境监控模式，以“云技术”为中心生态环境监测模式很好的处理环境数据的存储与监控的问题。该文通过云技术、SOA技术、环境生态学理论将区域环境信息，详细的讲述了基于云技术的数据存储模型，自动监控报警并能提供产业布局决策依据。

关键词：云技术；SOA；环境监控

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）35-8437-02

主要通过信息技术和生态学理念，来达成系统产业生态循环最优的目的。区域生态环境监控平台是基于云计算、物联网、大数据、GIS、模拟仿真等技术，在分析区域产业结构、布局以及产业关联度、产业共生链的基础上，构建区域产业生态化模型，实现区域内企业之间、板块之间、园区之间的物流、能流和信息流的融合互动，实现从数据采集、数据交换、配对分析、补链分析、空间分析到评估、预警和决策，构建完整的虚拟环境生态产业共生链，从而产生稳定持续的价值流，为政府招商引资、企业产业升级、园区管理创新提供服务，促进区域产业生态集群发展，实现区域产业的绿色生态可持续发展。

1 平台主要建设内容

1.1 基础数据平台建设

收集关于工业环境管理战略和技术的最新信息，做好信息系统的管理工作，即根据管理系统的要求，完善环境管理部门相关环境信息系统建设，建立完善的数据采集系统，提供环境管理的信息支撑手段，提高环境管理水平。主要包含以下几个方面：1） 区域企业基础数据库建设。区域信息共享的核心是企业的Intranet，因为企业的事务处理、信息共享、协同计算都是建立在Intranet上的，要与外部交换信息也是以Intranet组织的信息为基础的。2） 建立区域空间和地理信息数据库。空间数据库是GIS的核心，数据库设计和建立的好坏直接决定区域区地理信息系统的成败。3） 建立国家有关法律法规、技术分析、产业政策等专题数据库。做好区域信息收集、检核、整理、分析、编制、传递、存贮和检索等工作。4） 建立区域废弃污染物信息数据库。连续收集污染物和副产物产生情况，形成历史动态数据。

1.2 应用系统平台建设

区域生态环境监控平台通过基础平台的建设，在此基础上建立一些应用子系统主要包含：1） 环境信息采集和管理子系统：该子系统主要是实现对环境基础调查数据库、面源污染监测数据库和有关部门环境统计数据库和多媒体演示数据库管理， 为专题地图数据库的生成和应用子模型系统的运行提供环境数据。2） 数据交互和共享子系统：一种新的以Internet 为基础，使用可扩展标识语言XML 的EDI 模式，即web - EDI 正在得到应用。EDI 是将事务或信息数据形成标准格式，在计算机与计算机间进行传输的数据交换方式，是区域管理的主要信息手段。3） 报警和决策子系统：通过各个采集子系统进行环境数据的采集和分析，当数据达到一定程度的时候会自动发通知给相关的负责人实现报警的目的。在海量数据中通过数据挖掘技术找到影响污染和环境的主要因素，并打印相关的报表给相关决策部门提供决策依据。

2 主要的理论和技术手段

2.1 云计算

云计算（Cloud Computing）概念由Google公司在2006年8月首次提出。《中国云计算产业白皮书》中给出的定义是：“云计算是一种IT资源的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的硬件、平台、软件及服务等资源。提供资源的网络被称为“云”，其计算能力通常是由分布式的大规模集群和服务器虚拟化软件搭建”。云计算的五个本质特点、三个服务模型和四个扩展模型。云计算的五个特点是：按需自服务（On-demand self-service）、广泛的网络访问（Broad network access）、资源池（Resource pooling）、快速弹性（Rapid elasticity）以及可度量的服务（Measured Service）。

2.2 SOA

结合业界成熟的解决方案以及沿江区域园区现阶段的信息化发展现状和未来的发展需求，采用基于SOA的技术路线，以方便业务数据的整合、业务流程的规整以及开放型业务服务的实现。在各个信息化项目的建设中要充分体现松耦合、消息路由、服务和流程复用组装、质量监控以及生命周期管理这些SOA的设计理念。

3 平台实现技术方法和路线

3.1 平台功能结构框架图

区域产业生态环境监控平台主要实现区域产业数据的管理及产业虚拟生态功能。系统平台由数据采集管理子系统、基础地图和基础属性数据子系统、电子数据交换子系统、方法库子系统、应用模型子系统、环境信息管理子系统、行政管理信息子系统等七个部分组成，系统模型如图1。

3.2 环境监测数据采集与实现

环境数据采集子系统由监控终端、区域中心节点，管理控制中心组成。监控终端负责信号的采集和转发，并以无线的方式传送到具有数据融合能力的路由节点，路由节点负责将这些数据传送到区域中心节点，并接收中心节点发出的控制命令转发到监测终端。中心节点负责将采集到的数据进行处理并传送到管理控制中心。管理中心对数据分析后进行发布，绘制数据图、信息地图等。环境数据采集子系统结构如图所示。

3.3 云数据平台架构和实现

建设环境监测数据资源云存储模型，首先要建立一个适合环境监测数据资源存储的分布式存储架构。基于云存储模式的环境监测数据资源云存储建设由存储设备网络设备集群，中间件虚拟化工具，业务管理云应用服务，以及相应协议标准等多个部件协同作用共同组成。环境监测数据资源云存储模型分为四层：1） 基础设施服务层：云存储中最基础的部分是基础设施服务层，位于云存储模型的最底层可采用IP存储设备DAS存储设备光纤通道存储设备等多种存储设备。2） 数据资源服务层：云存储模型的核心部分是数据资源服务层，通过应用集群分布式文件系统虚拟服务器云计算等技术，将基础设施服务层的多个存储设备虚拟到云存储模型中，达到协同工作的目的。3） 业务管理层：WebDAV通过协议实现对虚拟系统各项业务的部署管理，可通过网络接入管理身份认证管理等不同的应用服务接口，提供各种公共基础服务业务基础服务，实现基于云存储的各项服务的可控管理。4） 应用服务层：通过应用隔离应用安全服务整合等服务支撑，实现环境监测数据浏览统计分析服务门户等云服务应用任何一个授权用户都可通过标准的云应用接口来登录，使用云存储模式下的地理信息数据资源及服务。

3.4 环境监控信息展示实现

最近几年先进的展示方式进入人们的视野。可视化中控系统指信号可视化（Visual signa1）、场景可视化（Visual scene）控制、流程可视化Visual flow）控制。它以面向应用为中心，以3D虚实技术为载体，整合场所智能环境，方便、快速、地实现预案化、流程化应用的智能控制系统。它性地将虚拟现实技术、传统控制技术和软件技合在一起，利用高仿真三维技术，将区域内的设备（如屏、工作台、投影机、电子沙盘等设施）展现在高的三维场景下。可视化中控系统以监控对象内区域的高仿真三维场景为操作界面，灵活展现区域内的设备运行状态。

4 总结

本文详细阐述了基于云技术的区域生态环境监控平台的设计与实现过程，详细说明了通过云技术、SOA组件技术建构了区域生态环境监控平台的过程。通过区域生态环境监控平台来满足政府对区域环境监测的需要，在一定程度上帮助政府进行区域产业布局，合理利用生态资源。但是区域生态环境监控平台是随着生态环境学、信息化技术、物联网技术、数据挖掘技术不断变化而发展的，其监控方式和手段都将随着新的技术而不断丰富，在不久的将来可能出现新的模式和方法来处理环境监控问题。

参考文献：

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