辽宁省环境信息数据中心的应用研究

王世海

（辽宁省环境监控中心，辽宁 沈阳110161）

1 引言

随着环保信息化应用的发展，逐渐暴露出应用系统间缺乏有效的组织和管理的弊端。对于不同的应用系统，用户需要分别登录进入访问，缺乏统一的访问资源和应用的接口，各应用系统间数据标准不一致，数据差异大，数据间无共享，无法为决策支撑系统提供有效的数据支持。为顺应新时代下环境管理的需求，推动信息资源共享，建立先进的环境信息数据中心平台，全面分析环境质量状况和趋势，对辽宁省环境进行有效监控，为环境管理、决策提供有力支持，需要建设辽宁省环境数据中心，把各部门的公共信息存储在数据中心，确保数据的唯一性、准确性、一致性。

环境信息数据中心的关键在于如何更好的服务于环境管理，如何使各级环保管理机构能够更加高效、协同的从事管理工作。建立辽宁省环境信息数据中心平台系统就是通过对环境保护各部门、各单位的业务数据进行抽取、清洗、审核、转换和加载，实现对当前各类环境数据的统一管理；同时采用SOA架构实现系统的建立健全，将各类数据有机地整合起来，加强对环境业务数据的共享、交互以及对数据的整理、分析和利用；并通过数据仓库技术、数据挖掘技术和数据分析技术，实现环境信息数据多维耦合分析，为环境保护决策分析提供依据。

2 数据建设目标

2.1 需求分析

环境信息数据中心平台要按照统一规划、统一标准、统一接口、支持数据多样性、分层建设方式，提供良好的扩展，在对环境保护厅业务分析确认的基础上，对本项目所应包含和管理的信息资源进行分析和整理，提出信息资源规划方案，对污染源、环境质量、核与辐射、应急管理、生态保护、水专项成果物等各类环境管理数据体系设计和建设。建设任务包括环境信息数据中心平台管理系统、报表软件工具、数据仓库软件、数据交换软件、ESB软件等采购软件。其中，环境信息数据中心包括环境数据模型、主数据管理系统、整合数据库及数据仓库、元数据管理系统、数据交换平台、查询检索系统、综合分析系统、业务图表中心、共享服务接口、应用门户、系统管理。业务数据需集成了污染源数据、环境质量数据、核与辐射数据、应急管理数据、生态环境数据、环境空间数据、文档数据、信息分类及标准代码、机动车尾气监测治理相关数据、环统数据、污普数据、总量减排数据。数据中心要实现数据的共享，需建设一套接口的共享目录，所有承建商、业务单元的接口都可以在共享目录中搜索和查找，要包括：实现接口的归类、接口的存储、提供搜索接口、对接接口、上传信息接口等。需要建设门户系统、污染源生命周期管理、一体化实时监控系统、环境决策支持系统等。

（1）门户系统。要保证用户的灵活定制、确保系统运行的安全性和可管理性，为用户提供的主要功能包括个性化门户设置、门户管理、内容管理、安全管理等功能。桌面风格要充分考虑日后系统的拓展，方便第三方应用。使用新颖的风格，提升门户美观性。

（2）污染源生命周期管理。实现环保业务数据的管理和存储，肩负了污染源数据的管理分析的重任。为每个污染源形成一套全面的、全过程的、动态的、综合的并能真实反映污染源工作全貌的环保信息档案。

（3）一体化实时监控系统。对环保业务实时动态更新的监控数据实现智能化的自动监控和对其进行相应的分析管理，以此能够及时的发现污染源的情况以及排放是否安全、是否发生突发事件，以此能够时刻对污染源和环境情况进行监管、对突发事件的产生能够及时有效的采取治理行动，降低污染扩散。

（4）环境决策支持系统。自动对环境质量、污染物进行多维、耦合统计分析，深入挖掘大量业务数据所能揭示的环境问题和管理问题。要实现数据分析结果能够为各级领导提供科学决策的支持，这些数据分析结果将是环保业务中高价值的、可供很多业务重复使用的数据产品及二次开发平台。

2.2 建设目标

为顺应新的业务系统需求，推动信息资源共享，建立先进的环境监测预警体系，全面反映环境质量状况和趋势，对辽宁省环境进行有效监控，为环境管理、决策提供有力支持，需要建设辽宁省环境信息数据中心平台系统，把各部门的公共信息存储在数据中心，确保数据的唯一性、准确性、一致性。建立数据展示系统，实现数据的动态化查询和智能化统计，实现污染源自动动态监管和环境统计智能决策分析的各项业务应用，为环境监管提供数字化、智能化、自动化的决策支持。

环境信息数据中心平台是面向环境信息化建设的总体需求，在制定和完善环境信息技术标准、以及环境信息安全规范的基础上，形成集环境数据传输、存储、管理、加工、分析、应用和发布等功能为一体的，全面服务辽宁省环保厅各项环境业务工作的信息化平台。主要建设目标包括：集成原来相互独立的数据，实现数据和信息共享；基于数据中心平台建设，确保新建系统的信息共享和交换；辅助决策、挖掘、盘活现有数据资产实现数据的统一性。

2.3 建设思路

系统建设思路是一切从辽宁省环境监测统计预警能力项目建设的实际需求出发，采用当今国内外先进和成熟的技术，结合辽宁省环保厅现有的软件、硬件、网络环境，使用结构化、模块化、分区域的设计方法，按照“物理集中、数据集中、应用集中、安全集中”的总体要求，为辽宁省环保厅搭建一套高性能的、实用的、可靠的、安全的、稳定的、经济的数据中心，同时整合现有的数据库系统、安全系统等，满足辽宁省环保厅未来几年内信息化发展的需要。

环境信息数据中心平台是面向环境信息化建设的总体需求，在制定和完善环境信息技术标准、以及环境信息安全规范的基础上，形成集环境数据传输、存储、管理、加工、分析、应用和发布等功能为一体的，全面服务辽宁省环保厅各项环境业务工作的信息化平台。环境信息数据中心将整合和集成已有的业务系统数据，并将新开发的环境GIS服务中心、污染源智能化动态监管系统、机动车尾气监管系统、危险废物处置利用平台、射频放射源编码卡识别系统等多个业务应用系统数据进行集中存储、分析、展示。数据中心以环统数据库为基础进行扩充，构建环境信息资源主题逻辑库，重新规划库表逻辑关系，最终实现环境数据资源统一存储、统一管理维护、统一检索、统一应用、统一展示，为各级单位提供统一的环境专业数据服务，实现整体环境信息资源“一源多用”穿透式查询展示（图1）。

图1 数据中心软件整体构架

根据这种思路，按照数据中心整体构架和数据中心软件整体构架对系统进行详细设计和建设。

3 数据建设过程

3.1 数据标准规范制定

数据标准规范制定以环保业务管理政策法规为指导，以国家及环境保护部现有标准规范为基本依据，充分了解掌握辽宁省环境信息数据中心建设、运行和维护中各环节的具体内容，全面分析整理环境信息数据中心涉及的标准规范，参照国家、环境保护部及行业标准管理办法，严格落实各标准规范的直接技术负责人，成立咨询组，依照进度安排对各技术标准规范内容细致审查讨论，采用专家咨询、实地调研、问卷调查等方式对标准规范进行充实完善，并与各业务管理部门就标准规范初步成果进行深入交流、试点应用，从而建立一套科学的、系统的环境信息数据中心标准规范体系。

辽宁省环境信息数据中心标准规范体系的主要包括数据标准规范、技术标准规范、管理标准规范、业务标准规范。

3.2 建立环境数据管理系统

主要是针对数据中心应用平台中所采集到的数据的管理，包含了对代码、资源目录、元数据、非结构化的管理以及数据的备份和恢复，从而确保了数据中心平台数据的安全和使用。

环境信息数据中心数据库系统是一个分层设计和部署的系统，涉及到交换数据存储、空间数据存储、元数据数据存储、生产数据存储、主题数据存储、分析数据存储和非结构化数据存储等，按照层次划分，主要包括数据采集层数据交换区数据模型、整合层生产数据存储区模型、空间数据存储区模型、元数据存储区模型和非结构化数据存储模型、主题层主题数据区模型和代码数据区模型。

3.3 建库

随着环境管理工作科学化水平的提高及信息化的深入推进，我们迫切需要提高信息化的服务能力，提高信息化数据集成、整合、服务能力。所以数据中心的建库是重要的过程，来解决多年来积累的大量分散的信息系统与数据，包括孤立而不关联的数据库、缺乏全局的数据视图、缺乏统一的信息标准、缺乏统一的数据管理。为了对环保数据实现智能化的自动监控打下基础，从而解决数据中心应用中最为核心的数据问题。数据中心数据库主要包括支撑数据库、业务数据库、主题数据库，具体内容见图2。

图2 数据中心数据库

3.4 应用平台的建设

数据中心包括门户系统、一体化实时监控、污染源生命周期管理、环境决策支持系统、服务监控系统。这些应用平台是集环境数据传输、存储、管理、加工、分析、应用和发布等功能为一体的信息化平台，为全面服务辽宁省环境保护厅各项环境业务工作提供支撑的智能化平台。

3.5 系统部署

系统部署架构从应用系统出发，综合考虑技术需求、系统功能需求、非功能性需求为物理集成提供参考依据。基于对环境信息数据中心平台从功能架构、逻辑架构、技术架构、数据架构，以及IT技术的发展现状和趋势，系统逻辑部署架构如图3。

4 数据中心应用

用户可随时随地通过移动或固定网络访问服务器，支持多种终端连接到云桌面上进行办公，实现全员移动办公。自定义查询，用户可个性化定制各类数据，满足不同时期的专项管理需求。数据应用规范有据，如污染因子、评价标准，都可以方便查看其标准代码，确认其来源及属性，让用户放心应用。用户可全文检索共享的资源，轻松定位海量数据。

4.1 运行数据

系统中运行的数据主要包括影响大气环境质量的污染物（AQI、SO2、NO2、O3、PM2.5、PM10、CO 等）、风险源企业、放射源、“一源一档”中企业信息、在线监控中的 实时监测数据等。

图3 系统逻辑部署架构

业务数据主要包括污染源数据、环境质量数据、环境应急数据、核安全与辐射数据、生态保护数据等。环保业务数据种类和数量繁多、来源复杂、数据冗余度较高，且数据时刻在动态更新。其特点是以数据库等结构化数据为主，这些数据的重要性不言而喻，它们不仅反映目前环境的状况，而且为系统分析决策提供有价值的分析依据。

在线监测数据量非常大，系统里面每天有大量的日志，以及系统每天更新近20万条的数据，面对庞大的数据，关联的可分析在线数据，系统通过网络随需调用云计算资源，并用优化的数据库索引，极大的提升性能，使系统轻松应对大数据。

4.2 绩效分析

科学性研究包括“一源一档”、决策分析等。其中“一源一档”建立污染源和监测点管理和数据分析机制，导航式分析周边环境质量、污染源视频、监测、评价、档案等关联信息；决策分析建立环境质量与污染源的关联分析，流域、突发事件、生态城市等综合分析，为用户提供辅助决策支持。

业务管理包括在线监控、总量减排、环境统计、环境应急等，其中在线监控是对环保业务数据实现智能化的自动监控，实现对环境的实时监管，对突发事件的产生能够及时有效的采取治理行动，降低污染扩散和不利影响。

社会服务包括信访投诉、监测执法、行政处罚。通过信访投诉是获取污染信息和污染源线索的重要来源，是社会公众对环境污染的监督。行政处罚公开透明，实时接受社会监督。

5 结语

“新理念”：基于主流云计算、虚拟化技术打造统一数据中心运维管理平台，同时通过灵活的数据管理平台及数据门户平台方案的设计，使数据采集、传输、应用、决策、共享有机结合，使数据中心实现“有数据，能分析、会共享、能体验”；“新方式”：采用一体化模式做为应用基础，结合业务模型，使数据动态可视化，为环保决策分析提供了新的支撑方式；“新体验”：参照 WINDOWS7系统界面设计概念，以全新形式展现数据中心平台，巧妙结合了各业务模块间联系，运用图层技术，有效的呈现业务系统数据。辽宁省环境信息数据中心不断创新，为加强环境监管，为环境保护提供真实、有效的数据支持，在环境决策方面切实发挥效能。

［1］李 顺，徐富春，王利强，等.国家环境数据共享与服务体系研究［J］.中国环境管理，2011（2）.

［2］王杰芳.给予环境信息基础数据库的综合业务系统平台［J］.环境科学与技术，2006（12）.

［3］钱 虹.关于建立环境数据中心的思考［J］.江苏环境科技，2003（2）.

［4］刘小茜.月计算数据中心结构及调度机制研究［D］.合肥：中国科学技术大学，2011.