基于SOA架构的昆明市环境监控中心系统建设与实践

周 洁 ，张 冰 ，陶 硕 ，杨 景

（云南省昆明市环境监控中心，云南 昆 明650500）

1 引言

随着群众环境意识的提高，环境监测在量上逐年增加，难度上不断加大，各地、各级环保部门在监控中心的工作上也投入了大量的人力、物力与财力。因此，高效处理环境数据监控、做好环境监控数据信息管理、利用监控数据做环境管理决策成为了当前环境保护工作的迫切需求。面对新形势下的监控工作的特点和需求，通过信息化手段提高监控中心信息管理方式已成为必然要求。各地环保信息化都在向数字环保、智能环保方向发展，环境监控中心的构建也成为了其不可或缺的组成部分。

2 信息化管理的现状

昆明市环保局现已建设了各类应用系统，正在逐步完成数字化环境监控的建设，但纵观局内各应用系统的数据交换还停留在单一的数据对接。亟需进行平台升级，使监控中心的技术人员较方便快捷实现各应用系统或跨平台间的数据共享，实现监控中心信息系统建设一体化，建立起真正意义上的数字化环保。

3 系统架构设计

3.1 SOA系统架构基础概念

SOA即面向服务的体系结构（Service－Oriented Architecture）是一个组件模型，它将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义，独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。SOA是一种软件架构思想，重点是面向服务，通过标准接口使不同服务相互调用。

实现SOA必须有4个因素：软件供应商、注册用户、服务信息数据库和通信协议。实现SOA的技术有很多，共同点就是支持在不同平台、以不同语言编写各种程序以基于标准方式通信。Web Service、XML等成为SOA的主要实现方式。

3.2 环境监控中心总体架构

系统总体架构如图1所示。

图1 监控中心总体架构

3.3 关键技术

本系统开发在系统总体设计的基础上利用合理应用技术进行实现。

（1）数据库和数据仓库技术。采用Oracle数据库建设，并对业务综合数据进行挖掘和分析，并进行有效的辅助决策。

（2）GIS技术的应用。使用GIS（地理信息系统）技术，实现环境监控指挥中心数据和空间地理数据的有机关联。

（3）网络通讯技术的应用。采用政务专网和无线通讯网络，实现环保局内外信息交流畅通。

（4）工作流技术的应用。采用工作流引擎，满足环境业务流程控制。

（5）同时运用到组件技术、Web技术、中间件技术、面向对象开发等技术。

4 系统实现

4.1 接口设计

数据接口规范用于在环境集成信息系统与其他环境系统间进行信息交换时的数据接口，可支持结构化数据、非结构化数据的封装。本项目的数据接口模型由数据结构、数据集组成。

元数据结构由信息资源标识符、信息资源显示名称、说明性注释、数据项、扩展属性5个元素组成。

4.2 数据库设计

数据库表结构包括空间数据表、污染源数据表、监测点数据表、监控设备数据表、告警规则数据表、实时监测数据表、历史数据表、事件数据表和操作日志表。

其中：空间数据表包括各种不同比例尺的昆明地区环保专题图。污染源数据表包括应用系统需要管理的污染源。监测点数据表包括需要管理的监控点。监控设备数据表包括系统管理的监控设备。告警规则数据表包括给设备定义的一套告警规则。实时监测数据表包括设备当前的采集数据集。历史数据表包括设备采集的历史数据。事件数据表包括系统产生的各种事件。操作日志表包括系统所有设备的启动、停止、配置等对设备的操作信息。

4.3 系统集成

应用系统集成由数据集成、应用服务集成以及应用表现集成三部分组成，不管是对于新开发的系统还是已经在昆明环保局使用的系统都采用分层集成的方式进行集成。

数据集成。数据集成利用数据框架的数据访问引擎，实现数据的一体化管理，基于元数据方式完成数据的“通存通取”和多源异构数据的无缝集成。同时，随着系统建设的不断深入，逐步完善环境信息化标准体系，逐步形成综合全面的环境信息数据中心。

应用服务集成。应用系统集成基于应用集成框架在系统架构上具有“热插拔”的高度伸缩性的特点，基于Oracle SOASuit提供的适配器基于WebService规范进行二次开发，将应用系统的业务功能分成一些原子服务，提供对应的适配器接入企业服务总线（ESB），然后依据ESB的路由功能以及目录服务功能将应用服务提供给上层的表现层，做到服务的无缝集成。在应用服务集成上，主要分为集成基于.Net开发的系统和基于J2EE开发的系统，我们将两套系统按照接口规范进行整合。

应用表现集成基于Oracle Portal在J2EE平台提供的用来访问外部系统的各种解决方案进行集成。其中内容包括J2EE连接器架构、Web服务、XML技术、Java Database Connectivity、专属Java API等。

5 监控中心系统功能模块

（1）GIS电子地图。能灵活操作地图，内容包括地图工具的使用、地图查询、地图定位以及标尺、地图标注和专题图打印等。

（2）基本信息维护功能。能对基本信息进行方便维护，内容包括监测站点、设备、平台和站点的通信、标准规则的制定、采样、监测周期、监测频率、管理单位、自动手动备份以及数据上报等。

（3）系统配置。能够对业务内容根据实际情况进行调整，内容包括权限、实时信息、监察方式、告警预警、系统对时、数据传输、数据报送、功能配置和功能配置客户端。

（4）实时监测。能够保证监测的实时性，帮助有效的指导工作，做出决策，内容包括监测数据采集、实时信息操作、实时数据、实时地图和实时曲线。

（5）设备反控。能够直观的对设备进行控制，内容包括控制摄像监控云台、控制污处设备、检测仪启停控制、自动校准控制功能和量程校准。

（6）现状评估。能够准确的对现状做出评估，内容包括污染源评价、水质现状评价、空气质量分析和污染源总量控制。

（7）报警分析处理。能够对报警数据进行分析处理，帮助高效的开展监控工作。

（8）统计与查询分析模块。能够对历史数据进行分类查询分析指导工作，内容包括水质、烟气、噪声、监控仪启停的历史数据查询、历史曲线、历史专题图、监控历史信息管理和统计报表。

（9）智能信息获取与综合查询。提供多种样式和多种条件的灵活的信息查询。

（10）数据发布。能够实际需要通过服务的方式对数据进行定制发布。

（11）Web查询。能够在Web上实现数据查询，排污企业的用户可以实时看到本单位污染源的排放情况，相关部门人员也可通过Web服务查询所需要的信息和数据。

（12）短信息查询。能够通过短消息的答询，授权用户可以查到相关的数据，同时通过短信平台可以进行报警通知。

（13）PDA查询。能够通过移动设备的查询，给现场执法提供执法依据，减少执法难度。

6 结语

本系统已结合昆明市数字环保监控指挥中心项目实现，实践证明，监控中心环境监控系统平台的建立，为环保部门的信息管理提供了有效的信息化服务，大大提高了监控中心信息管理的效率，又规范了监控中心管理工作。为环保部门及时掌握监控动态、解决一些热点难点的环保问题提供了决策性服务。

［1］张雪冰，吴伟明，谷勇浩.移动互联网下基于SOA的移动OA系统研究与实现［J］.软件，2012，33（10）：13～14.

［2］高丽清.基于SOA和工作流技术的食品安全监管系统［J］.电子世界，2013（3）：55～56.