基于SOA的昆明数字环保框架设计与实践

■周洁

（昆明市环境监控中心 云南昆明650500）

基于SOA的昆明数字环保框架设计与实践

■周洁

（昆明市环境监控中心 云南昆明650500）

本文在对环境信息化建设存在信息壁垒问题进行分析基础上，提出基于SOA构建数字环保框架平台，在统一平台上逐步推进数字环保系统建设的方法，并介绍了昆明数字环保总体框架设计思路、软件构架设计及多年来逐步取得的成效，可为环境信息化建设的可持续发展提供参考。

数字环保数据中心SOA

1　引言

环境信息化是促进环境保护工作，改善环境质量的重要手段，是实现环境管理科学决策和提升监管效能的基本保障。随着经济的高速发展，生态破坏、环境污染事故问题日趋突出，公众环保意识的提高，对环境保护工作提出了更高要求。面对错综复杂的环境问题，环境管理需要多部门协调，环境决策需要多方面的信息支撑，由于以往的环境信息化建设多以单一业务应用为主，各业务子系统间应用相对独立，系统建设时缺乏统一的规划、统一的标准和规范，系统间信息难以交流和共享，给管理带来不便。为适应新形势下的环境管理需要，环境信息化建设需要从单一的业务系统建设向综合性、平台化、协同工作的信息共享方向发展，才能使各类环境信息能互联互通，资源共享，充分发挥环境信息化建设在环保工作中的作用。

昆明市在总结以往环境信息化建设经验基础上，提出“统一规划、统一平台、统一标准、资源整合、信息共享、分步实施”数字环保建设原则，从2007年开始分期建设。为整合利用现有系统、保护已有和今后的投资，避免重复建设，快速适应不断变化完善的环境管理业务需求，便于实现业务重组、数据重构，满足多部门和跨部门综合管理需要，实现应用系统的互联互通，数据的共享和交换，在分析了多种系统集成技术的情况下，提出利用SOA（面向服务架构）设计思路，构建昆明市数字环保架构平台，并按先搭平台、再上系统的开发原则，逐步推进数字环保系统建设工作，为昆明市数字环保建设的可持续发展奠定了基础。本文将通过昆明市数字环保平台建设实践，阐述有关技术设计与实践。

2　数字环保总体框架设计

2.1建设思路

图1　数字环保总体框架图

昆明数字环保项目采用横向切割、协同建设的工程推进模式，通过SOA架构搭建数字环保感知平台、环境大数据中心、环境资源一张图和电子政务构建平台，通过这些平台的支撑，逐步推进项目建设，全面实现信息互联，业务协同的工作机制。

以“资源整合、信息共享”为目标，以“厚建基础、踏实应用”为基本出发点，以SOA架构整合资源来支撑环保业务应用需要，形成环境数据集中管理、业务应用市县联动、多业务协同的应用机制，实现了数字环保的全面推进；以“大环保”的视角来统一规划设计，实现跨部门的环保信息联动，进一步实现“数字环保”到“智慧环保”的跨越式发展。

2.2总体框架设计

（1）物联感知互联网：分物联感知网和通信网络。物联感知网是利用物联网技术构建的大气、水环境、噪声、污染源、视频、危废等监测设施数据采集传输网。污染源和环境监控是物联网架构下的典型应用，为了适应监测监控的发展要求，在设计之初我们就搭建综合的物联感知平台框架，通过感知平台实现了多协议解析、多类型设备支持、多种数据分析方法支持和灵活的定制机制，实现了从污染源监控、环境监测、放射源监控、危险废物监控、GPS监控、视频监控等感知设备的统一接入、统一管理、统一维护、统一应用，从传输层面、数据管理层面和数据分析层面实现了多方面的统一，为后端业务应用提供技术支撑。

（2）基础设施通讯网 是环保信息化建设的基础设施和通讯网络。是基于云计算技术为各业务系统运行、数据传输、数据存储与交换、网络通讯等提供统一的网络平台。以昆明市环保专网和电子政务网为依托，按两级网络构架进行建设，即一级结点为市环保局网络中心，二级结点为县市区网络中心，形成全市环保“一张网”，从而实现省、地、县及系统内部的网络互联互通，并实现与全国环保信息网的连接。

（3）环境大数据中心：以云计算等先进技术为基础，以数据共享、业务协同为根本出发点，整合重构各类环保信息资源，建立互联互通的昆明环保数据中心，实现环保数据集中采集、集中存储、集中管理、集中使用，一体化地解决环保信息资源整合与应用系统集成存在的信息难共享和信息孤岛问题，形成纵向可以互联互通，横向可以提供共享交换的大环保数据中心。环保大数据中心框架的建设采用两步走策略，第一步，我们通过融合多源异构数据，采用面向对象的元数据驱动机制，形成环保系统内部所有数据的统一建模、统一管理，搭建了可二次开发的数据中心平台，所有应用系统全部基于数据中心进行开发，从根本上保障了数据一致性和完整性，在物理层面解决了信息孤岛的产生，是昆明数字环保项目的核心组成部分；第二步，通过“大环保”的视角做昆明全市跨部门的环境信息共享交换，实现环保、水利、滇管等多部门的信息共享，建立可持续运营的环境资源中心，为各方提供信息支持，是实现“智慧环保”的前置条件和基本组成部分。

（4）环境资源“一张图”（GIS平台）：是为各类环境管理业务应用提供环境空间信息共享与服务技术支持，满足环境管理与决策对空间信息的需要，提高空间信息资源的开发利用和共享服务能力。以地理信息平台为基础，建立全市范围统一的多尺度空间基础数据库，影像数据库，实现环境空间信息资源的统一汇聚与共享；建立统一的地理信息基础服务平台，为各业务系统、各部门提供统一的地图服务和环境空间信息共享服务；构建统一的地理信息综合监管平台，结合实时监测数据、业务数据、视频数据等，实现环境业务“一张图”监管。

（5）业务应用平台：为环境管理业务应用系统开发建设、整合集成提供统一标准化基础底层和支撑服务，提高环境管理业务应用系统开发建设效率和整合集成效益，以促进环境管理业务协同、数据交换和资源共享。该平台包括环境监控体系、环境应急体系、环境管理体系和政务服务体系，四个体系应用系统的建设。

3　软件架构设计

整个技术架构设计以柔性架构为主，通过数据层面和平台服务层为所有系统提供支持，建立基于信息资源规划的元数据驱动的多源异构数据总线，搭建数据中心管理平台；建设业务定制平台，实现业务系统可视化定制，建立环保主题应用门户，实现个性化的环保业务门户、信息发布门户、辅助决策门户和共享交换门户，在此基础上深化业务应用，为各级管理部门和人员提供服务，解决传统软件系统在应用推广中碰到的问题。

图2　数字环保软件架构图

[1]周晟，李永全，邹斌等，基于SOA的数字规划集成平台设计_省略_常州市标准化规划管理信息系统为例，城市规划，2011年第35卷，第七期.

[2]杜小勇，尹红等，新型"数字环保"业务系统构架设计与实现，《数字技术与应用》2013年第8期.

[3]杜春芳孟杰，基于SOA架构的内蒙古烟草应用集成平台研究与实现，内蒙古农业大学学报2013年3月 .

（1）基础支撑层：系统应用支撑是整个系统的基础，由基础软件、网络设备和硬件设备组成。包括服务器环境、操作系统平台、数据库平台、地理共享服务平台、软件开发平台和安全组件等计算机基础软件环境的支撑，以及网络设备、网络存储和硬件服务器等计算机硬件环境的支撑。

（2）数据资源层：提供环保数据集中存储，除了提供对结构化数据和非结构化数据的支持外，基于元数据的方式，现实对多源异构的数据提供支持，即一个数据中心能管理多个物理数据库，数据源之间可以进行无缝集成。存储资源包括基础空间数据，视频图像等二进制数据，实时数据、业务数据和基础支撑数据，以及面向数据集成和数据建模的元数据库等。作为环保的大数据中心，要以云计算及数据仓库等先进技术为基础，提供包括可视化的数据管理维护及建模工具，充分利用数据中心的庞大数据资源，通过大数据挖掘及数据建模，挖掘环保的主题数据和产品数据，为管理决策和环境污染深度仿真提供支持。

（3）数据服务层：数据服务层是主要是通过二次开发引擎向基础服务提供统一的开发接口，通过二次开发引擎的接口获取数据中心的数据。应用系统通过接口访问数据中心，保证开发规范，应用系统只要关心业务应用，不用关心数据怎么获取。通过对接口访问控制可以进行权限控制，保证数据安全性。提供支持多种开发语言体系（java、.Net、WebService等）的二次开发包，包括地理空间数据管理开发包、环保数据管理开发包、元数据管理开发包、数据查询开发包和数据分析统计开发包等，通过SOA服务总线实现数据的整合利用。

（4）基础服务：基础服务是软件系统面向应用系统开发的一系列组件服务。通过这些基础服务，包括权限管理服务、工作流程服务、内容管理服务、数据共享服务、报表管理服务和实时数据服务等，通过使各类业务应用系统共享使用这些基础服务，做到各应用系统间可以实现互联互通。比如基于统一的权限管理服务，单点登陆，其它业务应用系统无需二次登陆。通过ORACLE等中间件对于SOA架构的支持，从数据、服务等多方面设计不同粒度的环保信息与服务资源，实现了数据与数据、数据与业务、业务与业务之间的有机协作。

（5）业务应用层：业务应用层包括各类业务应用系统，各类业务应用系统基于软件系统的基础服务，通过结合环保业务数据和地理空间基础数据，多维度综合展示环保的业务应用。根据环保的业务应用分为四大体系，环境监控系统体系、环境应急体系、环境管理体系和政务办公体系。每种体系根据具体管理业务分为相关管理子系统，比如环境管理体系有污染源档案、建设项目审批、排污申报、排污许可证、监察执法等，通过SOA框架和业务应用平台的支撑，各业务管理子系统间可进行无缝数据对接，实时反馈。

（6）展现层：综合应用功能通过门户方式进行展现，在内外网门户集中展示各类业务应用系统的结果数据及相关信息，根据用户需求有业务办公门户、信息发布门户、辅助决策门户、数据共享交换门户等。门户主要是通过IBM Portal门户软件，集成各业务系统提供的各种对外服务接口，建立数字环保四大门户，提供个性化的应用服务。

4　结束语

昆明自2007年开始就利用先进的SOA面向服务架构思想及面向对象的分析与开发技术，搭建数字环保框架平台，在统一的数据中心平台和应用平台之上逐步推进完善数字环保建设工作，不仅打破了部门间的信息壁垒，实现两级环保部门内部数据共享、业务的协同，避免的重复建设，节约了资金，同时也为大环保前提下的外部数据共享提供了有力支撑。

X3[文献码]B

1000-405X（2016）-2-328-2