新型“数字环保”业务系统架构设计与实现

申请以及公众的各类互动要求。

3 技术路线

3.1 技术路线原则

本系统采用Java EE作为系统的技术路线和技术架构，满足系统多平台的可移植和可扩展要求，系统整体采用B/S架构，移动终端与支撑平台采用C/S架构，基于环保专网进行部署运行，采用HTTPS通信保障安全，传输XML格式数据。系统开发的主要工程性原则有：

（1）坚持面向服务（SOA）的系统架构设计思想；

（2）坚持面向对象（OOAD）的系统分析设计方法；

（3）坚持面向方面（AOP）的编程方法；

（4）坚持中间件的系统构建原则；

（5）堅持MVC的系统分离原则；

（6）坚持基于模式的设计原则。

在调查分析应用需求、数据构成和工作流程的基础，以设计依据为标准，结合工作流、自定义查询、GIS与MIS无缝集成技术，详细设计系统功能，确保数据和系统功能的详细性和完备性，满足使用部门的需要。

3.2 技术应用创新

（1）基于云计算的应用。目前，云计算没有统一的定义。一般情况下，云计算（Cloud Computing）就是并行式计算（Parallel Computing）、分布式计算（Distributed Computing）和网格计算（Grid Computing）的进一步扩展，主要通过大量计算机集群的计算处理能力和存储能力，将用户待处理的各种计算任务和存储服务，提交到众多计算机所组成的庞大系统，经分析、计算和存储，最后将实现结果反馈给用户[4]。云计算应用可分为软件即服务（SaaS）、平台即服务（PaaS）、基础设施即服务（IaaS），实现的关键技术包括虚拟化技术、Web服务、SOA技术、并行编程模型等。针对原先环保部门典型传统机房的实际状况，每一个业务和应用都有相应的物理服务器，随着业务系统不断丰富，导致总体采购、维护成本攀升，利用率低，缺乏灵活性、容灾手段等问题，本“数字环保”基于虚拟化技术的服务器整合解决方案，采用业内成熟稳定的虚拟化软件将物理服务器和存储进行虚拟化，形成统一的计算资源池和存储资源池，大幅度简化服务器群管理的复杂性，提高整体系统的可用性，降低系统总成本。虚拟化平台具有资源动态调整、虚拟HA、虚拟机动态部署迁移、虚拟备份等全方位功能。

（2）基于物联网的应用。物联网就是在互联网的基础上，通过射频识别装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描仪等各种信息传感设备，按照约定额协议，将任何对象鱼互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络[5]。本工程基于3S、3G、物联网、视频等技术，将自动监控设备嵌入到各种环境监控对象（物体）中，建立以重点污染源自动监控、废水监控、废气监控、危险固废视频监控、辐射环境监控站视频监控等为重点的污染源监控与应用GIS技术管理业务信息系统，实现人类社会与环境业务系统的融合，以更加精细和动态的方式实现环境管理和决策的“智慧”。

（3）基于移动互联网的应用。随着无线网络的飞速发展，移动互联技术在我国政府信息化领域得到深入应用，环保移动互联应用为环境管理工作又快又好的发展提供可靠的技术支撑和便捷的信息服务。本项目移动应用包括移动应用基础框架、移动门户、移动办公、移动执法等部分。1）建立移动应用基础框架：基于移动通讯、GPS定位等技术，建设集设计、开发、测试、发布和管理的一体化的具备安全性高、可靠性好、适应性强的环保移动互联综合应用开发框架，它提供这样一些基础服务：①网络接入服务：建立服务端的断点续传服务和数据解压缩服务；②安全服务：采用加密方式和多重验证用户登录验证，建立VPN网络进行数据传输，保障网络的安全和高效；③用户权限服务；④消息推送服务：建立基于IP技术和短信技术的消息推送服务；⑤智能更新。2）建立移动门户，集成移动办公系统及数据中心移动发布，并可发布查看环境热点和舆情等信息，可自主定制门户界面。3）建立移动办公，实现本期项目各子系统移动处理能力，工作人员可通过移动终端处理日常办公及行政审批事项，对待办公文和行政审批事项进行流程处理，实现收发文的管理，从而提高整个环保部门的办公效率和服务水平。4）建立移动执法，以移动终端设备为载体，实现省本级和各个市（州）辖区内信息查询（环境管理数据、执法规范数据）、现场执法（现场数据采集、执法文书生成）、任务管理（常规任务和临时性任务定制、发送、预警）、稽查考核和队伍管理（考勤、痕迹、轨迹、目标管理等）等功能；为现场执法提供技术支持。

4 系统模块实现与特点介绍

4.1 数据标准规范化

制定环境信息标准化体系，就是要保障系统的整体性、资源的优化配置与合理布局，最终实现数字环保系统建设目标。在遵循国家、环境保护部已经发布的信息资源相关标准的基础上，建设应用标准、信息资源标准、网络基础设施标准、信息安全标准、管理标准等标准规范，从而指导应用系统的建设，标准规范体系建设内容如（图4）所示。

数据是信息资源的重要表现形式和信息载体，数据标准是标准体系建设过程的关键环节。包括元数据标准、数据字典标准、分类编码体系标准、数据交换标准、数据目录体系标准。本系统在《环境信息分类与代码》标准的约束下，设计出符合本次数据中心建设要求的数据体系。对于各个业务系统使用的各类代码，包括行业代码、污染物代码、建设性质、企业性质、企业规模等，进行规范化，保障整合后的数据不会有歧义。同时结合国家环境信息标准规范，制定数据服务交换规范。为数字环保系统建设和运行的开放性、可扩展性以及可维护性提供相应的体系保障。（图5）为一企一档在数据中心中实现的数据格式规范。

4.2 数据应用产品化

数据应用产品化，主要通过对数据中心的筹建，将各个业务系统（如建设项目审批、在线监控、监督性监测、行政处罚、环境信访、排污许可、污染源普查数据、移动执法等业务数据库）通过ETL技术进行数据比对、补录、关联应用，交换到中央数据库，不仅通过中央数据库形成数据初级产品（如统一代码管理、统一对象管理、一厂一档展示、各类数据查询、简单统计分析等初级产品应用），供用户查询使用。而且还可实现各类高级信息资源主题库，如污染源、排污收费、移动执法、环境信访、在线监测等信息产品库，最终形成高级信息产品（如各类主题分析、辅助应急、全省水环境质量变化趋势、全省空气PM2.5变化趋势、场景化分析产品等高级数据应用产品），让省厅各业务处室及直属单位可以简便智能地使用本产品。（图6）为环境质量分析主题产品。

4.3 门户桌面云端化

本项目门户建设包括外网门户和内网门户，系统通过单点登陆形式实现统一用户入口，通过云桌面的形式实现门户桌面的云端化，基于分布式云计算存储技术，集成互联网精华应用，依托高度加密算法，为各个层次用户提供互联网上最简便、丰富的环境信息服务。（图7）为門户桌面云端化界面。

4.4 应急防范智能化

智能化：系统基于数据中心数据信息产品的支撑，针对某一具体的突发事件，通过建立完备的应急知识和应急案例数据库，将应急处置常识按照突发事件发生演化的时空顺序和特征进行依次分类存储。运用智能化技术建立应急处置模型，智能分析突发事件发展的各个阶段所应处置措施，形成高度智能化的突发事件应急处置应对系统

实时化：系统综合运用GPS技术、物联网技术等现代化定位跟踪技术，实现应急预案各种相关资源信息的实时动态跟踪，开发更加精确的突发事件监测和参数提取技术手段，使应用系统中的突发事件模拟更加贴近其真实演化过程，实现事故现场信息上传实时化，并确保分析结果的准确性（图8）。

4.5 移动应用多元化

本系统支持多种移动应用端，包括基于Android系统终端的移动应用、基于IOS系统终端的移动应用、基于WIN8系统终端的移动应用，实现移动应用多样化，消除了信息管理过程中的场所、网络等限制。（图9）为在线监控移动执法终端系统中的应用。

5 结语

本文详细介绍了新型省级“数字环保”的架构设计、技术应用创新和功能实现特色。与以往类似系统相比，该系统充分利用了云计算、物联网、移动互联网等新兴技术， 极大扩展了系统的可应用性， 增强了系统的生命力， 受到了用户的欢迎。

该系统的建设和应用，实现了省级环保部门“一个桌面、一张图、一张网、一个数据中心”工作管理平台，形成了上连环境保护部，下通直属单位与市州局（含区县），横向对接省直相关部门，并能向公众互动环境信息的业务全覆盖、信息全整合支撑体系。该体系可有效消除信息“孤岛”，协同环境管理业务；实现环境突发事件预警应急、完善处置方案、指挥联动；改变规划环评、项目审批过程中基本靠经验和胆量来定夺的情况，辅助环境管理决策过程，使得环境保护工作更具有科学性和预见性，有效促进全省人口、资源与环境、经济的协调发展。

参考文献

[1]王雁耕，林宣雄.“数字环保”工程实施方法研究.环境保护，2005.5，75～76.

[2]徐敏，孙海林.从“数字环保”到“智慧环保”.环境监测管理与技术，2011.8，第23卷 第4期，5～7.

[3]杜亚宾.西安交大长天软件公司提出“数字环保”概念. 2000- 10- 8（总第2期）.

[4]任刚，王国栋.云计算架构下的安全生产应急预测预警系统的设计和应用.软件，2012年，第33卷，第7期.

[5]Salt D E，Prince R C，Pickering I J，et al.Mechanisms of cadmium mobility and accumulation in Idian mustard [J].Plant Physiol，1995（109）：1427-1433.

推荐访问:架构 环保 业务 数字 设计