智慧环保方案.docx

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智慧环保方案

“智慧环保”建设方案

1项目概述1

1.1项目背景1

1.2设计原则1

1.2.1以标准化为纲，促进系统建设规范化1

1.2.2以数据流为轴，提高信息资源共享的水平和能力2

1.2.3以顶层设计为本，破解业务系统建设偏失3

1.2.4以流程规范为重，通过整合与重构推进业务协同3

1.2.5以数据挖掘和模型技术为径，提升综合决策能力4

1.3编制依据4

2“智慧环保”总体设计6

2.1建设目标6

2.2建设原则7

2.3总体框架9

2.4技术体系层次12

2.5主要技术路线12

2.5.1WebService技术12

2.5.2SOA设计思路13

2.5.3基于元数据的多源异构数据集成15

2.5.4实时数据中间层技术15

2.5.5PORTAL技术16

2.5.6物联网技术17

2.5.7云计算18

2.5.8移动互联网技术22

3“智慧环保”详细设计25

3.1一个中心25

3.1.1环境数据中心25

3.2两大门户37

3.2.1内网办公门户37

3.2.2外网公众服务门户37

3.3三个平台42

3.3.1地理信息系统平台42

3.3.2综合办公一体化平台52

3.3.3数据交换平台56

3.4四类应用67

3.4.1在线监控一体化应用67

3.4.2移动环保一体化应用78

3.4.3环境决策一体化应用82

3.4.4环境协同业务一体化应用100

3.5三个体系116

3.5.1安全保障体系建设116

3.5.2信息化标准体系建设121

3.5.3运维管理体系规划125

4“智慧环保”信息化建设模式129

4.1市本级信息化系统建设模式129

4.2上级环保部门下发软件应用模式130

4.3县（市）区及直属单位系统建设模式130

1项目概述

1.1项目背景

智慧环保是新一代信息技术变革的产物，是信息资源日益成为重要生产要素和信息化向更高阶段发展的表现，是经济社会发展的新引擎。

其概念源于IBM提出的智慧地球，也称智能地球，就是把感应器、传感器等嵌入或装备到污染源排口、水源地、放射源等各种物体中，并把这些物体普遍连接起来，形成所谓“物联网”，并将“物联网”和互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。

环境问题历来备受重视。

现今，环保信息化建设进入高速发展阶段。

在此轮由物联网掀起的信息浪潮下，环境信息化被赋予了新的发展定义。

环保行业的有识之士提出，以物联网为契机推进环境信息化发展，是促进建设生态文明，加快实现环保历史性转变的重要举措。

推进智慧环保建设，是把环保现代化推向新阶段的战略举措，也是提升环保执法能力、加快节能减排的目标、提高公共管理服务水平的战略举措。

1.2设计原则

1.2.1以标准化为纲，促进系统建设规范化

“智慧环保”体系的建设与发展必须加快制定统一的环境信息标准规范，大力推进标准的贯彻落实。

对多年的环境数据进行整合，梳理出明确规范的编码体系和数据规则，再通过对历年业务数据的收集和整理，归纳并建立统一规范的环境数据标准和信息管理体系。

各业务系统的建设应遵循统一的标准规范。

“智慧环保”体系建设应以环境数据中心建设为契机，开展环境信息化地方标准的研制工作。

在进行标准体系建设时，要考虑与国家环境信息化标准的结合，并结合地方环境信息化的现状，重点进行数据和管理规范的建设。

1.2.2以数据流为轴，提高信息资源共享的水平和能力

应严格遵循环境保护行业标准和环境信息化标准，以多维、立体化的思维模式，从数据库架构升级、数据结构改善、数据字典规范化、数据内容核准与筛选4个方面入手，对原有数据库架构和数据结构进行升级改造，确保数据的准确性、唯一性，全力打造出科学完善的数据模型体系，为监测信息化的高级应用提供根本的数据保障和技术支持。

通过数据中心建设，形成环境信息资源目录体系；推动数据共享机制的建立，构建环境信息资源共建共享技术指引；逐步形成环境信息统一编码规则和元数据库数据字典。

在数据中心建设过程中，应开展信息资源规划，以污染源全生命周期管理、总量减排等为主线，进行数据的梳理整合，构建全域数据模型。

在《环境信息分类与代码》标准的约束下，生成全域数据模型。

全域数据模型主要用以指导支撑环保局各类业务系统数据模型的设计，逐步深化并持续改进。

1.2.3以顶层设计为本，破解业务系统建设偏失

将“智慧环保”体系建没涉及的各方面要素作为一个整体进行统筹考虑，在各个局部系统设计和实施之前进行总体架构分析和设计，理清每个建设项目在整体布局中的位置，以及横向和纵向关联关系，提出各分系统之间统一的标准和架构参照。

对环保业务系统进行分析，确保“智慧环保”体系方向正确、框架健壮，确保各业务系统边界明确、流程清晰。

同时，项目建设不应急于求成，而要按照“再现-优化-创新”三段式发展，循序渐进地推动各项业务应用系统的标准化和规范化，最终达到通过信息技术支持行政管理机制创新和变革的效果。

1.2.4以流程规范为重，通过整合与重构推进业务协同

传统环境管理方式中的职责不清、工作流程随意性大的是制约环境信息化发展的重要管理因素。

“智慧环保”离不开业务流程的优化。

某种程度上讲，“智慧环保”伴随的流程再造过程，是变“职能型”为“流程型”模式，超越职能界限的全面的改造工程。

如果环境管理业务流程不能事先理顺，不能优化，就盲目进行信息系统的开发，即便一些部门内部的流程可以运转起来，部门间的流程还是无法衔接的。

“智慧环保”体系建设，应充分重视业务流程的梳理和规范化的作用，以标准、规范的工作流程逐渐替代依赖个人经验管理环境事务的方式。

一方面对已有的应用系统要进行深入整合，实现重点业务领域的跨部门协同；另一方面随时适应环保局组织体系的调整，重构一些重大综合应用系统、特别是面向公众的一些社会管理、公共服务的系统，提高公共服务能力和社会化管理水平。

1.2.5以数据挖掘和模型技术为径，提升综合决策能力

引入先进的模型技术，构建环境模型模拟与预测体系，利用环境物联网感知平台获取的数据，为环境管理提供模拟、分析与预测。

以环境时空数据挖掘技术、仿真建模技术等智慧化技术为支撑，为环境管理提供辅助决策支持，如突发污染扩散分析、污染物总量分析预测、水环境预测预报、环境治理绩效评估等，提供环保局综合决策能力。

1.3编制依据

本建设方案编制主要参考了国家、省的有关文件及项目的其它相关资料等指导文件，主要包括：

1、《国务院关于印发国家环境保护“十二五”规划的通知》国发〔2011〕42号；

2、《国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定》国发〔2005〕39号；

3、《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》；

4、中共中央办公厅、国务院办公厅印发《2006━2020年国家信息化发展战略》；

5、《关于征求<国家环境保护标准“十二五”规划>（征求意见稿）意见的函》环办函[2010]1095号；

6、《环境信息管理办法》，国家环境保护总局；

7、《环境信息标准化手册》，国家环境保护总局；

8、《关于我国电子政务建设的指导意见》；

9、《“数字湖南”规划（2011—2015年）》（湘政发〔2011〕44号）；

2“智慧环保”总体设计

2.1建设目标

“智慧环保”是在“数字环保”的基础上，借助物联网技术，把感应器和相关设备嵌入到各种环境监控对象（物体）中，以云计算为支撑将环保领域物联网整合起来，实现人类社会与环境业务系统的整合，通过先进的环境监测监控体系，扎实的信息化基础平台建设以及全面完整业务应用体系，以更加精细和动态的方式实现环境管理和决策的“智慧”化构，达成“广泛感知、海量聚集、智能处理、及时响应”的“智慧环保”的建设目标。

图1智慧环保建设目标

1、广泛感知、一体化管理。

通过在线监测与业务管理一体化，点源管理到面源管理的一体化，业务办理与业务分析的一体化，工作与考核一体化，GIS系统与业务系统一体化，日常管理与应急管理一体化等达到方便工作人员业务办理，信息共享，真正做到工作人员所需的信息、手段全部体现在系统中。

2、海量聚集、智能处理。

将在线监控系统数据、综合业务系统数据等进行整合，将分散在各处的信息资源形成统一的信息资产，并提供统计、分析、挖掘工作，结合GIS及模型分析，为领导决策提供数据支撑。

3、面向决策、面向管理

在实现数据整合、信息共享的基础，信息化建设的方向更强调面向决策、面向管理，通过对环境信息的统计分析、智慧技术、模型仿真，并进一步从管理、决策角度出发，使信息化建设能够真正为环保局领导决策提供辅助支撑，

4、应急决策、及时响应。

提供移动执法、移动办公支持，并将应急决策系统与业务系统实时互动，任一系统的数据变化都会实时体现在另一系统中，保证环保执法人员随时随地获取最新数据，提高事务处理和应急响应效率。

2.2建设原则

为实现建设目标，本项目将遵循以下原则：

1）统筹规划、分步实施。

基于环保局业务流程梳理的基础上，进行总体设计，按照总体建设方案和实际运行效果分步推进。

2）需求导向驱动、界面友好。

系统设计和开发、使用和维护均以实际应用为主导，从“想用”到“享用”，明确数据维护责任，推动项目的持续优化和完善发展。

3）保护既往投资、整合现有资源。

系统建设立足对已有业务应用系统和数据库等资源的完善与整合，重视业务流与信息流的结合和重组优化，使既往投资和现有资源发挥更大作用。

4）充分发挥各领域专业厂商的优势、做到强强联合。

环境保护是涉及多个学科的复杂科学，需要各个领域的优秀厂商全力参与，为环保局打造一个技术先进、功能完善的物联网智慧环保平台。

5）统一标准规范、保障安全。

建立统一目录体系和数据交换体系等标准规范，创建感知、传输、存储和共享环境；同时，按照国家相关标准法规划定信息安全域和信任域，实施等级保护，加强系统信息安全管理。

2.3总体框架

“一个中心”是指环境数据中心。

环境数据中心是整个环境信息化建设的基础与支撑，是与上下级环保部门、市政府各部门进行数据交换的平台。

主要包括数据中心平台建设、数据建库、数据中心应用三个部分。

“两大门户”是指内网办公门户和外网公众服务门户，内网办公门户内部服务门户将新旧业务系统进行集成，实现统一用户管理，统一权限管理，统一关键信息资源管理；公众服务平台主要包括网上环保局、环境信息公开、网上工作平台、移动办公等内容，为企业、公众提供了服务平台和一对一的沟通平台，方便企业、公众办事及查询各类环境信息。

“三个平台”是指环境地理信息平台、综合办公一体化平台和数据交换平台。

环境地理信息平台是“智慧环保”信息化系统建设的核心展示分析平台，主要建设内容包括了地理信息系统、空间数据建库、环境地理信息应用。

综合办公一体化平台是“智慧环保”信息化系统建设的业务支撑，其中包括了表单自定义、权限自定义、流程自定义、单点登录。

数据交换平台是一个信息传输的渠道，在各个数据采集系统、数据中心和决策支持系统之间，实现各类数据的安全、稳定的传输，为数据的传输和共享服务，为业务协同工作服务。

四类应用包括：

子线监控一体化应用、移动环保一体化应用、环境决策一体化应用、环境协同业务一体化应用。

Ø在线监控一体化应用

1.污染源在线监控系统

2.环境质量监测系统

3.视频监控系统

4.放射源监控与管理系统

5.全过程在线监测系统

6.危险固废监控与管理系统

Ø移动环保一体化应用

1.移动执法管理系统

2.移动办公系统

Ø环境决策一体化应用

1.环境辅助决策支持系统

2.环境突发事件应急指挥系统

3.污染仿真推演平台

4.智能化应急辅助决策平台

Ø环境协同业务一体化应用

1.建设项目审批管理系统

2.排污许可证管理系统

3.污染源管理系统

4.电子监察管理系统

5.环境监察管理系统

6.环保电子处罚管理系统

7.环境信访管理系统建设

8.环境功能区划管理系统

9.总量控制管理系统

10.企业诚信评价管理系统

11.机动车排气监管系统

三个体系包括安全保障体系建设、信息标准化体系建设、运维管理规划体系建设。

2.4技术体系层次

图1“智慧环保”技术体系架构

3“智慧环保”详细设计

3.1一个中心

3.1.1环境数据中心

近年来，环保事业的发展对环境信息的管理提出了新的更高的要求，“智慧环保”、“智慧环保”建设已经时机成熟，为了适应这种要求，不断提高环境管理水平，更好地为环保工作服务，利用信息技术对环保的数据要求、业务要求以及宏观控制要求进行科学的挖掘和管理，实现对环保业务和管理决策的严密整合和深度仿真支持。

建立环境数据中心的原因主要是以下两点：

1、集成原来相互独立的数据，实现数据和信息共享；

2、基于数据中心平台建设，确保新建系统的信息共享和交换；

环境数据中心是基于关系型数据库管理系统，面向环境行业的数据管理系统，它具有安全性高、一致性好、扩充性好、可维护性强、界面友好、功能实用等特点，符合国家相关标准。

环境数据中心包括了三个主要部分：

1、数据中心平台

数据中心平台是核心，统一管理数据信息，提供二次开发接口。

2、数据建库

建立各种业务数据库，管理数据库，实时数据库，排污申报数据库，环境统计数据库，污染源普查数据库，空间数据库，专题数据库。

3、数据中心应用

数据中心应用集中体现在：

提供数据统计服务，数据查询服务，数据辅助分析决策服务，可视化的建模工具，数据整合服务，数据扩展服务，数据分析服务，可视化的维护平台，数据库整合工具，数据交换平台，基础数据库管理及数据查询功能，数据展现及发布功能，支持常见数据格式的文件导入、导出，全局信息搜索模块集成配置，可视化的集成配置工具，统一的配置接口，利用xml的形式编制统一的配置文件；分析决策，智能模型分析，智能分析统计。

3.1.1.1

环境数据中心平台

数据中心平台是根据环保信息化建设软件的业务需求，在现阶段各个数据业务系统严重孤立的情况下，通过抽象分析提出的建设思路。

数据中心平台，可提供应用之间的信息交换，提供数据格式定义、数据转换、数据路由、业务规则定义和业务流程编辑等具体业务服务。

数据中心平台解决的是系统整合问题，要求系统间的异构接口、异构数据、和系统间的流程调度。

数据中心平台的技术核心采用XML数据标准，接口标准采用WebServices。

数据中心平台交换的数据除了市本级自建系统数据外，还包括与省环境数据中心、县共享数据库、市级政府部门之间的数据交换。

因此，要求数据中心平台能够提供灵活、方便的数据建模技术，便于数据平台业务需求扩展时，维护人员可以方便、迅速地建立数据模型。

数据模型要求科学、适用，既能减少数据的冗余，又能够存放业务系统需要的数据。

整个数据中心平台包括以下五个子平台：

数据中心信息集成与交换平台

数据中心管理与分析平台

数据中心二次开发平台

统一搜索平台

数据存储与灾备平台

数据中心信息集成与交换子平台，建立基于元数据的数据统一集成应用模式，提供一套可配置的集成工具集，实现环保业务信息和空间信息的统一集成；建立基于XSLT标准的数据交换平台，统一完成基于WebService接口标准的数据交换机制。

数据中心管理与分析子平台，将所有经过集成的信息按照面向对象的方式进行管理，按照基于元数据技术模型来驱动数据扩展和数据关联，提供综合业务OA平台管理软件平台，完成数据统一维护和查询功能；建立面向各个主题的数据分析平台，能够结合空间、业务信息进行联合分析。

数据中心二次开发子平台，充分应用综合业务OA平台融合后的各类信息进行二次开发相应的应用系统。

能够提供标准WebService/ActiveX的二次开发接口，提供面向.Net环保和J2EE环保的二次开发包，以供后续环境信息化系统建设的深入应用。

统一搜索子平台，充分应用智能搜索技术，提供可配置的搜索引擎，充分利用综合业务OA平台建设成果，面向环保局所有部门提供的各类专题数据进行统一搜索，。

类似Google/Baidu的搜索方式。

数据存储与灾备子平台，整合环保局现有的数据存储设备，建立基于虚拟数据存储技术的数据存储和灾备中心，提升综合业务OA平台安全保障，保证综合业务OA平台的正常持续运行。

3.1.1.2数据建库

数据建库将从数据整合、数据建模、数据扩展等方面入手，按照具有一般性的数据组织方式，同时结合计算机信息化标准和环境信息化标准建库。

主要考虑实时数据、空间数据、业务数据三个方面的大量数据来源，结合实际需求，应用对象关系映射（ORM）和可视化的建模工具、实时数据中间层以及空间数据服务，将数据中心建设成一个高度集成的数据中间层。

数据中心建成后，可以通过数据中心的挖掘分析功能，为领导决策提供技术支撑。

系统功能应包括以下几个方面：

数据库整合内容、数据中心平台、基础数据库管理及数据查询功能、数据展现及发布功能等。

环境数据中心的建设，将环保局内各业务数据与监测数据及其它类型的所有数据全部整合起来，实现数据的统一存贮、管理、辅助决策分析等。

解决了环保局以前数据存贮杂乱、数据冗余、数据管理工作繁复等问题。

数据中心应该包括以下各类数据：

污染源基础数据

建设项目审批数据

排污申报数据

排污收费数据

环境监察管理数据

行政处罚数据

环境信访

固废管理

污染源普查数据

在线监测数据

水环境质量数据

气环境质量数据

文档数据

图片、视频等非结构化数据

各种上报、汇报材料等主题数据库

环保局环境数据建库的主要目的是：

通过数据中心的建设，整合污染源普查、环境统计、排污申报、排污收费、污染源在线监测、大气自动站、地表水站自动监测、环保信访、固废管理、行政处罚等已有系统数据；通过新建的行政许可网上审批系统，整合建设项目审批、夜间建筑施工、污染物排放许可、辐射安全许可等相关信息；通过污染源管理系统，形成全市统一的动态污染源台帐，加强对污染源的管理；通过对环境质量监测数据的整合，形成环境质量数据库，强化对环境质量的管理。

采用实时/定期/业务驱动需求的方式，从业务系统提取数据到数据中心平台。

由于业务系统、网络或数据平台故障，导致数据平台无法读取数时，待故障排除之后，平台应及时将业务系统这段时间内发生变化的所有数据提取出来。

3.1.1.3数据中心应用

数据中心应用将从数据整合、数据建模、数据扩展、集成配置，统一搜索，分析决策等方面入手，按照相关行业标准文件要求的数据组织方式组织数据。

一、数据中心服务应用

1、可视化的建模工具；

数据建模工具是基于环境数据中间层建立的可视化的数据维护与建模工具，完成元数据库建设，数据管理以及数据扩展功能，通过该系统可以建立数据字典，同时将环境业务管理信息与GIS数据无缝整合起来。

2、数据整合服务；

3、数据扩展服务；

4、数据分析服务。

二、数据中心综合维护子模块

1、可视化的维护平台；

2、数据库整合内容、数据交换平台；

3、基础数据库管理及数据查询功能；

4、数据展现及发布功能；

5、支持常见数据格式的文件导入、导出。

三、提供全局信息搜索模块

1、具有关键字规则；

2、具有排序规则；

3、具有对比规则；

4、具有信息查看规则。

四、集成配置

1、可视化的集成配置工具；

2、统一的配置接口，基于xml编制统一的配置文件。

五、分析决策

1、智能模型分析；

2、智能分析统计。

数据中心提供统一的数据建模、维护、搜索工具。

数据中心需要简单、快捷的方式维护数据库表，提供泛化的数据定义、数据中心支持用户根据查询统计的需要自由增删组合。

建模工具要求界面友好，有广泛、成熟的实用经验。

用户可自定义查询模版，提供针对专题库的常用查询模版，支持现有查询模板的保存、导入、导出。

对于需要整合的数据，如：

环境信访系统、固废管理系统等需与省环保厅系统进行数据交互。

基础数据的数据记录更新一般有两种方法：

一种是通过不同系统数据协同的管理进行，另一种是通过严格的基础数据从源记录数据产生点进行更新。

不同系统数据协同管理进行的方法，通过整理基础数据，对每一个基础数据的记录更改时，明确涉及到信息系统的信息进行修改，一旦发生基础数据无法更改时，及时采用人工管理方法或修改流程审批等将涉及基础数据更改的多个系统进行统一修改，达到数据统一和共享的目的。

严格的基础数据从源记录数据产生点更新的方法，就是所有信息系统涉及到的基础数据，以这个数据最原始的产生点为标准，只有在基础数据记录的产生点才可以进行修改，一旦正式修改即时通过数据中心把其他信息系统对应的基础数据进行一次性统一修改。

在基础数据记录的非产生点只有查询权限，没有修改权限，以此达到数据的统一和共享。

这两种方法具有不同的适用范围，一般在完成基础数据梳理的基础上，同一基础数据来源于多个系统，并且单个系统不是唯一更改点，适合通过数据协同的管理方法，但必须建立相关的基础数据更改执行的管理制度并确保落实，才能达到数据统一、共享和唯一的目的。

数据中心基础数据来源单一时，适合通过严格的基础数据从源数据产生点更新的方法，需在基础数据记录的产生点以及使用该基础数据的信息系统之间建立交换联系，同时确保只有数据产生点才有可能进行修改的权限规定。

环境基础数据记录的更新要根据基础数据的来源采用两者相结合的方法。

环境数据中心平台提供了丰富的数据展现方式与便捷的发布途径，以便为各级管理人员提供有效分析平台，并同时为领导战略决策提供科学依据。

根据环保业务需求，设计并开发环保主题库，实现对特定环保主题的多维度分析；，提供丰富的报表展示功能，便于信息的理解和掌握；提供数据统计分析功能以支持各类决策需求；提供数据挖掘功能以支持各类分析需求；提供相关辅助功能以满足各类特殊环保业务需求。

交换数据库是在数据中心框架中建立的统一标准、集中管理的数据库群，使用者可以通过联网应用系统的通用查询功能，直接联机查询共享数据库。

为了使用方便，各级环保机关可根据实际情况，在本地复制一份共享数据库的子集。

数据服务接口调用是数据共享的另一种方式，即数据服务方以通用的WebService技术为多个用户提供数据服务。

WebService技术是以SOAP、XML为基础的，以通用的网络传输协议实现数据提供和使用双方跨平台的数据交换和共享，使用者的应用程序不必局限于数据服务提供方的服务器平台种类和系统开发技术。

信息服务的注册发布和查找也是WebService技术的组成内容，省、市数据中心开发的WebService服务需统一由省数据中心统一发布，便于全系统用户查找使用。

数据交换一般指满足特殊需求的数据共享，是针对个别需求提出的共享需求。

如：

协查信访反馈信息、特殊环境执法案件信息等。

数据交换不仅包括系统内部的数据交换，还包括与系统外部的数据交换，数据交换必须严格按照国家环保部的标准数据格式进行。

基于资源目录服务的交换中心，应用服务定位、检索资源和服务的统一接口，实现大范围的信息资源共享，包括目录体系结构、目录的编码排列规则、目录体系的创建的维护、资源和服务的登记等。

资源目录的内容可分为数据目录、服务目录。

环境数据中心面临的首要工作即获得各类环保数据，为各业务系统提供全面的数据支持。

环保局的数据存储类型丰富（纸质材料、电子文档、数据库、图像等）、数据来源多样（现有信息系统、在建信息系统、拟建信息系统），因此，环境数据资源中心需要完备的数据中心平台功能，并采集各类数据。

元数据库

元数据是表达数据的数据，按照其描述的内容可以大致分为两类。

第一类是指关于元数据信息的总体介绍和对数据集总体了解，是数据仓库的描述信息，包括数据仓库