云平臺助力智慧環保

柯瑞榮 李少恒

（1.福建省環境信息中心， 福州 350003，2.北京盛世博創信息技術有限公司，北京 100044）

前言

黨的“十八大”將生態文明建設與經濟建設、政治建設、文化建設、社會建設并舉提升至“五位一體”[1]的戰略高度，同時將信息化納入到“新四化”[1]的發展藍圖中。信息化在社會發展中逐漸擔負起不可替代的角色，充分利用先進的信息化技術支撐環境的“監督、保護和改善、防治”[2]以及法律責任的追究等，是實現“美麗中國”的必經之路。近年來，隨著“云計算”、“物聯網”、“智慧地球”等概念的提出，新一代信息技術正在為社會主義發展展開新的篇章，在環境管理中的深入應用也已經是時代所需。

1.環境管理信息化現狀

國家信息化從20世紀80年代中期，伴隨著人類社會進入信息時代，開始規模化建設與發展。為了適應我國環境保護工作需要，進入90年代初期，環境信息化逐漸進入國家信息化領域；較大規模化建設始于“九五”期間。從最初的摸爬滾打至今，環境信息化已有近二十個年頭，取得了不俗的成績。各級地市基本上都成立了專門的信息化二級單位或兼有信息化建設職能的部門，對環境業務應用的不斷深入和支撐能力不斷加強，并在一定程度上實現了環境信息采集、傳輸和管理的數字化、網絡化。

近年來，許多地方更是抓住“國家環境信息與統計能力建設項目”的推進，積極爭取地方政府的支持，初步確立了環境信息化發展的戰略與目標，環境信息化“一體化規劃、一體化設計、一體化建設、一體化管理”的理念正在逐步形成，并處在從“數字環保”向“智慧環保”逐步邁進的重要階段。

2.環境管理信息化存在的問題

隨著國家經濟的不斷發展，環境問題的日益突顯，不可避免地給“信息強環保”提出了更高的要求，環保信息化也暴露出了新的問題。

首先，受到經濟發展水平等諸多因素的影響，或多或少存在著各級環境保護部門信息化建設各自為戰、管理水平參差不齊，甚至某些環保部門信息化水平落后和重復性建設等問題。

其次，信息資源共享問題普遍存在，不論是面向公眾，還是上下級、兄弟單位之間，甚至于單位內部各處室之間都難免存在信息不通暢的問題，高效的工作協同、輔助決策難以突破。

就“智慧環保”本身而言，如果僅僅是借助物聯網技術[3]，把感應器和裝備嵌入到各種環境監控對象（物體）中，通過環保物聯網整合起來，而不能將感知設備生成的海量數據有效地利用起來，就很難實現真正意義上的人類社會與環境業務系統的整合，也很難以更加精細和動態的方式實現環境管理和決策的“智慧”[4]。

另外，各級地市產業結構的不同，不可避免地產生了環境管理的個性化及顆粒度的差異，這也間接造成了“重復性建設”和“信息共享難”等問題。

3.云平臺助力智慧環保

經過多年來福建省環境信息化建設的實踐，以及對全國其他省市優秀案例的學習與研究，本文提出了狹義的云概念和面向全省各級環境主管部門的基于云平臺的信息化建設思路，將新一代信息技術充分融入到環境綜合管理應用中去，有效解決了上述環境信息化工作中的若干問題，是“十二五”期間福建省環境信息化建設的大膽探索，是全省三級（省、市、縣）環境主管部門“環境管理一盤棋”目標能夠落地的技術保障，是“智慧環保”最終得以實現的有力支撐。

3.1 基于云平臺的環境管理信息化架構

環境管理云平臺，是面向全省的公有云和面向各級環境管理部門的私有云共同組成的混合云應用。基于安全的考慮，在網絡條件允許的條件下，這里所指的公有云是狹義的公有云，面向各級環保部門在專網上公有、面向公眾和其他部門通過互聯網、移動互聯網或其他網絡實現公有。

圖 1 基于云平臺的環境管理信息化架構

3.1.1 環境管理公有云（Public Cloud）

意在實現全省統一的環境管理規范，滿足數據的互聯互通、業務的多級協同及科學決策的要求。符合國家級和福建省省級一體化管理要求的各類環保業務（包括環境數據中心、建設項目管理、環境監察、在線監控、排污收費、總量控制等等）、算法（包括排污費核算、在線監測系統數據有效性判別等等）、知識（包括法律、法規、標準規范、管理經驗等等）等應用統一集中部署，而各級地市不需要再單獨架設硬件、網絡，安裝系統軟件以及應用系統軟件等。

首先，以基礎設施云作為各類平臺及應用軟件載體，通過IaaS（Infrastructure as a Service，基礎設施即服務）的模式，以最大程度提升硬件的利用率；利用云存儲（Cloud Storage），提供DaaS（Data Storage as a Service，數據存儲即服務），解決海量環境管理數據的存儲及規范化問題；通過PaaS（Platform as a Service，平臺即服務）提供操作系統、軟件系統應用支撐平臺等更高性能、更個性化的環保應用服務；通過CaaS（Communications as a Service，通信即服務）大幅度提升環保管理工作中人與人之間的溝通效率，進而提升部門之間、各級單位以及單位與企業之間的溝通效率。在IaaS、DaaS、CaaS的共同支撐下，按照環境綜合管理的需要，構建出應用程序云、知識云、算法云[5]及云物聯等SaaS（Software as a Service，軟件即服務）服務體系，以標準化、規范化、通用化的方式向全省各級環保部門提供全方位的環保信息化服務。

3.1.2 環境管理私有云（Private Cloud）

是考慮到各級地市環境管理個性化應用而構建的。同樣，基于政府行政管理部門的安全要求，在網絡條件允許的情況下，私有云也是相對環保專網來說的狹義概念。私有云的組成類似于公有云，但云基礎設施與軟硬件資源等等搭建在本單位的防火墻內，以實現為本級或上、下級單位提供信息化的服務。

公有云和私有云各自獨立而又相互結合的應用模式，不僅能夠全面地滿足各級環境主管部門的管理需要，同時也分別對通用及個性化的環境管理數據形成了有效的積累，通過數據交換及即可與互聯網和其他網絡共享數據，進而形成云服務，對社會實現政務公開、公眾參與等，對其他部門（例如各級政府紀檢監察部門，會通過電子監察系統實現對環保業務行政權力運行的督查督辦）滿足數據上報、監督管理等的要求。

3.2 云平臺凝聚云智慧

云平臺的搭建，形成了覆蓋省、市、縣三級的網狀的新型環境管理信息化體系，同時，也形成了全面覆蓋全省環保業務的“神經網絡”，是當前“數字環保”的延伸和可持續發展，同時又是信息化輔助管理手段的一種變革。當前環境管理中所遇到的諸多問題，在云平臺面前可迎刃而解。

通過公有云所提供的服務，只需一臺電腦、一根網線，環境管理人員即可通過“知識云”第一時間了解到最新的環境管理要求，通過“應用程序云”采用最先進、高效的管理手段輔助進行日常的工作，通過“云物聯”掌握實時的環境監測數據，通過“算法云”應用最科學的標準規范。不僅有效地解決了有些地市，尤其是縣一級環境管理部門沒有足夠的信息化建設資金的問題，也通過云服務形成了環境管理制度、規范、能力的快速普及、共享以及知識反饋的通道，對全省環境管理各項能力的全面、平衡發展，起到了強有力的支撐作用。

涉及部門內部處室之間以及平級或上下級部門之間的信息資源的共享、服務以及對環境管理決策的支撐，核心要解決的是海量環境管理數據的存儲和標準化問題。云存儲，充分利用集群應用、網格技術或分布式文件系統等，對外提供數據存儲和業務訪問功能，使用者不用再關心存儲設備的型號、空間大小、存放位置等。利用云存儲，不僅解決了海量的環境感知、企業檔案、標準規范、法律法規等數據的保存問題，同時，通過建立規范化的數據結構和數據ETL（Extraction Transformation Loading，數據提取、轉換和加載）接口及服務，形成SaaS，實現了與各級部門、各類環境業務系統的松耦合集成以及數據的實時、自動化采集與應用。

公有云和私有云的混合應用，環境管理的“求同存異”問題也迎刃而解。各級管理部門在充分享用公有云所提供的基礎設施、平臺、軟件、存儲、通信等集約化、標準化、共享式服務的同時，也可以根據自身的管理特點構建私有云，在繼承通用化管理模式的同時，從深度和廣度上進行挖掘，并利用公有云及私有云各自提供的“知識云”實現各級環境管理的自我和相互學習，從而客觀、科學地帶動新的環境管理制度、規范等的產生和環境管理水平的全面提升。以行政處罰裁量為例，公有云提供的是國家以及福建省法律、法規、各項條例所要求的裁量標準（罰款額一般為區間值），在此統一要求下，各級地市可結合自身管理特點和要求進行裁量細化，甚至于達到零裁量的程度，構建出個性化的私有云行政處罰裁量服務，從而形成了全省自上而下的行政處罰業務及知識體系。

4.效益分析

從經濟效益的層面分析，環境綜合管理云平臺建設、實施的投資回報率是顯而易見的。首先，信息化基礎設施以IaaS模式集中、重復性利用，勢必大規模減少硬件的采購數量，從而也帶來了其他能耗的大幅度降低，對于環境主管部門本身就是一種間接的生態保護行為；再加上PaaS、SaaS、DaaS、CaaS等所帶來的系統重復性建設的減少，意味著單位系統功能投資的等比例減少，為國家財政節省的開支不言而喻。

從社會效益的層面分析，云平臺所帶來的省市縣三級所有環境主管部門的基礎信息化能力的大幅度提升、環境管理數據的全面整合與共享、業務標準規范的有效統一與執行、各級環境管理行政權力的垂直高效監管等方面的環境管理效能的全面提升，其潛在的社會價值是不可估量的。

5.結束語

作為新一代信息技術的代表，云計算開始深入各行各業，公共服務中的智慧城市、醫療衛生、社區服務等領域都已經開始進入“云模式”。然而，云計算同樣適用于政府及其公共服務，云平臺的建設與實施，必將成為全面提升環境管理水平的重要手段。

當然，作為一種社會化的服務模式，云計算在應用于政府信息化的過程中，不可避免地也會帶來相關管理制度、系統運行維護體系等諸多方面的探索和研究，等待有識之士的共同努力與突破。

[1] 胡錦濤.堅定不移沿著中國特色社會主義道路前進 為全面建成小康社會而奮斗[R].北京：中國共產黨第十八次全國代表大會,2012.

[2] 中華人民共和國主席令第二十二號.中華人民共和國環境保護法[L].北京：中華人民共和國全國人民代表大會常務委員會,1989 . 12 . 26 .

[3] 劉云浩.物聯網導論[M].北京：科學出版社,2011.

[4] 徐敏,孫海林.從“數字環保”到“智慧環保”[J].環境監測管理與技術,2011,23（4）：5-7,26.

[5] 何建佳,葉春明,王祥兵,黃在鑫,劉秋皊.面向云計算的數據挖掘系統架構研究[J].計算機應用研究,2011,28（4）：1372-1374.