环保大数据平台的建设与思考

苗刚松 王卫

摘  要：文章探讨了环保大数据平台在建设时应实现的功能、注意事项、架构及运行后的保障措施，为拟将大数据应用于环保工作的环保管理者提供思路。

关键词：环境信息化;环保大数据;平台建设

中图分类号：X321         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）20-0056-02

Abstract： This article discusses the functions， precautions， architecture and post-operation safeguards that the environmental big data platform should implement during construction， and provides ideas for environmental managers who intend to apply big data to environmental protection.

Keywords： environmental information; environmental big data; platform construction

1 建设背景

环境信息化是实现环境管理转型、促进环保事业发展、推进环境保护现代化的有效途径。近年来，全国各地环境主管部门均积极开展环境信息化建设。以宿迁市生态环境局为例，其信息化业务应用系统基本涵盖了废水、废气、噪声、断面、空气质量等末端结果监控、环保治理设施用电监控，同时实现了对企业固废处理、信访管理、环保建设项目、监察执法等业务管理，面向公众提供信息公示、在线申报、投诉咨询等业务应用。这些业务应用显著提高了宿迁市生态环境局管理和决策的水平和能力。但由于信息化建设初期统一部署与规划工作不足，各系统独立运行，形成“信息孤岛”和“数据烟囱”，各系统采集的数据分散、缺乏统一性，不能得到深层挖掘，业务协同和信息资源开发利用水平相对不足，此外，随着业务系统不断增加，部分功能重叠，工作人员需对多个不同系统进行业务操作，反而降低了工作效率。这些问题已成为制约宿迁市环境信息化进一步发展的瓶颈。

原环保部2016年印发的《生态环境大数据建设总体方案》明确指出要充分运用大数据、云计算等现代信息技术手段全面提高生态环境保护综合决策、监管治理和公共服务水平[1]。对此，宿迁市生态环境局在上级生态环境部门的指导下充分利用现有的各类信息系统及信息资源，将各类数据和业务流程整合，建设覆盖各项业务功能，同时兼具良好扩展性能的环保大数据平台。

2 建设内容

2.1 建设宿迁市环境感知“一张网”监控体系

以信息技术、物联网技术和大数据处理技术应用为手段，对分散的环境监测及管理数据进行统一整合和存储，实现对环境质量的实时感知、企业运行状况的准确掌控和企业排污“过程+结果”全方位立体监控，对企业错峰生产、重污染天气停（限）产情况实时监控，确保用真实、精准、全面的数据为污染防治提供决策依据。

2.2 实现环保部门内容信息共享

按照“彻底打破壁垒、简洁直观实用、信息数据共享”的原则，共享环境数据，优化业务流程，整合监测、监控、执法、管理等环境要素形成一个有机的整体，促进工作协同和一体化发展，提高机构工作效率，有效解决环境管理“应用烟囱”和“信息孤岛”问题。通过综合分析、数据挖掘，为环保部门日常工作及管理决策提供系统支持和数据支撑。

2.3 打造政府、企业、公众三方互动平台

完善信息公开、公众监督、举报反馈机制，打造政府、企业、公众三方门户管理平台，实现环保信息的互动与交流。面向公众公布环境质量、企业排污状况及环境执法过程，面向企业公开环境监管及执法情况，环境工作主动接受公众监督，倒逼企业恪守环保红线，实现执法监管工作过程阳光透明、程序依法合法。

3 平台功能思考

3.1 大数据在环保中的作用

大数据是一种远超出传统软件获取和管理数据能力的大范围数据集合，是对所有数据进行统一分析和管理而非抽样调查[2]，大数据的意义不仅在于统计，更在于数据的共享与融合。目前生态环境部门虽有多个业务系统，但基本是各部门掌握各部门的数据，没有实现数据的共享，业务系统缺乏相互协作。因此大数据平台需对已有的业务数据进行统一的整合，实现数据共享，形成大数据形态[3]，并在此基础上进行业务的贯通与协作，为治理环境提供新的办法，提高环境监管的效率及环境监测的准确性，使环境治理更科学。

3.2 环保大数据平台的功能

环境信息资源开发利用程度有利于生态环境主管部门提高环境管理水平，大数据的应用应加强环境信息资源的开发利用，推动环境主管部门管理方式的创新。建立在大數据基础上的平台应满足现有的业务功能，并在整合各部门业务系统数据的基础上进行共享和关联分析，推出新功能、找出新规律、辅助环保单位做出决策，帮助生态环境部门更精确地了解当前环境状况、洞悉环境变化趋势、及时发现可能对环境造成污染的异常状况，规范污染源企业的生产行为。例如，针对污染源企业末端监控设备数据造假的问题，关联分析其产污设施工况数据、治污设施工况数据及污染物末端排放数据，使企业在数据造假时需同时考虑生产设施、治污设施和末端监测结果等多个维度，提高数据造假的成本。

此外，在数据统计中，大数据平台应充分发挥其数据种类丰富的优势，对数据进行多维度、深层次的分析，发现环境污染的原因或找出监管重点，使有限的监管力量发挥最大的监管力。同时，应注重数据的长期收集与储存，不少数据间的关联规律需通过长期大量的数据分析才能被发现。

最后，环保大数据平台应不仅是数据与业务在平台的融合，也应是社会上参与环保的各角色融合。在数据整合的基础上实施共享，构建连接生态环境部门、企业、民众的多元环境治理综合系统，系统中的每个人都参与到环境治理中，形成环境治理密不透风的监管网络。

3.3 大数据平台建设的注意事项

生态环境部门利用大数据可以更好地履行环境监管的职能，但大数据建立在丰富的数据整合基础上，数据来源不可靠，数据不准确，数据分析不科学，一切功能都无从谈起。因此，数据的整合方案和分析算法应严格论证，数据整合后需仔细核对，确保平台的功能顺利实现。

数据平台整合后存有大量的数据，数据安全是重要的安全隐患，除提升信息安全管理员的技术水平外，应配套合理的信息管理制度，用持续提高的信息安全体系防护水平来应对不断变化的信息安全风险，确保数据安全使用。

建设成功的大数据平台将面临巨大的访问量压力，通过设置合理的平台架构和数据库访问机制，结合使用Redis、Memcached等缓存技术减小高并发量对数据库的压力。此外，应完善信息清理工作，去除无关性数据，充分挖掘大数据的应用价值。

4 整体架构和实现

环保大数据平台的架构首先满足现有环保业务需求，同时充分考虑环保业务未来的变化，依赖现有的环保业务系统，采用成熟、可扩展的架构方式进行设计。总体架构分为数据源层、通讯采集层、大数据处理层、支撑平台层、业务应用层。

数据来源包括内部各业务部门的业务系统（如市生态环境局监测部门）、上级部门业务系统（如生态环境厅）、外部部门业务系统（如工商部门企业信息库）等。由于这些部门业务系统的制作单位、归属、运行维护均不相同，需要通过市生态环境局进行协调获取数据，由平台建设单位向业务系统制作单位沟通需要的数据内容。考虑到环保数据的多样性，此时应考虑数据的取舍，获取有用的数据，还应注意部分数据单位的一致性。

环境数据中心是环保大数据平台各项业务的基础，通过调研生态环境局现有业务的数据特征设计数据中心数据库的逻辑结构，对于固定污染源在线监测、地表水在线监测、空气质量在线监测等不断更新的数据，设置较短间隔时间不断获取。储存的内容包括污染源档案、监测点信息、监测数据、管理信息、部门信息、区域信息、用户信息等各类信息，采用分库存的方式以降低数据间耦合性，涉及关联分析需要用到多库信息时相互调用。这样的设计会牺牲部分平台性能，但有利于平台未来功能的扩展，以适应不断更新的环保工作需求。

为提高大数据平台的服务能力，平台架构中设置平台支撑层提供技术手段实现平台的业务功能。例如流程引擎、模型分析、消息队列等技术手段实现工作流、时间推送、智能分析等功能。同时，在业务层提供用户权限控制中心，提供生态环境局、公众、企业三个角色不同的访问界面和差异化的使用功能。

5 环保大数据平台发展的保障措施

5.1 保障环保与其他业务部门的数据共享

数据流通不畅一直是制约大数据发展的瓶颈之一，人人都想得到别人的数据，但又怕承担自己的数据共享给别人带来的风险。环保大数据平台未来要提供更多更好的服务，需要加强与各级政府部门的数据共享。因此，在大数据平台不断发展的过程中涉及到与其他政府部门业务相关联的功能，需要上层的统一领导和协调，同时各地应出台促进大数据发展的文件规划，或者设置大数据管理机构和部门，完善数据信息公开与共享机制，为大数据发展创造更好的政策体系支持。

5.2 加强数据采集物联网设备的配套建设

环保数据较多来源于基于物联网的末端监测，如水质监测站、污染源企业的在线监测等。若末端监测点位不足，数据量不够，将对大数据分析的準确性造成很大影响。因此，需要加强末端监测硬件设备的合理布设，扩大末端监测范围，做好末端监控设备的维护工作，同时建立完善的标准体系，确保环保大数据平台数据的稳定性与可靠性。

5.3 环境管理者保持“大数据思维”

大数据背景下要求政府部门“用数据说话、用数据管理、用数据决策”，推动各类问题的有效解决。随着环保政策的不断出台，生态环境部门需要始终保持“大数据”思维，量化环保政策要求的各项环境指标，加快研究适应当下的统计分析方法和大数据平台的管理流程，确保环保大数据平台功能能够“与时俱进”，发挥重要的辅助决策作用。

6 结束语

大数据为我国的环境治理提供了新的思路和途径，运用大数据技术可有效改善传统环境数据统计方面的不足，探寻环境管理更深层的问题。环保大数据平台是大数据在环保领域运用的实际体现，平台建设不仅整合、完善原有的业务系统，更能通过数据的融合贯通形成新功能，使环境治理更科学、高效。围绕“保护公民健康”这个环保工作的最终目标，大数据平台应不断适应环保新形势，持续增强环境污染防治管理工作水平，为我国环境保护工作做出贡献。

参考文献：

[1]展卫红，郑丰，李钰.连云港市环保大数据综合管理平台的建设与探索[J].中国管理信息化，2017，20（14）：192-193.

[2]潘伟，姚宇平，艾岚.大数据在环境执法与监测中的应用创新[J].黑龙江环境通报，2018，42（1）：72-75.

[3]陈浩.环保大数据及其在环境污染防治管理创新中的应用[J].绿色环保建材，2019，01：61，64.