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1、以云计算技术构建环境数据中心 四川环境信息资源中心建设总体 思路探讨 2 以云计算技术构建环境数据中心，可以实现整合来自 各种环境业务应用系统中的数据，以建设数据仓库为 基础，利用ETL、OLAP 等数据处理和加工工具，对 数据进行整理、转换、匹配、校验、整合和分析，使 环境数据标准化，并通过统一的接口实现环境数据的 共享和综合利用，解决“信息孤岛”问题。通过虚拟 化与云计算技术，实现IT资源的按需动态分配，并将 各种计算资源以服务的形式提供给业务系统，解决“ 资源孤岛”问题，节约大量投资，减少系统运行成本 。 摘 要 以云计算技术构建环境数据中心 随着我国经济的高速发展，环境质量整体恶化，污
2、染 物排放总量居高不下，大大超出环境容量。 党中央、国务院从治国理念的高度把环境保护摆上了 更加突出的重要位置。 “十一五”期间一系列重大建设项目的实施，环境信 息化建设取得了显著成效。 引 言 以云计算技术构建环境数据中心 本文是在以环保的核心问题“数据来源”基础上， 结合当前环境信息化的实际情况，提出构建标准统 一、接口开放、可持续扩展的环境数据中心，并探 讨依托当前信息技术发展主流趋势的“云计算”技 术来构建环境数据中心的建设思路和方法。 以云计算技术构建环境数据中心 第一章 析 环境信息化建设现状分析 以云计算技术构建环境数据中心 一、环境信息化建设现状分析 建成了涵盖部、省、市三级的
3、“国控重点污染源自 动监控系统”； 建成了覆盖“部、省、市、县”四级联通的环保专 网； 即将建成：“减排应用支撑平台”、“建设项目管 理”、“环境统计业务系统”、“数据传输与交换 平台”、“GIS地理信息系统平台”。 一、环境信息化建设现状分析 环境数据来源复杂，多数环境数据分散于各部门，没有 统一的元数据标准，缺乏应有的处理和加工，难以进行 共享和应用； 不同的环境管理业务涉及的管理对象存在不同程度的重 叠，但对应的信息系统却相互独立，造成系统内数出多 门、一数多源，相互矛盾的事情时有发生。 u 从环境管理业务的角度来看，现有的环境数据管理 和应用主要存在如下两方面的问题： 一、环境信息化建
4、设现状分析 数据难以共享，不一致，真实性、可靠性低； 缺乏统一的标准； 数据分散存放，不安全； 数据难以转化为信息和知识，难以在环境管理中发 挥应有的作用。 u 从信息化的角度出发，环境信息化所面临的最大问 题是“信息孤岛”，主要表现在以下几个方面： 一、环境信息化建设现状分析 u 利用当前较成熟的IT技术手段来建设环境数据中心 ，能够全面整合环境数据，彻底消除“信息孤岛” ，实现环境数据的和谐共享，同时可以纠正数据自 身的问题，避免“数出多门”，真正摸清“家底” 。 第二章 析 环境数据中心定义及建设目标 以云计算技术构建环境数据中心 二、环境数据中心定义及建设目标 环境数据中心建设重点强调
5、环境数据集中管理 和环境信息资源整合，其采用集中与分布相结合的 方式管理环境数据，是环境信息资源数据的存储中 心、管理服务中心、共享交换中心以及环境管理决 策的支持中心。 1. 环境数据中心是环境信息资源整合的核心 二、环境数据中心定义及建设目标 二、环境数据中心定义及建设目标 建立统一的标准规范； 实现数据的和谐共享； 联合监管污染源； 提供更有效、有力、科学的决策依据。 2. 环境数据中心建设的目标 第三章 析 环境数据中心技术架构 以云计算技术构建环境数据中心 三、环境数据中心技术架构 u 环境数据中心的技术架构设计如下图: 三、环境数据中心技术架构 1. SOA面向服务的体系结构 环境
6、数据中心的建设是一项大型和复杂的系统 工程，需要实现多个应用系统的集成，各个应 用系统之间需要进行数据交换和整合，因此每 个子系统的设计应该遵循面向服务的体系结构 ，使各个子系统之间可以完整地集成在一起； 面向服务的体系结构（SOA）表示如何合理的 使用 Web 服务。 三、环境数据中心技术架构 2. 基于Web Service的数据调用机制 Web Services是指以一种松散的服务捆绑 集合形式，能够快速、低代价地开发、发 布、发现和动态绑定应用； Web Services可以实现应用程序之间的函 数或方法级的集成。 三、环境数据中心技术架构 3. 基于XML的数据交换规范 XML是一种
7、数据交换格式，允许在不同的系统 或应用程序之间交换数据，通过一种网络化的 处理机构来遍历数据，每个网络节点存储或处 理数据并且将结果传输给相邻的节点； 是一组用于设计数据格式和结构的规则和方法 ，易于生成便于不同的计算机和应用程序读取 的数据文件。 三、环境数据中心技术架构 4. 基于ETL过程实现数据的有效整合 ETL过程是环境数据中心建设的关键步骤，利 用ETL工具实现各业务的异构数据库系统和文 本、电子表格等文件系统格式的数据整合和集 成，并针对具体的每个分系统编写具体的数据 转换代码，来一起完成从原始数据采集、错误 数据清理、异构数据整合、数据结构转换、数 据转储和数据定期刷新的全部过
8、程。 三、环境数据中心技术架构 5. 基于数据仓库技术的建模机制 环境数据中心已经集成了相对丰富的各类环境 业务数据，这些业务系统大多是OLTP系统(联 机事务处理系统)，这些系统中积累了大量的历 史环境数据； 关键问题：环境数据中心在现有数据库系统的 基础上应用数据仓库技术 第四章 析 环境数据中心建设内容 以云计算技术构建环境数据中心 四、环境数据中心建设内容 u 环境数据中心建设是一项复杂的系统工程， 其建设内容如下： 1. 完成基础信息采集及共享 完成数据资源规划，收集、采集各类数 据源，完成公共代码、污染源代码、污染源 主数据梳理，通过共享接口、基础档案应用 等功能实现环境基础信息的
9、充分共享利用。 四、环境数据中心建设内容 2. 建立数据仓库整合环境数据资 源 完成数据资源规划，收集、采集各类数据 源，完成公共代码、污染源代码、污染源主数 据梳理，通过共享接口、基础档案应用等功能 实现环境基础信息的充分共享利用。 3. 完成数据分析应用 通过数据仓库和技术，建设各类分析 专题，为各级环境管理应用提供决策数据支持 。 四、环境数据中心建设内容 4. 无缝集成业务数据与空间数据 将GIS的空间数据和环境业务数据通过业 务对象的唯一编码实现空间数据和业务属性数 据的关联，从而实现空间数据和环境业务数据 的无缝集成。 5. 采用开放式体系结构确保其可扩展性 环境数据中心建设应统筹
10、规划，分步实施 ，与未来环境信息化的宏观发展规划相适应。 第五章 析 云计算技术构建环境数据中心 以云计算技术构建环境数据中心 五、云计算技术构建环境数据中心 u 传统数据中心的不足 1. 资源利用率低 造成服务器资源利用率低的主要原因是 各个业务部门在提出业务应用需求时，都在 单独规划、设计其业务应用的运行环境，并 且按照最大业务规模的要求进行系统容量的 规划和设计。 五、云计算技术构建环境数据中心 u 传统数据中心的不足 2. 资源孤岛 根据业务系统的要求建设相应软硬件设施 的传统数据中心建设模式，则从系统资源上导 致了“资源孤岛”。传统数据中心建设模式很 难从整体基础架构的角度来考虑资源
11、分配及使 用的合理性，因此从基础设施的角度来看应用 系统，它们还是一个个独立的“烟囱”。 五、云计算技术构建环境数据中心 u “烟囱”型的基础设施 五、云计算技术构建环境数据中心 u 传统数据中心的不足 3. 增加资源管理开销 传统数据中心资源配置和部署过程多采用 人工方式，没有相应的平台支持，使大量人力 资源耗费在繁重的重复性工作上，没有自服务 和自动部署的能力。因此，对业务部门的需求 往往无法做到及时响应和准确有效，并极大的 增加了资源管理的难度和投入。 五、云计算技术构建环境数据中心 u 什么是云计算 美国国家技术和标准研究院（NIST，National Institute of Sta
12、ndards and Technology）将云计算定义为 ：“云计算是一个提供便捷的可通过网络访问一个 可定制的计算资源共享池能力的模式（计算资源包 括网络，服务器，存储，应用和服务）；这些资源 能够快速部署，并只需要很少的管理工作或与服务 供应商很少的交互。” 五、云计算技术构建环境数据中心 u 简而言之，云计算就是信息技术作为服务（IT as a Service）的一种计算供应和消费方式。 其特征主要表现在如下几个方面： 云计算强调资源的共享，而不是独占; 云计算强调的是资源集中，而不是分散; 云计算强调的是一种服务，而不是技术; 云计算强调动态资源配置，而不是静态资源分配; 云计算强调
13、的是专业分工，而不是事必躬亲。 五、云计算技术构建环境数据中心 u 云计算的技术架构 五、云计算技术构建环境数据中心 u 传统IT的资源使用模型 五、云计算技术构建环境数据中心 u 云计算的资源使用模型 五、云计算技术构建环境数据中心 u 使用云计算技术构建环境数据中心 数据中心建设的未来发展方向是对传统数据 中心进行虚拟化和云计算架构的转型，不断 提高IT基础设施的灵活性，降低硬件、能源 和空间等成本，从而让用户能够快速响应业 务需求，提高业务敏捷性； 云计算技术能提高IT基础设施资源的利用效 率，提升基础设施的应用和管理水平，实现 计算资源的动态优化。 五、云计算技术构建环境数据中心 u
14、云计算技术构建数据中心主要有以下特点： 集中管理环境数据中心的硬件资源，包括服务器 ，存储和网络等； 可以动态分配服务资源； 用户可以根据需求自助申请计算资源，平台根据 SLA和用户付费情况，决定审批结果； 应用管理，服务度量计费和SLA（Service-Level Agreement）等； 提供高效的数据存储和安全的灾备服务。 五、云计算技术构建环境数据中心 u 云计算技术构建环境数据中心的逻辑架构 五、云计算技术构建环境数据中心 u 云计算环境数据中心的建设思路： 在省、市已建成并投入运行的“国控重点污染 源自动监控中心”基础上，使用虚拟化和云计算技 术，在建设“省控重点污染源自动监控中心
15、”的过 程中，将现有的软、硬件IT基础资源进行整合，建 成省、市两级环保部门的私有云，并将环境数据中 心虚拟化和云化，在整合IT基础资源的私有云平台 上，建成四川省“云计算环境数据中心”。 第六章 析 云计算环境数据中心在环境保护 工作中的应用和意义 以云计算技术构建环境数据中心 六、云计算环境数据中心的应用意义 u 提升各级环保部门对环境数据管理和应用的 综合水平，可实现如下应用： 环境数据资源目录服务、环境数据资源目录管理系 统； “一源一档”的污染源档案管理系统； 环境质量分析系统； 污染源分析系统； 基于环保“一张图”理念的空间信息共享服务平台 六、云计算环境数据中心的应用意义 u 相
16、较传统的业务系统建设和环境数据应用模 式，云计算环境数据中心具有如下的优势： 1. 提供集中化、基于策略的环境数据和IT资源管理模 式，节约了系统管理成本和人力投资； 2. 将IT基础资源虚拟化，可智能的调配IT资源来支持 环境业务系统的运行，既能快速应对业务需求变化 ，又能最大化利用IT基础资源，减少软硬件的重复 采购投资； 六、云计算环境数据中心的应用意义 u 相较传统的业务系统建设和环境数据应用模 式，云计算环境数据中心具有如下的优势： 3. 云平台将保证环境业务系统的不间断运行，并提供 多重的数据存储和灾难恢复机制，使应用系统和数 据资源获得更多的安全保障； 4. 提供统一的数据集成和管理方案，通过跨区域的数 据整合共享，形成环境管理的数据基础，使用
