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《国家环境监理信息系统》的开发与应用

作者: 陆新元  (写于2001年)

       《国家环境监理信息系统》(又名污染源自动监控系统)是国家环保总局主持开发、面向全国、服务于一控双达标的国家级信息系统。从提出、形成到小试、扩大试以及推广应用,历时三年有余。系统的开发建设坚持国家环保总局的领导,强调地方环保局的支持配合;系统运用当今先进、成熟的计算机网络技术,以构架面向全国的污染源自动监控网络为目标,以达到环境监理信息化、自动化和现代化为目的;系统充分体现了国家环保总局的管理意图和要求,通过污染源的分级实时监控和基本数据的采集,可以了解地区、流域污染源的结构、分布和贡献,从而为环境现场执法乃至污染源治理提供数据支持。

    一、系统的形成过程

        污染源自动监控怎么搞?国家环保总局和地方环保局以及企业在系统开发建设中扮演什么角色?如何进行总体规划、分步实施?系统的总体架构应该如何?系统的风险和难点在什么地方?系统如何长期持续发展?等等,是困惑我们的几个主要问题。在《国家环境监理信息系统》在全国推开之前,国内已经有一些简单的污染源监控软件,应该说是有益的探索,但局限性比较大,基本上是从一个很局部的范围或层面来考虑软件的功能,没有从系统的高度来考虑全国的面,没有从国家环保总局、省环保局和县地市环保局来考虑管理的需求,主要是为仪器仪表配套的,由于仪器仪表厂家很多,因而这样的软件也不少,各家数据定义都不一样,很难为各级环保局服务,又由于现场机厂家过多的市场行为,在全国搞得很乱,同时由于价格信息不对称,使污染企业负担加重了,让全国搞监理的很困惑。基于这样的情况,我们思考了很长时间。毫无疑问,污染源自动监控肯定是要搞的,这是一个趋势,不搞不行,不用计算机的手段,环境监理如何上台阶呢;污染源这么多,不能采用足球场上的人盯人战术,不对等,靠人盯盯不过来,必须用计算机的手段。另外,污染源的基础数据很重要,我们不能老拿感性的东西去汇报,要有客观的真数据,要用数据说话。面对当时出现的问题,迫切要求国家环保总局站在全国污染源自动监控和环境基础数据收集的高度,进行系统构架、组织系统开发,否则环保监控市场将更乱,更无序,我们想做的事情也做不好。这是我们委托西安交通大学开发《国家环境监理信息系统》的初衷和出发点。委托开发不给钱,而且要接受竞争。这是一种新型的开发方式,给机会而不给钱,开发出来了,比已有系统好,比别的单位开发的系统好,很好体现了国家环保总局的监督管理思路和要求,并且经小试、扩大试和环保专家及使用单位的联合平审,符合要求了才推广使用,从推广使用中获取开发回报,并随着时间的推移,不断完善升级。西安交通大学以强烈的环保责任感,由校长亲自出面进京接受这样重大的任务。三年艰辛,三年心血,不容易啊。从97年6月开始到99年4月完成初步系统开发,然后在河北诼州进行小试,4个月过去,系统基本可用,99年8月组织7省市环保专家进行评审,评审通过。半年过去,系统基本稳定运行,99年10月国家环保总局组织验收,解局长参加了验收会,验收通过。随后在全国9省市(哈尔滨、长春、大连、兰州、咸阳、石家庄、上海、杭州、苏州)进行扩大试。在扩大试成功后,国家环保总局下文在全国推广使用。这一系统的开发应用真正体现了大胆尝试、谨慎推广的原则。现在从各地反馈的情况来看,总体情况良好。

    二、系统的总体结构和特点

       《国家环境监理信息系统》是纵跨国家环保总局、省环保局、县地市环保局和企业的四级网络信息系统(图1),上三级为环保局服务,最下一级针对污染源,整个系统的数据呈现大分布的格局。横向上通过各级环保局信息中心的枢纽作用,使污染源数据借助于局域网(LAN)在环保局内得以为各部门所共享。这就是系统的纵横构架(图2)。这样的系统构架兼顾了点和面,既考虑了局部,又考虑了全局。系统的局部建设落在了全局的整体框架之内,系统的全局建设可以拉动、加速局部的点的建设。真正可以做到汇点成片,汇片成面。体现了整体规划、分步实施的系统设计和建设思路。

        系统的特点是结构清晰、自然,符合国家环保行政管理体系。系统结构的合理性和完整性保证了污染源监控数据流动无阻性(不会断流于某一级)和不同层级的会聚性。这种会聚性具有不同的数据粒度,它符合并满足不同层级的管理粒(力)度要求。概括起来,结构特点如下:

    ■ 纵横构架,树形体系;

    ■ 分级设计(4级深度),大分布格局;

    ■ 3,4级切开,软硬独立成形;

    ■ 开放结构,广泛接入。

通过在系统结构中引入适配器(适配器内有一个嵌入式软件,该软件实现了一个数据接口标准)之后(图1,2中未画出),系统具有上述第3个特点。该特点保证了软件功能增加、版本升级不影响仪器仪表(硬件)的接入,仪器仪表(硬件)的接入和功能变更不影响软件的使用。它们互不影响,互不牵涉。使得系统的软硬部分呈现弱耦合的状态。特点4是系统的最大创新,它保证了符合接口标准的各种各样的仪器仪表(由国内外厂家生产)都能接入到系统中来。亦即国内外在环保领域的科研沉淀都能收敛到国家局这套系统中来,为国家环境监理信息系统服务。这是系统较之于其它系统的最大进步和最大好处,也是系统受广大现场机欢迎的根本原因(迄今为止已有50几个现场机厂家接入到系统中来)。第4个特点是靠第3个特点来保证的。没有第3个特点,很难保证系统能够有实质性的开放。

  

三、系统建设的思路

       系统开发不易,建设更难。全国范围的国家环境监理信息系统的建设要靠上上下下的支持、通力合作才能逐步实现。这里有拉动、配合和支持理解的问题。整个事情牵涉三个主体,即环保局、现场机厂家和污染企业。系统的建设要靠各级环保局来拉动、推动,拉动、推动做不好,系统建设工作就很难展开;而现场机厂家要密切配合,不能完全受经济利益的驱动,要特别重视系统的有用性和可用性,提供的仪器仪表设备要可靠、皮实,要提供优良的服务,要重商誉;而被监控的污染企业要理解中国环境污染的严重性,要理解实施污染源监控的必要性、紧迫性,要理解企业早晚要考虑环境成本,要给予积极的支持。从方法、思路上,要做点抓面,以示范工程来推动系统的规模建设。

    四、几点总结

         从《国家环境监理信息系统》的开发建设中,我们有如下几点总结:

    ■ 这样的系统支和干必须标准、统一,而叶端要放开。没有支和干的标准、统一,建成的系统数据定义不一样,就不能为各级环保局服务,系统的价值不大,系统收集的数据难以被利用,实际上也很难在全国范围内建设起来。叶端(仪器仪表)不放开,很难营造公平的竞争环境,也很难在全国范围内建设起来。一两家现场机厂家是绝对承担不起全国污染源监控系统建设任务的。

    ■ 系统的软硬部分要独立成形,不能互相影响,要弱耦合。软硬部分之间的连接要通过一个非常简单易行的接口标准来实现。否则对于众多的现场机厂家的设备很难全部接入到系统中来,软件的更动会牵连众多的厂家,他们也要跟着改。这是非常可怕的,所谓“牵一发而动全身”。将软硬接口标准体现在适配器内,是本系统的一大创举。

    ■ 在中国做事情要考虑中国的国情。我们认为,系统的设计要有一个“平民化”的考虑,系统的建设要有一个“平民化”的阶段。环保行业信息化处于初步阶段,环保行业目前对于“贵族化”的系统或产品基本上还消费不起。另一方面,系统又要能够持续长期发展,不能老是另起炉灶,推倒重来,系统的构架要面对现实,考虑长远。

    ■ 面向全国的系统要考虑地区的差异性,亦即考虑需求的差异性。“东部要看34寸平面直角的彩电,而西部还只能看12寸的黑白”。之所以有些国外系统不适合中国,是因为他们没有考虑中国地区的差异性。

    ■ 软件开发有它自身的规律。从经验上看,应用软件的版本不升到3.0以上是不可能很成熟的,亦即这样的应用软件是不可能跟业务咬合得很深的。因此试图通过委托开发,然后在全国下发,就想把一个应用系统推广得很好是不现实的。如果似这样可以一劳永逸,那计算机信息化也太容易了,花个几百万上千万就能把一个行业的某个业务信息化做起来,那中国的信息化进程就不会这么费时费劲了。计算机信息化一定有五部曲:即规划,开发,建设,应用和维护。这里有这么几笔费用,即规划开发费,建设应用费和维护服务费。因此在一个行业亟需有一个专业的、长期服务于本行业的软件开发公司,由他们做专业开发、服务,并不断跟踪需求的变化,随时根据IT技术的变化推出新的版本。这样,一个行业的计算机信息化才可能有长期的保障。


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