基于協(xié)同模式的環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)開發(fā)

1、基于協(xié)同模式的環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)開發(fā)（中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，分析科學(xué)研究所，廣州510275）摘要隨著我國社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，環(huán)境污染危害日益嚴重，因此需要環(huán)境污染情況進行嚴格監(jiān)管，環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)格式多樣，數(shù)據(jù)量大，有必要建立基于網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)，對相關(guān)數(shù)據(jù)進行綜合處理以及網(wǎng)絡(luò)共享，利于環(huán)?？蒲?、決策和公眾監(jiān)督。目前環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)所采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)以分散的文件形式進行存儲，用戶共享相關(guān)資源的過程繁瑣，管理維護起來成本較高。隨著環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)規(guī)模的不斷擴張，局域網(wǎng)式的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在信息共享、協(xié)同工作等發(fā)面存在很大的局限性，而且缺乏對遠程辦公的支持，機構(gòu)內(nèi)部的各個分支機構(gòu)和合作伙伴無法實

2、現(xiàn)跨地域的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作，綜合績效受到了很大制約，影響了環(huán)?？蒲械目砂l(fā)展?jié)摿?。本文針對環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)共享方面目前存在的問題，構(gòu)建和開發(fā)現(xiàn)代化的協(xié)作系統(tǒng)作為支撐平臺，提高環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的共享度和實用性，從而提高工作效率。本系統(tǒng)采用B/S + Office的雙重架構(gòu)，利用現(xiàn)有的服務(wù)器操作系統(tǒng)及其強大的網(wǎng)絡(luò)資源，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，促進環(huán)境監(jiān)測的信息共享，加強分散部門的交流，加強協(xié)同辦公效率。同時，通過實施本系統(tǒng)，對環(huán)境監(jiān)測工作進行工作流的重組，可優(yōu)化工作流程，實現(xiàn)對資源的最大化利用?！娟P(guān)鍵詞】：協(xié)同 環(huán)境監(jiān)測 信息管理 共享1 前言隨著我國社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，環(huán)境污染危害2日益嚴重，因此需要環(huán)

3、境污染情況進行嚴格監(jiān)管，環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)格式多樣，數(shù)據(jù)量大，有必要建立基于網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)，對相關(guān)數(shù)據(jù)進行綜合處理以及網(wǎng)絡(luò)共享，利于環(huán)?？蒲?、決策和公眾監(jiān)督1。目前，一個普通的Web站點滿足不了環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)對監(jiān)測采集信息發(fā)布與共享的應(yīng)用需求，整個機構(gòu)既需要有對信息進行統(tǒng)一管理的企業(yè)級信息門戶，同時每個部門也都應(yīng)有自己的部門站點，協(xié)助部門內(nèi)部處理相關(guān)的事宜（如文檔管理和數(shù)據(jù)交流等）。但是，環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)在構(gòu)建信息門戶的過程中，由于缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃和一定的標(biāo)準(zhǔn)會產(chǎn)生很多問題?，F(xiàn)今采集到的各種環(huán)境監(jiān)測資料以分散的文件形式進行存儲，用戶查找相關(guān)資源的過程繁瑣，管理維護起來成本較高。信息化程度高一點的

4、機構(gòu)建立了網(wǎng)站，可以在網(wǎng)站上檢索和瀏覽信息，但網(wǎng)站的制作和管理非常耗費精力，且擴展性受到一定程度的制約，遠遠跟信息發(fā)展的需要。還有的一些環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)使用了非網(wǎng)絡(luò)化的信息管理軟件，但是這類軟件的通用性不強，此外，過多的獨立應(yīng)用軟件增加了管理和培訓(xùn)的負擔(dān)，也為將來業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的交互、整合埋下了隱患。針對上述的問題，開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)同辦公體系的環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)，可以從根本上改善環(huán)境監(jiān)測工作的辦公效率，提高采集數(shù)據(jù)的共享度和實用性。利用現(xiàn)有的Windows Server操作系統(tǒng)及其網(wǎng)絡(luò)資源，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，可以促進機構(gòu)內(nèi)部的信息處理，加強分散部門的交流，促進協(xié)同辦公。2 實驗2.1系統(tǒng)模型

5、的構(gòu)建對于環(huán)境監(jiān)測工作，團隊中的成員需要更頻繁地在不同地點，甚至是一天中的不同時間段進行環(huán)境監(jiān)測的工作。因此，采用協(xié)作的方式來保證工作的全球連接性質(zhì)變得更加重要。現(xiàn)今，對數(shù)字信息的使用正急劇增加，而且關(guān)于此業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的遵從性規(guī)則也更加復(fù)雜，同時保證信息安全和隱私。滿足所有這些需求（如跨大陸和時區(qū)的通信、有效的協(xié)作工具以及安全的數(shù)據(jù)處理）的解決方案是充分利用信息和人員資產(chǎn)的關(guān)鍵。在現(xiàn)有應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測的信息管理系統(tǒng)中，其功能模塊相對單一，且相互的聯(lián)系度不高。因此，存在著數(shù)據(jù)共享效率低和系統(tǒng)維護成本高的隱患。圖I 舊的系統(tǒng)功能模塊相對獨立在本環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)的構(gòu)建過程中引入Microsoft Of

6、fice SharePoint Server（MOSS）把各種技術(shù)匯集到單個集成的平臺和企業(yè)服務(wù)集合。這些技術(shù)包括協(xié)作、門戶、企業(yè)搜索以及工作流和業(yè)務(wù)流程。下圖說明了本系統(tǒng)各模塊的相互工作關(guān)系。圖II 系統(tǒng)各模塊的工作關(guān)系在對數(shù)據(jù)共享利用方面，本系統(tǒng)有電子郵件、數(shù)據(jù)資料共享、門戶網(wǎng)站、電子論壇、IM等模塊，系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示。圖III 系統(tǒng)各模塊的工作關(guān)系Windows Server作為環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)的底層，在其上面構(gòu)建SQL Server作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)4、Exchange Server作為郵件服務(wù)，再于最上層建立SharePoint Server、IIS和Outlook作為面向用戶的應(yīng)

7、用網(wǎng)絡(luò)程序，提供數(shù)據(jù)信息共享和協(xié)作的平臺。2.2實驗環(huán)境的構(gòu)建構(gòu)建實施本系統(tǒng)的真實環(huán)境需要多臺服務(wù)器硬件和網(wǎng)絡(luò)的支持，如下圖所示。圖IV 系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)圖在實驗條件下，本系統(tǒng)使用一臺服務(wù)器模擬多臺并提供相同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，同時利用一臺路由器構(gòu)造實驗網(wǎng)絡(luò)5，在有限的資源下實現(xiàn)本系統(tǒng)。實驗環(huán)境下，服務(wù)器使用了雙至強酷睿雙核CPU、4G ECC全緩沖內(nèi)存和6個300G SCSI硬盤，在此硬件環(huán)境下，分別模擬出4臺虛擬服務(wù)器，各分配合適的資源進行本系統(tǒng)的構(gòu)建。2.3實驗環(huán)境的監(jiān)控因為采用了虛擬服務(wù)器的方式來進行實驗，因此，在有限的資源環(huán)境下可遠程對4臺虛擬服務(wù)器進行硬件級別的監(jiān)控，特別是可以遠程地觀測服務(wù)器

8、啟動的過程，BIOS的錯誤等。圖V 硬件級別的監(jiān)控因此，在實驗的過程中，實時遠程監(jiān)控每臺虛擬服務(wù)器的運行狀況，并在最短的時間內(nèi)對其最新的實驗成果進行分析和討論。3 結(jié)果和討論3.1環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)信息的協(xié)同分析用戶使用電子郵件向環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)網(wǎng)站添加內(nèi)容（如討論項目、日歷事件和文檔）。系統(tǒng)管理員只要在網(wǎng)站上啟用傳入電子郵件，則可以向以下列表和庫添加內(nèi)容：討論板、通知、日歷、文檔庫、圖片庫、表單庫和博客張貼列表。用戶還可以將發(fā)送至SharePoint組（SharePoint組：可在 SharePoint網(wǎng)站上創(chuàng)建的用戶組，用于管理對網(wǎng)站的權(quán)限并為網(wǎng)站用戶提供電子郵件通訊組列表。一個組可供一個網(wǎng)

9、站集中的多個網(wǎng)站使用。）的電子郵件存檔，這樣系統(tǒng)中的工作組成員就可以在環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)網(wǎng)站上輕松地進行討論，而不必在其裝滿郵箱的收件箱里尋找郵件。圖VI 文檔、討論通過電子郵件發(fā)送本系統(tǒng)的架構(gòu)供用戶更好的文檔恢復(fù)，當(dāng)用戶刪除文檔時，它將首先被送到屬于他的回收站。他可以從回收站刪除該項，或者將其恢復(fù)到實時網(wǎng)站。從回收站刪除該項會將該項發(fā)送到網(wǎng)站集的回收站，網(wǎng)站集管理員可以在此刪除或恢復(fù)該項?；厥照究梢源鎯α斜?、庫、文件夾、列表項、文檔以及Web部件頁。網(wǎng)站集管理員可以查看網(wǎng)站集的所有被刪除的內(nèi)容。服務(wù)器管理員可以控制回收站的使用方式。例如，服務(wù)器管理員可以清除時間超過一定天數(shù)的項，或者徹底禁

10、用回收站。圖VII 恢復(fù)誤刪的共享文件網(wǎng)站設(shè)計者可以用模板頁更輕松地控制網(wǎng)站的常見元素，例如環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)網(wǎng)站頁眉或者導(dǎo)航格式。該模板頁在整個網(wǎng)站范圍內(nèi)重復(fù)使用，以便設(shè)計者可以一次性自定義網(wǎng)站的外觀和行為，而不需要對每一頁做相同的更改。圖VIII 模板頁的使用因為有了更好的版本管理，用戶可以快速查看誰對數(shù)據(jù)文件或列表項做了什么更改，并恢復(fù)數(shù)據(jù)或列表項的舊版本。描述文檔（但不屬于該文檔）的詳細信息（有時稱為元數(shù)據(jù)）也會為該文檔的每個版本存儲。人們可以輕松設(shè)置視圖以跟蹤元數(shù)據(jù)6是如何被更改的。用戶可以將文檔保存為進行大量更改的主要版本，或者保存為進行少量更改（例如修訂排版錯誤）的次要版本。文檔庫所有

11、者可以指定保留多少個舊版本。圖IX 多人協(xié)作更新數(shù)據(jù)文檔3.2環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)的安全性分析身份驗證提供程序是檢驗用戶憑據(jù)的組件。在設(shè)置Internet風(fēng)格的SharePoint身份驗證時，為本系統(tǒng)環(huán)境配置身份驗證提供程序是一項重要的安全決策。同時，本系統(tǒng)支持基于Windows的身份驗證方法，包括識別用戶確切Windows 身份的集成、基本身份驗證和摘要式身份驗證。但是，識別Windows身份不再是唯一的選擇。用戶可以利用多個身份驗證提供程序，例如，內(nèi)部用戶通過Windows身份驗證登錄，而外部用戶通過獨立、可插入的提供程序來登錄。這樣不但利于環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)內(nèi)部信息的保密性，同時也方便了不在內(nèi)

12、部網(wǎng)的部分用戶也能安全地訪問授權(quán)的資源。環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)是基于ASP.NET 2.0構(gòu)建的，而ASP.NET 2.0允許使用可插入身份驗證提供程序3。這樣，用戶就可以使用可配置的目錄來存儲用戶信息，只要存在對應(yīng)成員數(shù)據(jù)存儲的ASP.NET 2.0成員身份提供程序（和可選角色提供程序）。根據(jù)存儲在對應(yīng)的成員身份提供程序machine.config文件中的節(jié)點值，可插入提供程序的憑據(jù)可被散列、加密或以純文本存儲。一些成員身份提供程序可用于本系統(tǒng)，其中一些包括LDAP V3成員身份提供程序，加上SQL Server成員身份提供程序和隨ASP.NET 2.0提供的Active Directory成

13、員身份提供程序?？蓪嵤┑某蓡T身份和角色提供程序不僅限于現(xiàn)有已提供的程序。使用ASP.NET 2.0成員身份體系結(jié)構(gòu)，可以創(chuàng)建一些使用Microsoft Access、Oracle數(shù)據(jù)庫、XML文件甚至純文本文件來存儲成員身份的自定義提供程序。自定義身份驗證提供程序繼承ASP.NET MembershipProvider接口，而后者又繼承ProviderBase類，如下圖所示。圖X .NET成員身份類層次結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)和Office客戶端之間的Web服務(wù)通訊設(shè)計為與 Windows身份一起使用，對于本系統(tǒng)的使用者，最大的優(yōu)勢是Microsoft Office客戶端簡化的互操作性。環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)

14、采用了另一先進的身份驗證機制，就是以ASP.NET 2.0為基礎(chǔ)的基于表單的身份驗證。目前，在同類的信息管理系統(tǒng)中，這只能通過自定義Internet服務(wù)器應(yīng)用程序編程接口（ISAPI）擴展或利用IIS 6.0工具包中的CustomAuth ISAPI擴展來實現(xiàn)。而即使有這些解決方案，它們?nèi)匀恍枰獙糇R別成Windows用戶身份，這樣就限制了基于外圍網(wǎng)絡(luò)的部署?；诒韱蔚纳矸蒡炞C利用可插入身份驗證和角色提供程序，提供了Internet風(fēng)格的安全機制，該機制不限制客戶使用老式的NT登錄提示，用戶可以構(gòu)建一個面向自己需求的自定義登錄過程。為進一步保護身份驗證過程，表單身份驗證Cookie和身份驗證

15、票證都是加密和防篡改的。表單身份提供程序不必駐留本地，實際上可以插入到外部身份管理系統(tǒng)，而該系統(tǒng)轉(zhuǎn)而提供用戶憑據(jù)的驗證功能。此功能被稱為Web單一登錄，它利用HTTP模塊完成外部身份驗證。在此類方案中，用戶可以在環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)與業(yè)務(wù)合作伙伴之間進行身份聯(lián)合，借此，他們便夠使用各自的組織登錄名向我們所實現(xiàn)的環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)進行驗證。3.3環(huán)境監(jiān)測共享信息的檢索分析在環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)中對各種類型的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行了索引。其中包括業(yè)務(wù)線應(yīng)用程序，例如CMS應(yīng)用程序、CRM、開支報告等。過去，這種數(shù)據(jù)在LOB應(yīng)用程序的普通界面上難以訪問，使得大多數(shù)用戶很難發(fā)現(xiàn)和使用這些數(shù)據(jù)。但現(xiàn)在本系統(tǒng)搜索可以從任

16、意LOB應(yīng)用程序檢索數(shù)據(jù)，例如關(guān)系數(shù)據(jù)庫或Lotus Notes數(shù)據(jù)庫，可以通過ADO.NET7或Web服務(wù)進行訪問。這項功能的特別之處在于它不要求寫入自定義代碼。通過“業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)目錄”功能，就可以像訪問任何文檔或網(wǎng)站一樣容易地獲得業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)?！皹I(yè)務(wù)數(shù)據(jù)目錄”功能可以方便地與“搜索中心”所提供的屬性管理和自定義范圍集成。圖XI 信息檢索的篩選本系統(tǒng)提供對擁有特定知識和技能的人員進行搜索的能力。這允許用戶引入并利用組織范圍內(nèi)的員工所擁有的知識，這是消除真空區(qū)的重要一步。搜索結(jié)果可以根據(jù)個人的“社會距離”進行分組，其中“社會距離”是指用戶所在職位（數(shù)據(jù)分析員可能不會想要給機構(gòu)財務(wù)處打電話）與共同關(guān)注點

17、之間的距離。下圖顯示了人員搜索的結(jié)果。圖XII 尋找具有相關(guān)知識的人員3.4實際中的方案應(yīng)用綜合上述，基于協(xié)同模式的環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)可以為環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)中的所有用戶提供優(yōu)秀的信息共享協(xié)作平臺，它承載的四大功能模塊：協(xié)同、交互、檢索、管理，可以有效地提高環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的共享率和利用率，同時增強了員工與員工、領(lǐng)導(dǎo)與員工之間的信息交流，使得整個監(jiān)測的流程更高效。下文將以一實例描述環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)從數(shù)據(jù)共享到結(jié)果輸出的方案應(yīng)用，說明了從獲得環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)之后到數(shù)據(jù)共享再到結(jié)果輸出的整個工作流程。用戶登錄在域中的計算機后，如果需要對共享磁盤上的文件進行瀏覽或者編輯，無需像FTP一樣先下載然后打開、編輯

18、，再進行上傳和覆蓋的煩瑣操作，現(xiàn)在用戶只需要簡單地打開需要操作的文件，當(dāng)修改完畢后直接保存，與平時的操作一樣，新的修改則會自動更新至共享的磁盤內(nèi)，而且此過程是無需使用者做額外的步驟干預(yù)的。如此，便能大大地加快了文件共享的速度，提高了工作效率。圖XIII 在線編輯文檔同樣，如果用戶本地電腦上有文檔需要上傳到共享磁盤，只需要像本地磁盤一樣進行“復(fù)制”、“粘貼”的操作即可。圖XIV 在線復(fù)制和粘貼文檔從環(huán)境監(jiān)測設(shè)備獲取數(shù)據(jù)后，需要錄入環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)并對原始數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的處理，通常，這些信息處理的工作需要多位員工共同完成。以往的信息管理系統(tǒng)中都是采用一種流水線的模式進行這樣的數(shù)據(jù)處理工作的，在本

19、實例中，員工A負責(zé)數(shù)據(jù)錄入，當(dāng)數(shù)據(jù)錄入完成以后，把文檔交付給員工B，進行數(shù)據(jù)分析，員工B完成后，再把文檔交付給員工C進行數(shù)據(jù)校驗的工作，最后由員工D進行數(shù)據(jù)的輸出。對于本環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)，上述的操作可以并行處理，員工A錄入數(shù)據(jù)的同時，員工B可以同步進行數(shù)據(jù)的分析工作，此刻，員工C也可以即使對與分析后的數(shù)據(jù)進行校驗，于此同時，員工D也可以陸續(xù)把結(jié)果數(shù)據(jù)輸出。如此一來，可以把原來需要消耗的時間大大縮短，更高效準(zhǔn)確地完成數(shù)據(jù)分析的任務(wù)。圖XV 在線數(shù)據(jù)分析圖XVI 在線數(shù)據(jù)校驗圖XVII 結(jié)果同步輸出在環(huán)境監(jiān)測信息的數(shù)據(jù)處理過程中，如果需要檢索必要的數(shù)據(jù)，可以利用在環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)中提供的不

20、同程度搜索功能來實現(xiàn)。通過對資料的檢索，可以有效地與現(xiàn)有數(shù)據(jù)的進行對比。圖XVIII 資料檢索對比3 論文總結(jié)開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)協(xié)同模式的環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)，可以從根本上改善目前環(huán)境監(jiān)測工作的辦公效率，提高環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的共享度和實用性。其創(chuàng)新點在于它不僅僅立足于單一的程序開發(fā)，而是一套完整的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用解決方案。本系統(tǒng)完善了環(huán)境監(jiān)測的信息處理體系，特別是在學(xué)術(shù)科研領(lǐng)域中提供了無可比擬的可擴展性。同時，本系統(tǒng)為用戶提供的實時在線數(shù)據(jù)處理和協(xié)同辦公環(huán)境，比起以往流水線式的工作模式有了質(zhì)的飛躍?；诒鞠到y(tǒng)構(gòu)建出的通用架構(gòu)，同時可在多個領(lǐng)域推廣，如科研信息平臺、教務(wù)系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、門戶網(wǎng)站等。凡涉及信息管理的領(lǐng)域，本系統(tǒng)均可隨