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1、数字化城市垃圾管理云平台（垃圾云）建设方案 佛山市卡邦环保科技 2012年6月25日目录1.项目概述31.1.项目背景31.2.项目目31.3.项目范围41.4.设计原则41.4.1.科学性原则41.4.2.可靠性原则41.4.3.安全性原则41.4.4.经济性原则42.系统总体设计52.1.三层结构功能描述52.2.模型-视图-控制（MVC ）体系结构62.3.基于组件设计72.4.基于RBAC模型权限管理72.5.ETL数据抽取83.系统总体架构94.系统功能描述104.1.固废垃圾管理模块10生活垃圾管理模块10建筑垃圾管理模块10园林垃圾管理模块11医疗、工业垃圾管理模块114.2.餐
2、厨垃圾管理模块114.3.实时处理监视模块115.机房TI设备配置设计原则及方案126.实施计划177.配置及费用要求181. 项目概述1.1. 项目背景为配合佛山市三年提升计划，在佛山市禅城区张槎街道政府主导下，佛山市卡邦环保科技运作新型生活垃处理模式扎根张槎，以云计算与物联网为基础垃圾分类实名制及垃圾流向全程监控体系张槎街道各镇街住宅小区、工业园区、产业集聚区、餐饮区等实现城市垃圾从源头就地无害化、资源化、减量化、产业化、社会化、信息化处理，最终向“垃圾零填埋”理想目标迈进垃圾管理道路，张槎街道从2011年开始，从生活垃圾处理着手，系统思考、科学实践、将垃圾管理现代化事业稳步推进。为推动张
3、槎街道产业升级，推动城市升级做出巨大努力。纵观佛山周围标兵及追兵，不缺少资金，就缺少创意，不缺少技术，就缺少设计，再加上中国市场模仿高效性，使我们不得不产生强烈危机感。因此，抓紧时间，突破障碍，迅速扩展，以先发优势使佛山本土优质环保企业占据这一领域标准制订权与话语权，以新型垃圾管理模式带动佛山城市文明卫生形象提升，需要市政府宏观统筹与政策支撑。1.2. 项目目对推动食品安全管理，以信息技术手段全程监控垃圾流向、规范垃圾产业运作，实现从垃圾到资源无缝对接，从源头上杜绝了地沟油产生，杜绝了收买佬违法行为，杜绝了垃圾回收站违规运作问题改善城市环境卫生餐厨垃圾统购统运，垃圾分类后就近资源化处理，最大程
4、度减少垃圾运输过程中二次污染、大幅减少垃圾填埋空间甚至实现零填埋、避免垃圾焚烧过程产生空气与环境污染。垃圾信息化管理能大幅减轻政府财政负担，对推动张槎街道产业升级，推动城市升级有着重要意义。这个建立于系统观基础上垃圾管理模式符合国家环保部周生贤部长提出“代价小、效益好、排放低、可持续”发展道路。1.3. 项目范围城市垃圾云平台将利用云计算、物联网、RFID、3G无线网络通信等技术应用于城市生活垃圾中固废垃圾、餐厨垃圾、建筑垃圾、园林垃圾、医疗垃圾、工业垃圾从源头就地无害化、资源化、减量化、产业化、社会化、信息化处理，最终使张槎街道各镇街住宅小区、工业园区、产业集聚区、餐饮区等最终实现向“垃圾零
5、填埋”理想目标迈进垃圾管理道路。1.4. 设计原则1.4.1. 科学性原则整个城市垃圾云平台设计都经过充分论证，对网络传输、应用、处理与资料管理都进行细致分析，系统每个环节都不会出现明显瓶颈。提供充足网络带宽，尤其保障具有足够传输能力，保证数据快速、稳定、持续传输与处理。1.4.2. 可靠性原则由于城市垃圾云平台需要保证长时间不停运行，因此，城市垃圾云平台均采用容错与集群设计，在城市垃圾云平台集成了故障功能与恢复功能，能够在城市垃圾云平台发生故障时快速恢复，提高整体系统可用性与可靠性，确保整体系统正常运行以满足系统不间断运行需要。1.4.3. 安全性原则城市垃圾云平台应该具备有效可信安全保密机
6、制，防止未经授权访问，防范非法侵入。1.4.4. 经济性原则城市垃圾云平台具有优异性能价格比，运行成本相宜经济，适合在公共场所进行大规模部署。2. 系统总体设计2.1. 三层结构功能描述采用组件框架为企业应用开发提供一个轻量级解决方案。该解决方案包括:基于依赖注入核心机制，基于AOP 声明式事务管理及多种持久层技术整合，以及优秀MVC 框架等。组件框架为应用程序表现层、业务逻辑层及数据持久层都提供了极好解决方案，因为框架 提供不仅仅是一种框架，而且提供了一种企业应用开发规范。组件框架是实际开发抽象，其提供模板设计大大简化了应用开发。组件框架系列Template 将通用步碟以优雅方式完成，留给开
7、发者仅仅是及特定应用相关部分，从而大大提高企业应用开发效率。组件框架支持对业务对象管理，能将应用各层对象焊接在一起，甚至这些对象无须是标准对象。AOPORMWebDAOContextMVCCoren 组件核心模块：组件架构中最为基础、重要模块。它提供了IoC容器，即依赖注入。其中，BeanFactory是最为重要概念，对理解IoC与ApplicationContext起到了重要作用。n 组件 AOP模块：实现了AOP联盟中定义AOP编程实现。如提供拦截器实现事务管理。用它来提供非管理环境下申明方式事务、安全等服务。n 组件 Context模块：直接位于组件核心模块之上。组件上下文模块除了继承组
8、件核心模块功能外还添加了用于资源绑定、事件移植、资源装载以及装载上下文等功能。这对于Web应用与J2EE应用十分有效。n 组件 Web模块：提供面向Web应用集成功能。n 组件 DAO模块：提供了JDBC抽象层，使得开发者不用再去编写同RDBMS交互、非业务功能JDBC代码。而且DAO模块还能够分析RDBMS厂商专有SQL错误代码。同时能够提供编程方式与声明方式控制事务。n 组件 ORM模块：为当前流行O/R Mapping技术提供集成。借助于组件框架提供简单事务声明，开发者能够很容易实现对O/R Mapping中操作事务控制。n 组件 Web MVC模块：提供MVC实现，清晰划分了Web应用
9、中涉及到各项内容。2.2. 模型-视图-控制（MVC ）体系结构模型-视图-控制结构是交互式应用程序广泛使用一种体系结构。它有效地在存储与展示数据对象中区分功能模块以降低它们之间连接度，这种体系结构将传统输入、处理与输入模型转化为图形显示用户交互模型。MVC 体系结构具有三个层面：模型（Model）、视图(View) 与控制(Controller)，每个层面有其各自功能作用，MVC 体系结构如下：MVC 体系结构图模型层负责表达与访问商业数据，执行商业逻辑与操作。也就是说，这一层就是现实生活中功能软件模拟；在模型层变化时候，它将通知视图层并提供后者访问自身状态能力，同时控制层也可以访问其功能函
10、数以完成相关任务。视图层负责显示模型层内容。它从模型层取得数据并指定这些数据如何被显示出来。在模型层变化时候，它将自动更新。另外视图层也会将用户输入传送给控制器。控制层负责定义应用程序行为。它可以分派用户请求并选择恰当视图以用于显示，同时它也可以解释用户输入并将它们映射为模型层可执行操作；在一个图形界面中，常见用户输入包括点击按钮与菜单选择。控制层可以基于用户交互与模型层操作结果来选择下一个可以显示视图，一个应用程序通常会基于一组相关功能设定一个控制层模块，甚至一些应用程序会根据不同用户类型具有不同控制层设定，这主要是由于不同用户视图交互与选择也是不同。在模型层、视图层与控制层之间划分责任可以
11、减少代码重复度，并使应用程序维护起来更简单。同时由于数据与商务逻辑分开，在新数据源加入与数据显示变化时候，数据处理也会变得更简单。2.3. 基于组件设计组件结构是一个分布式计算框架，它将可再使用面向对象组件同一个健康可靠实施环境结合起来，以提交多应用协作.应用程序可以松散业务组件构造。这些业务组件可以各自独立安装与升级。其关系优势在于能够紧密集成或插入所选第三方产品组件。用户可以获得那些组件集合以满足他们特定与独特维修，调度，与采购需求。公司业务组件通过适当定义接口反映业务程序与业务目标，业务组件也支持组件对象模式（COM），因此可以同许多提供COM 接口到它们目标模式应用程序集成，业务组件是
12、组件结构重要部分。它们通过预先定义与一致接口，提供专用业务功能作为压缩软件产品。通过这种方式它们给出了对任何封装在应用中过程与业务规则访问，而无需考虑后续实施。此外，业务组件提供了确认模式与警告，以便用户在尽可能早阶段捕捉错误。没有用户接口组件是业务组件一部分。2.4. 基于RBAC模型权限管理RBAC（RBAC Model，Role-based Access Model）模型基本思想是将访问许可权分配给一定角色，用户通过饰演不同角色获得角色所拥有访问许可权。这是因为在很多实际应用中，用户并不是可以访问客体信息资源所有者（这些信息属于企业或公司），这样话，访问控制应该基于员工职务而不是基于员工
13、在哪个组或是谁信息所有者，即访问控制是由各个用户在部门中所担任角色来确定，例如，一个学校可以有教工、教师、学生与其他管理人员等角色。RBAC从控制主体角度出发，根据管理中相对稳定职权与责任来划分角色，将访问权限及角色相联系，这点及传统MAC与DAC将权限直接授予用户方式不同；通过给用户分配合适角色，让用户及访问权限相联系。角色成为访问控制中访问主体与受控对象之间一座桥梁。基于角色访问控制方法是目前公认解决大型企业统一资源访问控制有效方法。其显著两大特征是：1.减小授权管理复杂性，降低管理开销；2.灵活地支持企业安全策略，并对企业变化有很大伸缩性。标准RBAC模型由4个部件模型组成，这4个部件模
14、型分别是基本模型RBAC0（Core RBAC）、角色分级模型RBAC1（Hierarchal RBAC）、角色限制模型RBAC2（Constraint RBAC）与统一模型RBAC3（Combines RBAC）1。RBAC0模型如图所示。2.5. ETL数据抽取ETL定义 ETL分别是“Extract”、“ Transform” 、“Load”三个单词首字母缩写也就是“抽取”、“转换”、“装载”，但我们日常往往简称其为数据抽取。ETL是BI/DW（商务智能/数据仓库）核心与灵魂，按照统一规则集成并提高数据价值，是负责完成数据从数据源向目标数据仓库转化过程，是实施数据仓库重要步骤。ETL包含
15、了三方面，首先是“抽取”：将数据从各种原始业务系统中读取出来，这是所有工作前提。其次“转换”：按照预先设计好规则将抽取得数据进行转换，使本来异构数据格式能统一起来。最后“装载”：将转换完数据按计划增量或全部导入到数据仓库中。ETL作用整个BI/DW系统由三大部分组成：数据集成、数据仓库与数据集市、多维数据分析。通常，商务智能运作所依靠信息系统是一个由传统系统、不兼容数据源、数据库及应用所共同构成复杂数据集合，各个部分之间不能彼此交流。从这个层面看：目前运行应用系统是用户花费了很大精力与财力构建、不可替代系统，特别是系统数据。而新建商务智能系统目就是要通过数据分析来辅助用户决策，恰恰这些数据来源
16、、格式不一样，导致了系统实施、数据整合难度。此时，非常希望有一个全面解决方案来解决用户困境，解决数据一致性及集成化问题，使用户能够从已有传统环境及平台中采集数据，并利用一个单一解决方案对其进行高效转换。这个解决方案就是ETL。 ETL是BI/DW核心与灵魂，按照统一规则集成并提高数据价值，是负责完成数据从数据源向目标数据仓库转化过程，是实施数据仓库重要步骤。3. 系统总体架构4. 系统功能描述4.1. 固废垃圾管理模块固废垃圾分可回收目录、有害废品目录等，城市垃圾云平台会通过卡邦业务支撑系统，利用终端系统对垃圾投放市民、单位实时在线记录数据，并根据垃圾投放时间、种类、数量进行实时跟踪、管理、分
17、析，实现垃圾信息化、数字化、智能化。4.1.1. 生活垃圾管理模块生活垃圾管理模块主要针对张槎街道各镇街小区居民生活垃圾（如：报纸、废瓶、铁皮等）进行分类管理，居民通过安装在小区内固废智能回收终端，实现生活垃圾固废垃圾回收工作，通过终端可以清楚记录居民投放信息，包括投放人员、投放时间、投放位置、投放垃圾数量、种类并记录投放时间及数量等。该管理模块会根据投放相关信息进行数据采集与分析，实现小区生活垃圾智能化、信息化管理；模块记录信息主要包括：垃圾产生单位或居民、投放时间、投放位置、投放种类（例如：报纸、废瓶、铁皮等）、投放数量、分拣绿房子位置、最终垃圾分配资源化专业公司；4.1.2. 建筑垃圾管
18、理模块建筑垃圾管理模块主要是针对张槎街道内小区建筑垃圾、厂房建筑垃圾进行信息化跟踪管理，通过无线采集终端，清晰、实时地对建筑垃圾产生者、源头输出时间、跟踪运输路径、最终流向实现数字化管理。 模块记录信息包括：建筑垃圾产生者、源头收集时间、收集数量、收集地点、运输路径、后端专业处理公司；4.1.3. 园林垃圾管理模块园林垃圾管理模块主要是针对张槎街道内小区绿化植物垃圾、市政道路垃圾进行信息化跟踪管理，通过无线采集终端，清晰、实时地对园林垃圾产生者、源头输出时间、跟踪运输路径、最终流向实现数字化管理。 模块记录信息包括：园林垃圾源头收集时间、收集数量、收集地点、运输路径、后端专业处理公司；4.1.
19、4. 医疗、工业垃圾管理模块医疗垃圾与工业有害垃圾可以根据医疗、工业垃圾管理模块利用终端设备对垃圾投放过程进行详细记录，垃圾产生单位位置，追踪垃圾运输车辆路线以及最后处理地点。模块记录信息包括：医疗、工业垃圾源头收集时间、收集数量、收集地点、运输路径、后端专业处理公司；4.2. 餐厨垃圾管理模块餐厨垃圾管理模块需通过餐厨处理数字化一体处理机配合实现餐厨垃圾数字化管理，工作人员可以利用手持终端实时记录餐厨垃圾产生单位垃圾收集信息、运输信息、处理信息等，餐厨处理数字化一体处理机会通过3G无线网络，上传处理垃圾数据,由餐厨垃圾通过生物分解后产生有机初肥到最终有机初肥提供给蚯蚓食物，甚至油水分离后，油
20、脂最终流向有资质处理公司作生物柴油、工业涂料、肥皂等资源化利用，都将通过模块全程数字化跟踪管理。模块记录信息包括：餐厨产生单位、餐厨垃圾收集时间、地点、质量、运输流向、绿房子处理站地点，餐厨处理数字化一体处理机处理该单位餐厨垃圾油水量、残渣量、油水分离之后油脂量、每个绿房子产生初肥量、最终蚯蚓投放蚯蚓肥时间等；4.3. 实时处理监视模块城市垃圾云技术服务平台增加了实时处理监视模块，实时处理监视模块将通过实时、动态监视城市垃圾情况介绍（数量、时间、对象、油脂产量、初肥产量等）进行数字化分析，信息化处理。可以利用GPS智能系统显示产生单位位置，追踪垃圾运输车辆路线，实现图像化、可视化跟踪分析。5.
21、 机房TI设备配置设计原则及方案本次项目建设满足以下几项基本原则：实用性：在满足要求基础上，充分考虑现有设备、未来发展与节省投资三个因素。安全性：杜绝各种安全问题，包括：病毒，木马，蠕虫及黑客攻击等安全问题，保护操作系统与应用系统安全。可靠性：系统设计要有效避免单点故障，在设备选择与关键设备互联时，应提供充分冗余备份，一方面最大限度地减少故障可能性，另一方面要保证系统能在最短时间内修复。成熟与先进性：设备选择等方面应采用国际上先进同时又是成熟、实用技术与主流品牌。高可用性：在较高可靠性与可用性前提下，保证系统正常运行，关键设备做到实时备份与自动故障切换。规范性：系统设计所采用技术与设备应符合国
22、际标准、国家标准与业界标准，为系统扩展升级、及其他系统互联提供良好基础。开放性与标准化：在设计时，要求提供开放性好、标准化程度高技术方案；设备各种接口满足开放与标准化原则。可扩充与扩展化：所有系统设备不但满足当前需要，并在扩充模块后能够满足可预见未来需求，保证建设完成后系统在向新技术升级时，能保护现有投资。可管理性：整个系统设备应易于管理，易于维护，易学，易用，便于进行系统配置，在安全性、系统性能等方面很好监视与控制，方便进行远程管理与故障诊断。第一阶段将以WEB服务作为核心，进行服务器配置。出于安全性能考虑操作系统取用Linux核心。服务器取用世界知名品牌IBM，进行双机热备方案，托管于政府
23、制定机房之内，考虑到设备托管在政府机房情况，因托管于现有机房，土建、机房环境、消防，灾备等条件上已经存在并符合规范，只需考虑设备购置。根据以上情况提出如下设备方案：1. 网络接入路由器AR22XX系列企业路由器采用多核CPU与无阻塞交换架构，产品性能业界领先，充分满足企业及分支机构网络多元化扩展与不断增长业务需求。l 使用多核CPU，提高数据、语音并发处 理能力，为大容量业务全方位部署创造条件l 无阻塞交换，单槽位总线带宽最大可达10GE，业务转发无瓶颈l 协议管理、业务处理、数据交换独立分布处理，性能更高，业务更可靠l 路由交换一体化，跨板卡交换效率高，配置维护灵活简单l 板卡热插拔，电源、
24、风扇等关键硬件冗余设计，保证业务安全稳定备选设备如下：AR2240性能参数：l 转发性能：1.5Mpps（标准性能）、3Mpps（增强性能）l 固定接口：3*GE（2* Combo）l 插槽：4*SIC + 2*WSIC + 2*XSICl USB2.0接口：2l 外形尺寸（WxDxH）：442mmx470mmx88.1mm防火墙：网络安全状况不断恶化，越来越多基于各项应用与业务深层次网络安全问题困扰着用户。恶意入侵、钓鱼网站、木马程序以及P2P泛滥等网络安全问题，导致企业网络效率低下，业务安全受到严重威胁。华为赛门铁克科技长期致力于为用户提供全面网络安全解决方案，拥有业界最强网络协议分析团队
25、以及最全协议知识库，针对各种网络协议安全威胁有着深入分析与理解，可以为用户提供应对各种网络安全威胁技术支撑。USG5000系列统一安全网关是华为赛门铁克公司推出新一代统一安全网关，能够为用户提供防火墙、VPN、IPS、反病毒、URL过滤等多项领先安全功能，提供全方位网络系统安全防护，保障网络系统高效运行。性能参数如下：l FW吞吐率： 3Gl 每秒新建连接数： 5万/秒l 最大并发连接数： 200万l 最大支持连接数： 1万l 安全功能： 状态检测包过滤，虚拟专用网（VPN），虚拟防火墙，网络地址转换（NAT），P2P流控，攻击防范，入侵防御，病毒检测等功能l 保修一年。2. UPS不间断电源
26、取用SANTAK C3KS 长延时在线式UPS配备一小时容量电池，峰值功率3kVA，双转换在线式，单相输入，单相输出不间断电源设备。产品具有高效率与高可靠性，为您设备提供可靠、优质交流电源。城堡系列13kVAUPS体积小巧，方便客户使用，特别适合金融、电信、政府、交通、制造、教育等用户基础设备。3. 服务器数据存储方面使用RAID 0+1阵列: 也被称为RAID 10标准，实际是将RAID 0与RAID 1标准结合产物，在连续地以位或字节为单位分割数据并且并行读/写多个磁盘同时，为每一块磁盘作磁盘镜像进行冗余。它优点是同时拥有RAID 0超凡速度与RAID 1数据高可靠性，但是CPU占用率同样
27、也更高，而且磁盘利用率比较低。服务器方面取用2个备选方案：l IBM System x3650 M3（机柜式）IBM System x3650 M3为您任务关键型应用程序提供出色性能。它采用节能型设计，可在一个易于维护与管理可扩展 2 U 封装中支持更多内核、内存与数据容量。凭借更高计算能力功耗比与最新英特尔 至强 处理器，您可以在维持速度与可用性同时降低成本。x3650 M3 提供灵活可扩展设计以及升级至 16 个硬盘驱动器或固态驱动器与 192 GB 内存简便途径。全面系统管理工具（如高级诊断工具）、电缆管理托架以及从单点控制资源能力，使其易于部署、集成、维护与管理。外形:2U 机架式服务
28、器。CPU:2 个四核英特尔至强处理器E5620 2.4GHz(12MB 三级缓存，最高支持1333MHz 内存频率,5.86 GT/s QPI), 可扩展至2 个处理器。内存:16GB(4x4GB) 1.35V DDR3 RDIMM 内存，高达18 个内存插槽(每处理器配置9 个内存插槽)。I/O:4 个PCI-Express x8 二代插槽；4 个x8 插槽通过可选扩展卡可转换为2 个x16 插槽；通过可选扩展卡支持PCI-X。硬盘:配置四个300GB 热插拔SAS 10000 转硬盘, 最多支持16 个英寸热插拔硬盘托架；标配8 个，通过选件扩展至16 个。网络:集成双口千兆以太网，支持
29、网络唤醒、网络卸载引擎（TOE）等网络高级特性。光驱:SATA 超薄DVDRW 刻录光驱。电源:2 个460W 热插拔冗余电源。阵列:ServeRAID M5015 阵列卡，支持RAID 0、1、1+0、5其他:集成IMM, 可选Virtual Media Key 用于远程呈现支持，光通路诊断面板(对处理器、VRM、内存、硬盘驱动器、电源及风扇关键部分故障进行快速诊断)。4. 机柜采用图腾42U 工业标准服务器网络机柜尺寸规格:高2000mm*宽600mm*深1000mm,三个层板,4 个顶部散热风扇,1 个6 位PDU 电源6. 实施计划第一阶段1、固废垃圾管理模块（生活垃圾管理模块）2、餐
30、厨垃圾管理模块项目分项时间工作日备注配置机房机房选址、装修建设-网络接入-硬件配套-城市垃圾云计算服平台配置系统安装-系统调试-系统试运行-系统正式上线-第二阶段3、固废垃圾管理模块（建筑垃圾管理模块，园林垃圾管理模块，医疗、工业垃圾管理模块）4、实时处理监视模块城市垃圾云计算服平台配置系统安装安装GPS系统在每一台垃圾运输车辆。系统调试系统试运行系统正式上线7. 配置及费用要求项目分项价格备注硬件配置路由器15，400元含安装、调试费防火墙24，750元含安装、调试费Web服务器32，450元含安装、调试费备份服务器32，450元含安装、调试费机柜3，520元含安装、调试费UPS6，820元含安装、调试费软件系统配置双机软件18，150元含安装、调试费Oracle数据库4，500元含安装、调试费操作系统（Linux）含安装、调试费垃圾云平台98，000元含安装、调试费网络配置10兆光纤0服务维护费包括维护费、安装费、调试费0元首年免费，首年过后，每年万.RFID读写设备3万/套*4套=12万含安装、调试费、系统接入费用合计356，040元大写：叁拾伍万陆千零肆十元正第 21 页