天津水務(wù)信息資源整合的技術(shù)方法

田 源 ，蔡 杰 ，竇國峰

（1.天津市水務(wù)局信息管理中心，天津 300074）2.海委龍網(wǎng)科技有限公司，天津 300051）

0 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)和社會的快速發(fā)展，對水利行業(yè)行政和業(yè)務(wù)管理水平的要求越來越高，對水利業(yè)務(wù)應(yīng)用中的綜合分析、決策支撐能力的需求越來越強(qiáng)，對水利信息化資源整合的需要越來越迫切，加快推進(jìn)水利信息化資源整合與共享，是水利信息化工作面臨的重要任務(wù)[1]。水利部為此頒發(fā)了《加快推進(jìn)水利信息化資源整合與共享的指導(dǎo)意見》，據(jù)此，各委辦局及地方各省都開展了切實(shí)可行的地方性水利信息資源的整合工作，長委、黃委和海委，以及上海、北京等地積極先行地進(jìn)行了高效的資源整合工作，天津水務(wù)局在此方面也做了一定積極有效的工作。

1 現(xiàn)狀分析

到目前為止，天津水利信息廣域網(wǎng)已初具規(guī)模，經(jīng)過多年來的積累，網(wǎng)上信息應(yīng)用資源量也在逐漸增大，逐步形成了各自的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，如防汛、節(jié)水、水文、供水、工程和排水管理等專用業(yè)務(wù)，還包括財務(wù)管理、辦公系統(tǒng)和文件共享等常用業(yè)務(wù)，這些信息系統(tǒng)是天津水務(wù)信息資源的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)資源共享的資源條件?，F(xiàn)存的主要問題是，各業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的重要成果不能集中展現(xiàn)，不能對使用者提供高效的信息支持，各個系統(tǒng)獨(dú)立授權(quán)，用戶權(quán)限管理混亂，使用者密碼眾多，對系統(tǒng)管理和使用人員造成了極大的不便。

現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)的現(xiàn)狀存在以下特點(diǎn)：

1）分布式部署

各應(yīng)用系統(tǒng)分布在天津市水務(wù)局及所屬各單位，這些系統(tǒng)大多由各家單位自主開發(fā)，部署在各自的服務(wù)器上，并且由各自負(fù)責(zé)系統(tǒng)維護(hù)，呈現(xiàn)出分布式部署的特點(diǎn)。

2）開發(fā)語言多樣化

現(xiàn)有的應(yīng)用系統(tǒng)中存在 java，.NET 等多種開發(fā)語言和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。

3）數(shù)據(jù)源分散

由于應(yīng)用系統(tǒng)由各單位自主開發(fā)、維護(hù)，數(shù)據(jù)源分布在各自的數(shù)據(jù)服務(wù)器上，因此具有數(shù)據(jù)源分散的特點(diǎn)。

4）數(shù)據(jù)類型多樣化

由信息系統(tǒng)現(xiàn)狀分析可知，信息類別可以分為基本、業(yè)務(wù)、政務(wù)、黨務(wù)和資料等 5 大信息類，其中核心的業(yè)務(wù)信息類又可細(xì)分為防汛、供排水、節(jié)水、防潮、水質(zhì)、工程管理、科研、農(nóng)田水利、南水北調(diào)等 9 大類，可見各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)類型呈現(xiàn)出多樣化的特點(diǎn)。

針對這類具備這些特點(diǎn)的系統(tǒng)集成案例，在整合現(xiàn)有資源的前提下，采用基于企業(yè)級服務(wù)總線（ESB）和數(shù)據(jù)訪問中間件技術(shù)構(gòu)建公共服務(wù)平臺的架構(gòu)體系，是解決此類整合問題的最佳解決途徑。

2 資源整合總體結(jié)構(gòu)

應(yīng)用 ESB 構(gòu)建的信息系統(tǒng)集成平臺，將來自于不同的操作系統(tǒng)、開發(fā)平臺、數(shù)據(jù)庫的各類資源及應(yīng)用系統(tǒng)，集成在 1 個高效、智能化的統(tǒng)一平臺上，提供 1 個跨越多種分散的、內(nèi)部和外部的信息處理過程的集成紐帶，把這些信息整合到一起。系統(tǒng)平臺基于 J2EE 的 B/S 架構(gòu)構(gòu)建，采用先進(jìn)的技術(shù)分層設(shè)計，從系統(tǒng)構(gòu)成的業(yè)務(wù)邏輯元素入手，把系統(tǒng)從上層至底層分為門戶、應(yīng)用、服務(wù)、數(shù)據(jù)等 4 個層次。這個技術(shù)架構(gòu)集中體現(xiàn)了，以“數(shù)據(jù)層”為基礎(chǔ)，以“服務(wù)層”為依托，以“應(yīng)用層”為核心，通過門戶層，全面為天津市水務(wù)局各層次用戶提供高品質(zhì)的個性化服務(wù)。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

2.1 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層包括現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫和新建的公共信息數(shù)據(jù)庫。已建系統(tǒng)保持原有的數(shù)據(jù)庫訪問方式，新開發(fā)的系統(tǒng)通過公共服務(wù)平臺獲取數(shù)據(jù)。

2.2 服務(wù)層

服務(wù)層根據(jù)各業(yè)務(wù)應(yīng)用需要的數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)訪問接口，通過統(tǒng)一的資源訪問接口實(shí)現(xiàn)后臺分布的、異構(gòu)的資源的接入，形成統(tǒng)一的資源視圖，向業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。服務(wù)層包括數(shù)據(jù)交換共享和應(yīng)用支撐 2 個部分。

2.3 應(yīng)用層

應(yīng)用層按業(yè)務(wù)分主要指 5 大信息類。應(yīng)用層利用下層提供的各種規(guī)范的資源接口形成各種資源服務(wù)，有效地展現(xiàn)在門戶系統(tǒng)頁面中。

2.4 門戶層

門戶層是天津水利信息資源共享各種數(shù)據(jù)信息集中展示的窗口，為用戶提供統(tǒng)一的信息訪問渠道。

3 資源整合方式

根據(jù)已有業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析，業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的整合可采用以下 2 種方式：

1）二次開發(fā)，例如，利用現(xiàn)有的天津市防汛水情會商系統(tǒng)中的雨情簡報模塊，在此基礎(chǔ)上開發(fā)雨情簡報查詢等功能。

2）在充分利用現(xiàn)有信息資源的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)，如雨水情、防潮和供水等信息。

通過二次開發(fā)進(jìn)行整合的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)仍保持其訪問數(shù)據(jù)的方式，重新開發(fā)的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)將通過開發(fā)的公共服務(wù)平臺訪問各自的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫。為了保證不影響現(xiàn)有業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的正常運(yùn)行，將不對現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫進(jìn)行處理和調(diào)整，而是建立 1 個公共信息數(shù)據(jù)庫，存儲共享及輔助信息等數(shù)據(jù)。

4 公共服務(wù)平臺建設(shè)

通過建設(shè)公共服務(wù)平臺，可以使各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)得到充分共享。公共服務(wù)平臺運(yùn)行在數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)應(yīng)用之間，統(tǒng)一向業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換、共享及用戶信息等服務(wù)，把防汛、供水、防潮等數(shù)據(jù)庫中的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)按照用戶的要求進(jìn)行分類和轉(zhuǎn)換等操作后，以記錄集的方式返回給當(dāng)前業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)再進(jìn)行頁面整理，使用友好的界面展示在天津水利信息資源聚合型服務(wù)門戶中。公共服務(wù)平臺主要包括數(shù)據(jù)交換共享服務(wù)和應(yīng)用支撐 2 個部分，基于 ESB（企業(yè)服務(wù)總線）的技術(shù)架構(gòu)體系結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。

圖2 基于 ESB 的技術(shù)架構(gòu)示意圖

4.1 數(shù)據(jù)交換共享服務(wù)

數(shù)據(jù)交換共享服務(wù)是公共服務(wù)平臺為各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫建立的信息共享交換機(jī)制及向業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供訪問數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)接口，是數(shù)據(jù)庫的保護(hù)殼，也是數(shù)據(jù)的提供窗口，為各數(shù)據(jù)庫使用者提供數(shù)據(jù)存取接口[2]。

各應(yīng)用（包括業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，數(shù)據(jù)提供者、要求者）只是作為數(shù)據(jù)庫的 1 個用戶，數(shù)據(jù)共享服務(wù)通過相應(yīng)的權(quán)限配置文件為其提供數(shù)據(jù)集，即每個應(yīng)用只能看到其權(quán)限允許的 1 個數(shù)據(jù)集，而不是整個數(shù)據(jù)庫。

在數(shù)據(jù)交換共享服務(wù)保護(hù)下的數(shù)據(jù)庫只有提供數(shù)據(jù)的義務(wù)，不提供業(yè)務(wù)邏輯，避免數(shù)據(jù)庫因業(yè)務(wù)的增加或變化而不斷地擴(kuò)充。同時，可以使業(yè)務(wù)邏輯分配到應(yīng)用程序中，達(dá)到分散壓力點(diǎn)，減輕數(shù)據(jù)庫運(yùn)行壓力的作用。

采用數(shù)據(jù)訪問中間件和 ESB 構(gòu)建數(shù)據(jù)交換共享平臺，數(shù)據(jù)交換共享平臺負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的抽取和轉(zhuǎn)換，并將其按標(biāo)準(zhǔn)封裝成 Web 服務(wù)，最后由各應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)用 Web 服務(wù)，在信息資源共享門戶上集中展現(xiàn)。數(shù)據(jù)交換共享服務(wù)的功能主要體現(xiàn)在以下 3 方面：

1）數(shù)據(jù)抽取服務(wù)

通過數(shù)據(jù)訪問中間件，可以方便地獲得數(shù)據(jù)庫中某部分關(guān)鍵數(shù)據(jù)的 1 個查詢結(jié)果集。例如，查詢某單位的科研成果數(shù)據(jù)。

2）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)

可以根據(jù)系統(tǒng)的需要把數(shù)據(jù)庫中的某類數(shù)據(jù)進(jìn)行類型格式轉(zhuǎn)換。如日期、字符串等格式變換。

3）數(shù)據(jù)信息共享服務(wù)

數(shù)據(jù)交換共享平臺負(fù)責(zé)管理各個按標(biāo)準(zhǔn)封裝的Web 服務(wù)和接口，供各應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)用，從而實(shí)現(xiàn)資源共享。

通過構(gòu)建運(yùn)行于不同地域?qū)哟蔚臄?shù)據(jù)匯集設(shè)施與軟件，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)入庫前的分類綜合、格式轉(zhuǎn)換等，并構(gòu)造支持?jǐn)?shù)據(jù)分布與傳輸?shù)墓芾硐到y(tǒng)，保障系統(tǒng)信息分散冗余存儲規(guī)則的實(shí)現(xiàn)及數(shù)據(jù)的一致性。一方面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)匯集功能，另一方面實(shí)現(xiàn)協(xié)議支持功能。

4.2 應(yīng)用支撐服務(wù)

應(yīng)用支撐服務(wù)的功能主要體現(xiàn)在信息資源共享需要的統(tǒng)一用戶管理、信息發(fā)布和查詢檢索、頁面?zhèn)€性化定制、安全授權(quán)等方面。

5 數(shù)據(jù)庫建設(shè)

5.1 數(shù)據(jù)庫建設(shè)策略

為滿足天津水利信息資源共享的需要，可采取以下數(shù)據(jù)庫建設(shè)策略：

1）以不影響現(xiàn)有業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)為原則，對現(xiàn)存系統(tǒng)的各類數(shù)據(jù)庫都不進(jìn)行調(diào)整，保持現(xiàn)在的運(yùn)行狀態(tài)（包括運(yùn)行的服務(wù)器、庫表結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫類型等）；

2）新建公共信息數(shù)據(jù)庫，用于保存共享的數(shù)據(jù)，以及內(nèi)容、欄目、系統(tǒng)管理等各類輔助數(shù)據(jù)；

3）天津水利信息資源聚合型服務(wù)門戶通過公共服務(wù)平臺可直接調(diào)用雨水情、水質(zhì)、防潮、工程管理、氣象數(shù)據(jù)等重要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫；

4）各數(shù)據(jù)庫由不同的行政部門自行維護(hù)，通過數(shù)據(jù)復(fù)制及同步和實(shí)時綜合信息匯總，在公共信息數(shù)據(jù)庫中建立重要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的副本，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性遵循“誰采集誰負(fù)責(zé)”的規(guī)則。

5.2 公共信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)

公共信息數(shù)據(jù)庫包含的數(shù)據(jù)類別及其與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫和公共服務(wù)平臺之間的關(guān)系如圖 3 所示。

圖3 各類數(shù)據(jù)庫及其與公共服務(wù)平臺的關(guān)系圖

5.2.1 共享信息庫

共享信息庫主要保存各類共享的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)主要通過數(shù)據(jù)庫同步技術(shù)從各業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中獲取。在信息查詢時，可以采用二次檢索的方式，即先從應(yīng)用系統(tǒng)中查詢，如果由于網(wǎng)絡(luò)不通等原因不能查詢到數(shù)據(jù)，則從公共信息庫中查詢，這樣能避免因網(wǎng)絡(luò)不通等故障造成不能查詢到需要的數(shù)據(jù)的狀況發(fā)生[3]。

5.2.2 輔助庫

輔助庫主要保存內(nèi)容、權(quán)限、欄目、系統(tǒng)管理等各類輔助數(shù)據(jù)。

6 結(jié)語

水利信息化資源的整合與共享程度，是衡量一個單位信息化水平，乃至業(yè)務(wù)工作與管理水平的重要標(biāo)志，根據(jù)不同的具體資源現(xiàn)狀和發(fā)展規(guī)劃要求，會有不同的整合信息資源的技術(shù)及管理性方法，可操作性、有效性是評價方法優(yōu)劣的最好標(biāo)準(zhǔn)。通過對天津水務(wù)局網(wǎng)上現(xiàn)有應(yīng)用信息資源現(xiàn)狀分析，提出整合現(xiàn)有信息資源的技術(shù)方法，同時以此為基礎(chǔ)構(gòu)建天津水務(wù)資源應(yīng)用綜合平臺整體架構(gòu)，并對綜合信息資源的數(shù)據(jù)庫支撐系統(tǒng)做以規(guī)范。

[1]水利部. 加快推進(jìn)水利信息化資源整合與共享的指導(dǎo)意見[S]. 北京：水利部，2008: 3.

[2]姜丹. 信息論[M]. 北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2004: 57.

[3]Hector Garcia-Molina, Jeffrey D.Ullman, Jennifer Widom.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)全書[M]. 岳麗華，楊冬青，龔育昌，等譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003: 163.