基于“云計算”的常州市水利信息資源整合研究

沈筱飛 孫 峰

（1.常州市城市防洪工程建設(shè)處，江蘇 常州 213000；2.常州市河道湖泊管理處，江蘇 常州 213000）

近年來，我國水利信息化投入非常巨大，尤其在“十二五”期間，水利信息化得到了長足的發(fā)展。伴隨著水利信息化在常州的快速發(fā)展，各級水利相關(guān)的信息系統(tǒng)產(chǎn)生了巨量的水利相關(guān)的信息和數(shù)據(jù)，這些信息和數(shù)據(jù)雖然在水利發(fā)展、決策、管理以及服務(wù)方面發(fā)揮了巨大的作用，但這些數(shù)據(jù)從根本上還未形成可進一步利用的資源。由于受到水利信息化發(fā)展水平、模式以及整個水利的管理體制、區(qū)域差異、技術(shù)應用和信息化環(huán)境的影響，現(xiàn)階段還無法實現(xiàn)水利信息資源的有效集成、整合和共享。研究如何面向常州水利應用，構(gòu)建常州水利信息資源的整合模式具有重要的實踐意義。

1 水利信息化發(fā)展及問題分析

雖然水利信息化在近幾年投入巨大，從國家到地方都非常重視水利信息化，但由于各種原因，目前水利信息化進程尚存在一些普遍性問題。

1.1 信息平臺割裂、整合困難

各級水利部門（國家、省、市、縣）都建設(shè)有各自不同類型的系統(tǒng)平臺，不同的水利信息化項目建立的平臺系統(tǒng)相對獨立，很難實現(xiàn)其信息資源的互聯(lián)互通，由此帶來了硬件資源的浪費。如：業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不一致、信息采集方式不同、業(yè)務(wù)需求不同、數(shù)據(jù)存儲格式不同等，導致部門間的信息資源共享困難；另外，還存在因數(shù)據(jù)分散、信息采集和匯聚機制不統(tǒng)一影響區(qū)縣、部門間信息互聯(lián)互通等問題。

1.2 信息化投入軟硬件不均

水利信息化建設(shè)和發(fā)展中，注重硬件設(shè)施的建設(shè)，忽視軟件系統(tǒng)建設(shè)及信息資源建設(shè)，軟件（含信息資源）建設(shè)投入占比低于1/3，且因硬件基礎(chǔ)設(shè)施投入盲目追求高配置而導致了資源閑置浪費。此外，信息化建設(shè)中容易忽視系統(tǒng)建成后的運行和維護，且缺乏相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員進行維護和管理，導致較多系統(tǒng)癱瘓或廢棄。

1.3 無法應對大數(shù)據(jù)的處理、存儲及分析

傳統(tǒng)水利信息資源管理模式無法適應數(shù)據(jù)量大、運算處理能力和存儲要求高的現(xiàn)狀，故基于“云計算”的水利信息平臺建設(shè)已經(jīng)勢在必行。另外，水利信息資源是水利政務(wù)、業(yè)務(wù)資源開發(fā)利用的基礎(chǔ)，但目前對于水利相關(guān)信息資源的開發(fā)和利用尚無相關(guān)的標準和手段，使得大量的水利相關(guān)的信息資源已成為一種累贅，不僅占用了存儲空間，也帶來了大量的數(shù)據(jù)維護工作。只有引入水利“云計算”平臺以及水利的大數(shù)據(jù)分析平臺，才能更好地開發(fā)利用資源。

1.4 水利信息安全問題突出

水利信息化一方面帶來了管理和服務(wù)能力的提升，但大量的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的存在，同樣也帶來了相關(guān)保密數(shù)據(jù)的管理難題。水利數(shù)據(jù)資源可分為不同的密級，如果無法較好地實現(xiàn)數(shù)據(jù)權(quán)限和資源分配的管理，極易導致數(shù)據(jù)泄密事故。特別是在多部門、多地域協(xié)同工作過程中，對于涉及較多工作人員及多種類型的網(wǎng)絡(luò)傳輸，則需要以更高的安全等級和更嚴密的系統(tǒng)設(shè)計來保障信息安全。

常州水利數(shù)據(jù)不僅涉及長江、太湖等流域，也包含運河、城市河道，甚至農(nóng)村的每一條河道和每一座泵站，必須通過信息資源的整合和處理，才能解決以上的共性問題。

2 基于“云計算”水利信息平臺優(yōu)勢及特點

云計算是在分布式計算、并行計算和網(wǎng)格計算等技術(shù)上發(fā)展起來的新的計算服務(wù)模式。在該模式下，終端用戶可根據(jù)業(yè)務(wù)不同的需求來選擇硬件資源、平臺或者軟件資源等不同的計算服務(wù)級別，而無需考慮云端的運算能力、存儲能力、負載能力，所有工作都交由云端來完成，通過這種計算模式，可以大幅提高資源的利用率［1］，實現(xiàn)管理的低成本高效率。將云計算技術(shù)引入水利信息資源的整合中，能夠最大限度地實現(xiàn)水利信息資源共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，從而有效解決信息重復采集、信息分散、信息共享不足、基礎(chǔ)設(shè)施重復建設(shè)、系統(tǒng)互聯(lián)互通不暢等一系列難題。

2.1 信息資源共享

云計算環(huán)境為分布在不同地域、部門的水利相關(guān)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)提供了公用平臺，雖然這些水利數(shù)據(jù)存儲和分布存在較大的差異，但通過構(gòu)建水利“云平臺”可以有效將分散的、異構(gòu)的水利信息系統(tǒng)信息資源集成［2］，從功能和業(yè)務(wù)兩個角度進行邏輯整合，以此促進“孤立”的信息系統(tǒng)之間的高效共享和數(shù)據(jù)交換，消除“信息孤島”現(xiàn)象。通過建立統(tǒng)一的水利“云平臺”，可進一步提升水利公共平臺的服務(wù)能力。

2.2 低成本高效率

云計算技術(shù)通過虛擬化技術(shù)，統(tǒng)一配置硬軟件資源，實現(xiàn)資源的動態(tài)分配，突破了傳統(tǒng)信息系統(tǒng)的開發(fā)模式。而通過云平臺進行計算資源的負載分配，改善了硬件資源利用率低下的狀況，大大提高了資源利用效率。同時，通過云平臺統(tǒng)一對計算資源和軟件資源進行管理和配置，能夠使上層應用更專注于業(yè)務(wù)邏輯，有效減少了信息資源的管理維護成本。

2.3 信息安全增強

云計算技術(shù)通過虛擬化、分布式技術(shù)，能夠向用戶提供冗余度高、容錯性強以及故障率低的服務(wù)保障機制［3］。在硬件上，能夠?qū)崿F(xiàn)故障動態(tài)遷移，以實現(xiàn)服務(wù)連續(xù)性；在資源存儲上，通過冗余存儲備份策略實現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全性；在軟件服務(wù)上，能夠提供連續(xù)的服務(wù)來保證服務(wù)的可靠性；在安全上，能通過完整的權(quán)限控制策略保證數(shù)據(jù)和信息的訪問安全［4］，降低水利信息整合利用過程中的安全風險。

3 常州市水利信息資源整合

3.1 技術(shù)路線

水利信息資源的整合過程是由水利信息資源建設(shè)、水利信息資源整合及管理、水利信息資源服務(wù)與利用、資源更新和資源再利用構(gòu)成的一個循環(huán)過程。水利信息資源整合是常州市水利信息資源開發(fā)利用的核心，通過對常州水利政務(wù)、業(yè)務(wù)中的各項資源進行合理配置并優(yōu)化，從而可實現(xiàn)信息資源的最優(yōu)化使用。

3.1.1 整合的框架模型

水利信息資源整合的框架由水利信息資源、水利基礎(chǔ)業(yè)務(wù)和水利應用服務(wù)三個方面組成，如圖1 所示。

圖1 常州市水利信息資源整合框架

水利信息資源包括常州水利政務(wù)、業(yè)務(wù)過程產(chǎn)生的各類結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化以及非結(jié)構(gòu)化信息，其中包含了常州水利信息化過程中所產(chǎn)生的各類實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)等，其整合主要從信息所涉及的范圍進行；基礎(chǔ)業(yè)務(wù)的整合主要是從常州水利政務(wù)、業(yè)務(wù)等過程進行；應用服務(wù)的整合是從水利信息資源利用的深度和效率進行，通過對水利相關(guān)信息的采集、組織、處理、存儲、利用等過程進行整合，從而提升常州水利信息資源應用服務(wù)質(zhì)量和效率［5］。這三個方面的整合包含了水利信息資源整合中的內(nèi)容、層次與服務(wù)，通過信息資源整合可完成對常州水利信息資源的高效化利用、專業(yè)化應用、集約化服務(wù)。

圖2 常州市水利信息資源“云服務(wù)”模型

3.1.2 常州市水利信息資源層次管理模型

結(jié)合上文中的框架模型，對常州水利信息資源進行分層次管理。將常州市水利信息資源管理層次分為：基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層、數(shù)據(jù)資源服務(wù)層、平臺服務(wù)層、應用服務(wù)層。其中，基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層是指水利信息化所需相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施，包括存儲、計算和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；數(shù)據(jù)資源服務(wù)層則包含了從“數(shù)據(jù)”和“信息”角度描述水利活動中涉及到的所有政務(wù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；平臺服務(wù)層包含通用應用服務(wù)和通用基礎(chǔ)服務(wù)兩個方面，并對通用應用服務(wù)和基礎(chǔ)服務(wù)進行整合；應用服務(wù)層則體現(xiàn)水利活動中的核心業(yè)務(wù)活動，是對信息、知識進行加工和利用的過程，并面向常州水利信息資源的各類用戶提供水利信息資源的獲取和交互。

3.2 基于“云計算”整合的資源框架

3.2.1 常州水利“云服務(wù)”模型架構(gòu)結(jié)合概念框架，構(gòu)建基于“云計算”的常州市水利信息資源模型，如圖2 所示?；诓煌乃畔①Y源管理層次，對相應的信息資源進行整合［6］，形成了面向基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)服務(wù)、平臺服務(wù)和應用服務(wù)搭建的四個平臺，分別對應水利信息資源中硬件基礎(chǔ)設(shè)施、軟件基礎(chǔ)設(shè)施、信息和服務(wù)。

3.2.2 基于“云計算”的常州市水利信息資源整合平臺構(gòu)建

搭建常州市水利信息資源“云計算平臺”，實質(zhì)上就是對常州市相應的水利信息資源進行整合的過程，具體包括基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)服務(wù)、平臺服務(wù)和應用服務(wù)四個平臺的搭建。

基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)服務(wù)屬于支撐平臺。其中，基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)包括計算池、存儲池、網(wǎng)絡(luò)池三個方面，為云平臺提供計算服務(wù)、存儲服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。數(shù)據(jù)服務(wù)包含水利信息化結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)服務(wù)，包含數(shù)據(jù)標準、存儲、共享交換、加工和管理等服務(wù)。

平臺服務(wù)由兩部分通用服務(wù)完成：通用應用服務(wù)包括用戶管理、統(tǒng)一授權(quán)、內(nèi)容管理、智能報表、電子表單、即時通訊、開發(fā)組件、技術(shù)組件、流媒體服務(wù)及視頻轉(zhuǎn)碼；通用基礎(chǔ)服務(wù)則包括安全認證、流程控制、統(tǒng)一消息、目錄服務(wù)、PGIS、高速服務(wù)框架、分布式文件系統(tǒng)、分布式計算、搜索引擎以及推薦引擎等服務(wù)［7］。

應用服務(wù)主要面向水利政務(wù)［8］、業(yè)務(wù)等特定的業(yè)務(wù)功能搭建，包含水雨情分析、防汛調(diào)度、防汛預警、云會商、水利工程管理、水資源管理、水政執(zhí)法、移動應用服務(wù)等各類業(yè)務(wù)。

3.2.3 常州市水利信息資源“云平臺”提供服務(wù)

根據(jù)水利相關(guān)用戶的級別、權(quán)限，水利“云平臺”提供四種類型服務(wù)：基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)（Infrastructure as a Service，IaaS）、數(shù)據(jù)服務(wù)（Data as a Service，DaaS）、平臺服務(wù)（Platform asa Service，PaaS）和軟件服務(wù)（Software as a Service，SaaS）。

IaaS 對應了水利信息化的基礎(chǔ)設(shè)施層，從水利信息化硬件資源角度出發(fā)，將網(wǎng)絡(luò)、存儲和服務(wù)器等基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)資源提供。常州相關(guān)水利部門在搭建自身應用時，通過水利專網(wǎng)可以快速地從“云平臺”中獲取所需的基礎(chǔ)設(shè)施資源［9］。如：服務(wù)器資源、存儲資源、網(wǎng)絡(luò)帶寬等，可以專注于自身業(yè)務(wù)系統(tǒng)的開發(fā)應用，無需關(guān)注物理技術(shù)。DaaS 是繼IaaS、PaaS、SaaS 之后又一個新的服務(wù)概念，包含數(shù)據(jù)的采集、治理與標準化、聚合及服務(wù)等幾個方面。

PaaS 對應水利信息化的數(shù)據(jù)資源層，該服務(wù)為用戶提供水利業(yè)務(wù)系統(tǒng)運行所需的軟件資源（系統(tǒng)平臺、軟件開發(fā)環(huán)境以及各類數(shù)據(jù)存儲平臺等），用戶可以通過服務(wù)提供方的接口，直接開發(fā)、部署水利業(yè)務(wù)應用［10］。PaaS 服務(wù)讓水利信息化更專注于應用，從而進一步提升系統(tǒng)服務(wù)的穩(wěn)定性。

SaaS 對應水利信息化的資源整合層、業(yè)務(wù)應用層和公共服務(wù)層。SaaS 直接面向應用層，將水利應用整合處理后，按照服務(wù)的形式向用戶發(fā)布，用戶可以直接通過網(wǎng)絡(luò)或接口使用水利應用服務(wù)，有效減少不同部門的重復開發(fā)，降低系統(tǒng)維護和升級費用。另外，SaaS 服務(wù)的提供使得水利應用服務(wù)遵循統(tǒng)一的標準和接口，從而提升了政務(wù)和業(yè)務(wù)服務(wù)的效率和便捷性。

常州市水利“云平臺”通過所提供的四種服務(wù)模式，整合了常州市水利建設(shè)、管理和服務(wù)中的基礎(chǔ)資源、數(shù)據(jù)資源、平臺資源和應用資源，并且實現(xiàn)了以服務(wù)的形式對外發(fā)布。平臺能滿足不同部門或者公眾等不同用戶的需求，最大限度地提高水利信息資源的利用效率和便捷性，從而為常州水利信息資源的進一步整合和共享提供保證，促進水利事業(yè)快速、高效和穩(wěn)步發(fā)展。

4 結(jié)語

云計算是將各類分散的軟硬件資源匯聚整合，然后通過服務(wù)的形式提供給用戶，實現(xiàn)整合運作、集約發(fā)展、標準化建設(shè)。利用水利云，實現(xiàn)常州市水利信息資源的整合和共享，并將信息資源轉(zhuǎn)化為信息服務(wù)［11］，提供給各部門、公眾和特定的組織用戶，可實現(xiàn)服務(wù)增值和信息資源的高效率低成本開發(fā)利用。

［1］牛力.政務(wù)信息資源“云服務(wù)”整合模式研究［J］.情報雜志，2013（01）：160-163，149.

［2］胡四一.全面貫徹落實中央一號文件加快推進水利信息化新發(fā)展——在全國水利信息化工作會議上的講話［J］.水利信息化，2012（01）：1-6.

［3］劉慶濤，崔瑞玲，耿丁蕤.水利信息云建設(shè)初探［J］.水利信息化，2012（02）：5-9.

［4］吳恒清，錢名開.以水利信息化帶動水利現(xiàn)代化對策探討［J］.水利信息化，2012（02）：16-19.

［5］羅軍剛.面向水利應用集成的水利信息門戶的研究與應用［D］.西安理工大學，2006.

［6］朱長征，基于資源整合的郵政物流發(fā)展對策研究［J］.商場現(xiàn)代化，2007（29）：146-147.

［7］吳蘇琴.基于計算機技術(shù)的水利工程管理信息化系統(tǒng)研究［D］.西安理工大學，2010.

［8］張李蓀，徐俊，孫文萍.開發(fā)利用好水利信息資源為水利信息化打下堅實基礎(chǔ)［J］.中國勘察設(shè)計，2008（01）：53-56.

［9］朱永琪，邢波.威海市水利信息資源的集成整合與共享［J］.山東水利，2009（Z1）：100-101.

［10］劉仲剛，陳輝，黃章羽，陸明.云技術(shù)在水利地理信息服務(wù)平臺建設(shè)中的應用［J］.水利信息化，2014（02）：15-19，35.

［11］高錫榮，陶波，杜茂康，單玲玲.農(nóng)村信息資源整合模型及解決方案研究［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學，2014（09）：2224-2228.