灌區(qū)水資源配水及優(yōu)化配置管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)概述

馬錦敏　石文河　孫衛(wèi)強(qiáng)　楊昕

【摘要】本文通過(guò)提供針對(duì)灌區(qū)數(shù)據(jù)中心規(guī)劃、架構(gòu)設(shè)計(jì)、建設(shè)實(shí)施全方位的服務(wù)，為灌區(qū)提供由內(nèi)到外統(tǒng)一的數(shù)據(jù)架構(gòu)平臺(tái)服務(wù)，數(shù)據(jù)集成平臺(tái)將改變數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)模式單一、重復(fù)建設(shè)、各自為陣的信息孤島狀態(tài)，解決傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心不斷上升的基礎(chǔ)架構(gòu)成本、維護(hù)成本、能源需求，以及資源交付速度慢、系統(tǒng)建設(shè)周期長(zhǎng)，業(yè)務(wù)彈性差等諸多問(wèn)題，滿足灌區(qū)業(yè)務(wù)策略、業(yè)務(wù)發(fā)展的需要，提高灌區(qū)管理效率，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)水資源優(yōu)化調(diào)度。

【關(guān)鍵詞】灌區(qū)；優(yōu)化配置；數(shù)據(jù)中心

1、總體設(shè)計(jì)原則

灌區(qū)管理局?jǐn)?shù)據(jù)中心建設(shè)包括數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)資源、數(shù)據(jù)交換服務(wù)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理等核心內(nèi)容，該數(shù)據(jù)中心一方面是灌區(qū)管理局信息化的信息資源中心，另一方面是作各應(yīng)用系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和集成的一個(gè)基礎(chǔ)公共平臺(tái)。為了確保這一系統(tǒng)的可靠性、安全性和系統(tǒng)的擴(kuò)展性，本文在進(jìn)行數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)時(shí)遵循了如下原則：

1）成熟性與先進(jìn)性

不僅要保證具有先進(jìn)性，而且要保證技術(shù)方向的正確性。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器等硬件設(shè)備方面以及應(yīng)用系統(tǒng)方面，采取當(dāng)今國(guó)際上成熟、主流并領(lǐng)先的產(chǎn)品和技術(shù)。

2）安全性和可靠性

關(guān)鍵設(shè)備或設(shè)備核心部件全部設(shè)計(jì)了集群方式、或雙機(jī)熱備冗余方式，系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)上，能夠避免單點(diǎn)故障導(dǎo)致系統(tǒng)整體或重要功能的喪失。

3）實(shí)用性和擴(kuò)展性

數(shù)據(jù)中心的建設(shè)既要充分體現(xiàn)現(xiàn)階段業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，充分利用現(xiàn)有資源，合理配置系統(tǒng)軟硬件；又要著眼建成后實(shí)際的使用與未來(lái)技術(shù)發(fā)展方向，具有良好的擴(kuò)充能力，能夠滿足業(yè)務(wù)近期、中期甚至長(zhǎng)期時(shí)間范圍數(shù)據(jù)快速增長(zhǎng)的需要。。

4）標(biāo)準(zhǔn)性和開(kāi)放性

在實(shí)施過(guò)程中，盡可能遵循通用的國(guó)際或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，各組成部分之間有良好的兼容性。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，也便于系統(tǒng)的升級(jí)和移植或運(yùn)行其他應(yīng)用軟件。

2、數(shù)據(jù)中心總體架構(gòu)

數(shù)據(jù)中心建設(shè)是數(shù)據(jù)建設(shè)的核心，灌區(qū)管理局的數(shù)據(jù)中心整體主要包括七個(gè)方面內(nèi)容：基礎(chǔ)設(shè)施、信息資源、數(shù)據(jù)管理、應(yīng)用系統(tǒng)、運(yùn)維管理體系、安全防護(hù)體系和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。總體架構(gòu)圖如下：

灌區(qū)管理局的數(shù)據(jù)建設(shè)將“以各類(lèi)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型為核心，以數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為基礎(chǔ)，以應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)為手段，以運(yùn)維管理為支撐，以安全防護(hù)為保障”，著重建設(shè)具備“高可用性、高應(yīng)用頻率和效率、高度集中共享和高度可管理性”的數(shù)據(jù)中心。

3、數(shù)據(jù)體系架構(gòu)

下圖3-1是對(duì)灌區(qū)管理局?jǐn)?shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)體系架構(gòu)的設(shè)計(jì)，其中數(shù)據(jù)體系建設(shè)是核心內(nèi)容，。

灌區(qū)管理局?jǐn)?shù)據(jù)體系架構(gòu)分為四個(gè)層次一個(gè)支持體系：數(shù)據(jù)資源層、數(shù)據(jù)處理層、數(shù)據(jù)加工存貯層以及數(shù)據(jù)集成層，支持體系是信息資源標(biāo)準(zhǔn)體系。

4、信息資源標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)

4.1 信息資源標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)原則

信息資源標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)首先應(yīng)參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行編碼，保持與行業(yè)一致的基礎(chǔ)代碼標(biāo)準(zhǔn)，以滿足行業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)交換和共享的需要；同時(shí)，還要建立灌區(qū)管理局內(nèi)部自己的基礎(chǔ)代碼標(biāo)準(zhǔn)體系，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)管理局內(nèi)部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合。信息資源標(biāo)準(zhǔn)體系要體現(xiàn)科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、合理化，建立信息資源標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)滿足以下原則：

1）實(shí)用性：對(duì)于基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)必須嚴(yán)格采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；

2）唯一性：在分類(lèi)編碼標(biāo)準(zhǔn)中，每一個(gè)編碼對(duì)象僅應(yīng)有一個(gè)代碼，一個(gè)代碼只唯一表示一個(gè)編碼對(duì)象。

3）簡(jiǎn)明性：編碼結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，長(zhǎng)度應(yīng)盡量簡(jiǎn)短。

4）可擴(kuò)充性：在標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗔?，使?biāo)準(zhǔn)有良好的延展性。

4.2 信息資源標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)

信息資源標(biāo)準(zhǔn)體系是數(shù)據(jù)中心總體架構(gòu)中的基礎(chǔ)部分，關(guān)系著數(shù)據(jù)的完整性、規(guī)范性和一致性，決定著行業(yè)數(shù)據(jù)中心建設(shè)的質(zhì)量與效果。所有進(jìn)入數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)應(yīng)符合相應(yīng)的信息資源標(biāo)準(zhǔn)。

信息資源標(biāo)準(zhǔn)體系主要包括行業(yè)數(shù)據(jù)元標(biāo)準(zhǔn)、信息分類(lèi)及編碼標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)等。信息資源標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)圖4-1如下：

4.3 信息資源庫(kù)建設(shè)

4.3.1 信息資源的內(nèi)容架構(gòu)

根據(jù)目前灌區(qū)管理局及其下屬管理站信息化情況，信息資源庫(kù)內(nèi)容主要由以下構(gòu)成：信息資源庫(kù)主要有財(cái)務(wù)、人力資源、設(shè)備設(shè)施資產(chǎn)、生產(chǎn)信息、工程建設(shè)、安全信息、空間信息庫(kù)以及決策支持類(lèi)信息。

其數(shù)據(jù)來(lái)源主要是來(lái)灌區(qū)管理局及其下屬管理站的應(yīng)用系統(tǒng)或數(shù)據(jù)中心。這些信息資源庫(kù)建設(shè)是指從數(shù)據(jù)的采集開(kāi)始，經(jīng)由錄入、處理、解釋、轉(zhuǎn)換、審核、傳輸、加載、應(yīng)用、質(zhì)量跟蹤控制、維護(hù)、歸檔入庫(kù)的全過(guò)程。信息資源庫(kù)的建設(shè)需要建立數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)規(guī)范、數(shù)據(jù)共享和交換機(jī)制。

4.3.2 信息資源的數(shù)據(jù)模型

1 設(shè)計(jì)思路

數(shù)據(jù)模型是信息資源的使用和存貯的體現(xiàn)，是數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系的重要實(shí)現(xiàn)途徑，為了解決和避免灌區(qū)管理局的現(xiàn)在或未來(lái)縱向應(yīng)用可能導(dǎo)致的信息孤島，本文采用面向主題領(lǐng)域統(tǒng)一建模的方式。

2 模型架構(gòu)

模型架構(gòu)分為兩個(gè)層次，根據(jù)信息獨(dú)立性和通用性，建立相對(duì)獨(dú)立而又具有通用性的基礎(chǔ)公用數(shù)據(jù)模型：空間數(shù)據(jù)模型、防汛基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模型、主數(shù)據(jù)模型；根據(jù)不同的業(yè)務(wù)領(lǐng)域建立完整性一體化數(shù)據(jù)模型：面向生產(chǎn)管理、財(cái)務(wù)/支撐管理、項(xiàng)目管理，這些模型的建立是在業(yè)務(wù)領(lǐng)域進(jìn)行業(yè)務(wù)建模后，為保障業(yè)務(wù)信息化整體性，并集成基礎(chǔ)公用數(shù)據(jù)模型而形成的。

經(jīng)過(guò)整體模型的設(shè)計(jì)后各個(gè)主題模型可為業(yè)務(wù)領(lǐng)域中中所有應(yīng)用功能的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)，能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、二維圖形、三維圖形以及其他非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)一體化，實(shí)現(xiàn)灌區(qū)管理局所有信息資源的一致描述和互連。

5、數(shù)據(jù)集成平臺(tái)建設(shè)

5.1 數(shù)據(jù)集成平臺(tái)設(shè)計(jì)目標(biāo)

數(shù)據(jù)集成體系是水務(wù)行業(yè)統(tǒng)一的、具有一致性和可擴(kuò)展性的數(shù)據(jù)交換及服務(wù)共享平臺(tái)，滿足灌區(qū)管理局及其下屬管理站二級(jí)數(shù)據(jù)交換和服務(wù)共享，以及各級(jí)單位（盈江灌區(qū)管理局等）橫向應(yīng)用系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換和信息共享需求。

因此，數(shù)據(jù)交換體系的建設(shè)目標(biāo)，就是基于數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)元標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)灌區(qū)管理局內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換平臺(tái)，該平臺(tái)必須達(dá)到以下目標(biāo)：

基于方案規(guī)劃的總體設(shè)計(jì)思路“統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一平臺(tái)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)、統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)”的要求，建設(shè)灌區(qū)管理局的統(tǒng)一數(shù)據(jù)集成服務(wù)體系。

滿足灌區(qū)管理局與下屬分中心的數(shù)據(jù)交換需求

滿足灌區(qū)管理局內(nèi)部多應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換與信息共享

滿足灌區(qū)管理局與其它政府機(jī)關(guān)的數(shù)據(jù)交換需求

5.2 數(shù)據(jù)集成平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

5.3 數(shù)據(jù)集成平臺(tái)設(shè)計(jì)方法

5.3.1 以SOA為核心的設(shè)計(jì)方法

數(shù)據(jù)集成平臺(tái)采用基于ESB總線的產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)。未來(lái)擴(kuò)展時(shí)，新系統(tǒng)可通過(guò)服務(wù)的方式納入到ESB總線中統(tǒng)一進(jìn)行管理，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的平滑升級(jí)。

基于可擴(kuò)展的以服務(wù)為核心的系統(tǒng)架構(gòu)具有以下優(yōu)勢(shì)：

業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì)

服務(wù)使流程更精確并帶來(lái)業(yè)務(wù)的靈活性；

可以迅速創(chuàng)建業(yè)務(wù)流程和復(fù)合的應(yīng)用程序，以便響應(yīng)市場(chǎng)變化；

使用服務(wù)來(lái)改善客戶(hù)服務(wù)，而不必?fù)?dān)心底層復(fù)雜的 IT 基礎(chǔ)架構(gòu)；

IT優(yōu)勢(shì)

借助安全、易管理的集成環(huán)境，成為響應(yīng)能力更強(qiáng)的 IT組織；

通過(guò)使用預(yù)裝的、可重復(fù)使用的服務(wù)構(gòu)建模塊，縮短開(kāi)發(fā)和部署周期；

使用通用服務(wù)來(lái)降低復(fù)雜性和維護(hù)成本；

是增強(qiáng)而不是替換現(xiàn)有的 IT 系統(tǒng)；

5.3.2 基于J2EE多層分布式架構(gòu)

平臺(tái)在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，采用先進(jìn)的、基于J2EE技術(shù)路線的三層/多層分布式應(yīng)用體系架構(gòu)，以保障系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性和穩(wěn)定性。

5.3.3 數(shù)據(jù)集成平臺(tái)總體架構(gòu)

數(shù)據(jù)集成平臺(tái)在縱向考慮灌區(qū)管理局與下級(jí)分中心進(jìn)行二級(jí)交換。

數(shù)據(jù)交換考慮到需要雙向傳輸，在系統(tǒng)架構(gòu)上采用服務(wù)器-服務(wù)器結(jié)構(gòu)，各下級(jí)分中心的數(shù)據(jù)集成服務(wù)器節(jié)點(diǎn)通過(guò)與單位內(nèi)業(yè)務(wù)系統(tǒng)接口獲取業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)，發(fā)送給灌區(qū)管理局集成平臺(tái)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，由該節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析和校驗(yàn)后將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)匯總到數(shù)據(jù)中心。

5.4 數(shù)據(jù)集成平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

5.4.1 功能架構(gòu)