淮安區(qū)防汛防旱指揮系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王龍寶，陶飛飛，呂 鑫，余 霖，韋明倫

（河海大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院，江蘇 南京 210098）

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淮安區(qū)防汛防旱指揮系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王龍寶，陶飛飛，呂 鑫，余 霖，韋明倫

（河海大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院，江蘇 南京 210098）

摘 要：針對(duì)淮安區(qū)防汛防旱信息系化建設(shè)中存在的問(wèn)題，合理整合淮安市已建成的信息化資源，通過(guò)淮安市水利局私有云實(shí)現(xiàn)資源整合與數(shù)據(jù)共享，給出已建云平臺(tái)的實(shí)施方案。采用 Java EE 相關(guān)技術(shù)，構(gòu)建靈活的系統(tǒng)中間層，最終實(shí)現(xiàn)淮安區(qū)原始辦公形式向高效信息化辦公形式的轉(zhuǎn)變和 GIS 地圖預(yù)警，提供防汛防旱參考解決方案，大大提高淮安區(qū)水利局日常辦公效率，加速淮安區(qū)信息化建設(shè)的步伐。

關(guān)鍵詞：防汛防旱；信息化；私有云；中間層；Java EE；效率

0　引言

近年來(lái)，我國(guó)在防汛信息化建設(shè)方面做了大量的基礎(chǔ)工作。張永進(jìn)等［1］開(kāi)發(fā)了不同級(jí)別的基于現(xiàn)代信息技術(shù)的防汛決策支持系統(tǒng)，建立了防汛決策系統(tǒng)的總體框架、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了 AAF 中間件框架、水利信息門(mén)戶(hù)的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了 WRAF 中間件開(kāi)發(fā)平臺(tái)和核心示范系統(tǒng)。吳常清等［2］認(rèn)為私有云的使用可提高企業(yè)的硬件資源利用率，降低企業(yè)的成本，除此之外，還能提高企業(yè)數(shù)據(jù)的安全性和服務(wù)的可靠性。姜毅［3］等提出私有云平臺(tái)的構(gòu)建可以采用研究機(jī)構(gòu)自行開(kāi)發(fā)、商業(yè)解決方案和使用開(kāi)源解決方案 3 種模式。沈筱飛等［4］提出了基于云細(xì)算的信息資源整合方案，構(gòu)建了水利信息資源集成模型。馮彥清等［5］提出將 OpenStack 中間件部署在OpenStack 基礎(chǔ)設(shè)施之上并向上層提供服務(wù)。周力峰［6］指出以云計(jì)算為核心的新技術(shù)應(yīng)用將會(huì)有助于提高水利科研核心競(jìng)爭(zhēng)力。上述研究對(duì)我國(guó)防汛抗旱信息化、現(xiàn)代化和全面提高我國(guó)防汛抗旱決策能力和水平起到了巨大的推進(jìn)作用。

國(guó)家防汛抗旱指揮系統(tǒng)一期工程投入運(yùn)行，取得了顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益［7］，淮安市防汛防旱指揮部辦公室根據(jù)汛情及時(shí)制定防洪調(diào)度方案［8-9］，建設(shè)了具有高可用性及擴(kuò)展性的私有云（IaaS）平臺(tái)并投運(yùn)了一批防汛防旱業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。但是在以淮安市為中心的其他區(qū)縣，從目前的建設(shè)與使用情況來(lái)看，防汛防旱業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)仍存在很多問(wèn)題。特別是淮安區(qū)，由于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施缺乏，導(dǎo)致防汛抗旱信息化建設(shè)緩慢。為加快淮安區(qū)信息化建設(shè)的步伐，提高防汛抗旱指揮決策和業(yè)務(wù)工作的現(xiàn)代化水平，應(yīng)在充分繼承淮安市水利局私有云（IaaS）相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出可以提供及時(shí)、全面、準(zhǔn)確的防汛動(dòng)態(tài)信息指揮系統(tǒng)［10-13］，使防汛受益最大化，充分提高辦公效益。

針對(duì)水利信息化建設(shè)中所面對(duì)的問(wèn)題，采用Java EE 相關(guān)技術(shù)，構(gòu)建靈活的系統(tǒng)中間層，最終實(shí)現(xiàn)淮安區(qū)原始辦公形式向高效信息化辦公形式的轉(zhuǎn)變和 GIS 地圖預(yù)警，給出基于私有云的防汛防旱參考解決方案。

1　建設(shè)目標(biāo)

淮安區(qū)防汛防旱應(yīng)急指揮系統(tǒng)的建設(shè)既要滿(mǎn)足自身的要求，又要實(shí)現(xiàn)與上層系統(tǒng)的互聯(lián)與共享。具體要求如下：

1）實(shí)現(xiàn)淮安區(qū)與淮安市水利局網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。

2）依托于淮安市 IaaS 云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)淮安區(qū)與淮安市水利局基礎(chǔ)設(shè)施與水文數(shù)據(jù)共享。

3）根據(jù)水利部頒發(fā)的或省制定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)字典建立淮安區(qū)本地特色的淮安區(qū)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，保存淮安區(qū)日常水雨情、水位監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)并作好數(shù)據(jù)安全工作。

4）在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)地圖預(yù)警、地圖查詢(xún)、水雨情查詢(xún)與上報(bào)、用戶(hù)個(gè)人信息管理、報(bào)表生成等日常辦公功能，替代下線(xiàn)溝通上報(bào)數(shù)據(jù)的工作方式。

5）實(shí)現(xiàn)淮安區(qū)系統(tǒng)與淮安市防汛防旱系統(tǒng)部分功能模塊的無(wú)縫對(duì)接。

2　總體設(shè)計(jì)

在淮安市水利局，建立了一個(gè)基于 CloudStack的私有云［14］（IaaS），可以快速、輕松地在現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施上提供彈性云服務(wù)，且市水利局具有一個(gè)設(shè)施完備、功能齊全的市級(jí)防汛防旱指揮系統(tǒng)?？紤]到淮安區(qū)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施不足的情況，將淮安區(qū)防汛防旱指揮系統(tǒng)部署在淮安市水利局的私有云（IaaS）云平臺(tái)之上，從而淮安區(qū)無(wú)需獨(dú)自購(gòu)買(mǎi)計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備。此外還可以實(shí)現(xiàn)資源共享，減少重復(fù)開(kāi)發(fā)。根據(jù)淮安區(qū)信息多來(lái)源、多類(lèi)型的特點(diǎn)，以及業(yè)務(wù)中對(duì)多源信息的集成分析與服務(wù)共享需求，在構(gòu)建淮安區(qū)系統(tǒng)中，在無(wú)縫繼承網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)施、平臺(tái)軟件的基礎(chǔ)上，基于 Java EE 平臺(tái)［14］，采用B/S 架構(gòu)，采用多層體系結(jié)構(gòu)，構(gòu)建平臺(tái)的整體框架，將淮安區(qū)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成一個(gè)集數(shù)據(jù)整合、管理、分析、上報(bào)和預(yù)警于一身的具有良好擴(kuò)展性的辦公平臺(tái)。一方面為信息的采集、傳輸、整合提供功能完備的綜合信息采集平臺(tái)。另一方面，利用 GIS 技術(shù)［2］，實(shí)現(xiàn)淮安區(qū)各重要河段、抽水站的預(yù)警功能。最后，將淮安區(qū)一些原有遺產(chǎn)系統(tǒng)無(wú)縫接入防汛防旱指揮系統(tǒng)中，形成一個(gè)具有健全功能的信息化系統(tǒng)。

遵循設(shè)計(jì)思想，參照國(guó)家防汛抗旱指揮系統(tǒng)二期工程中系統(tǒng)集成與整合總體框架的分層設(shè)計(jì)方法，也符合江蘇省防汛防旱指揮系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南。防汛防旱指揮系統(tǒng)總體框架自下至上分為基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用服務(wù)層和應(yīng)用層等 4 個(gè)層次，總體框架如圖 1 所示。

其中基礎(chǔ)設(shè)施依托于淮安市水利局云平臺(tái)，由淮安區(qū)向淮安市水利局申請(qǐng)淮安區(qū)防汛系統(tǒng)所需硬件資源，創(chuàng)建虛擬機(jī)。通過(guò)水利內(nèi)網(wǎng)將系統(tǒng)部署在淮安水利云平臺(tái)之上。

圖1　系統(tǒng)總體架構(gòu)

考慮到淮安區(qū)信息來(lái)源廣泛、數(shù)據(jù)類(lèi)型繁多等特點(diǎn)，數(shù)據(jù)層集成了多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，主要包括：

1）淮安市水利局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)。淮安市水利局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)與淮安水文局?jǐn)?shù)據(jù)相同，包含了淮安各地區(qū)主要河流、水庫(kù)、泵站、堰閘的相關(guān)數(shù)據(jù)，為應(yīng)用服務(wù)層水情、雨情分析等服務(wù)模塊提供有效數(shù)據(jù)。與淮安水文局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)不同的是，淮安市水利局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的網(wǎng)絡(luò)更為穩(wěn)定，能夠?yàn)榛窗矃^(qū)系統(tǒng)提供更為可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。

2）淮安區(qū)水利數(shù)據(jù)庫(kù)。由于市水利局中只有大型河流、水庫(kù)、泵站的數(shù)據(jù)，對(duì)于淮安區(qū)本地一些相對(duì)較小卻對(duì)淮安區(qū)日常水利辦公十分重要的小型河流和泵站，則需要借助于淮安區(qū)水利數(shù)據(jù)庫(kù)?；窗矃^(qū)水利數(shù)據(jù)庫(kù)作為淮安區(qū)防汛防旱指揮系統(tǒng)的核心，為淮安區(qū)日常辦公提供重要的數(shù)據(jù)保障。

3）原有水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)有淮安區(qū)水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所有，實(shí)時(shí)存儲(chǔ)了淮安區(qū) 5 個(gè)重要測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，為原水位監(jiān)測(cè)服務(wù)提供數(shù)據(jù)來(lái)源。

應(yīng)用服務(wù)層介于數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層之間，是系統(tǒng)的業(yè)務(wù)核心。應(yīng)用服務(wù)層對(duì)數(shù)據(jù)層的不同數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、分析與封裝，為應(yīng)用層業(yè)務(wù)提供規(guī)范、可靠的服務(wù)。如用戶(hù)管理服務(wù)，為用戶(hù)管理模塊實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一用戶(hù)管理、單點(diǎn)登錄、用戶(hù)信息查詢(xún)與修改等服務(wù)；數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)，隔離應(yīng)用層與數(shù)據(jù)層，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)上報(bào)、查詢(xún)等功能。

3　功能設(shè)計(jì)

淮安區(qū)防汛防旱指揮系統(tǒng)分為 5 個(gè)模塊，分別是地圖、水雨情查詢(xún)與上報(bào)、用戶(hù)個(gè)人信息、報(bào)表生成和公共功能等模塊。

3.1地圖模塊

地圖模塊是辦公信息化系統(tǒng)的重要組成部分，需要實(shí)現(xiàn)淮安區(qū)各類(lèi)水利信息在地圖上的查詢(xún)與實(shí)時(shí)預(yù)警功能。地圖采用 ArcGIS 技術(shù)，詳細(xì)展示淮安區(qū)平面地圖，在地圖上可以點(diǎn)選所有淮安區(qū)相關(guān)站點(diǎn)、河流的信息。用戶(hù)還可以通過(guò)地圖點(diǎn)選查詢(xún)或搜索框?qū)ο鄳?yīng)站點(diǎn)的水位、降雨量、流量的信息的查詢(xún)。地圖搜索與查詢(xún)業(yè)務(wù)流程如圖 2 所示。

圖2　地圖查詢(xún)

在預(yù)警功能中，地圖模塊發(fā)揮了重要的作用，如圖 3 所示。當(dāng)用戶(hù)打開(kāi)地圖預(yù)警頁(yè)面時(shí)，地圖能夠自動(dòng)實(shí)時(shí)地查詢(xún)相關(guān)站點(diǎn)的水利數(shù)據(jù)，當(dāng)水位、降雨量或者其他相關(guān)參數(shù)超過(guò)警戒值時(shí)，會(huì)通過(guò)圖像顯示及聲音報(bào)警的形式通知用戶(hù)，并在地圖上標(biāo)記處相關(guān)站點(diǎn)。能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控各個(gè)站點(diǎn)及時(shí)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情。此外，系統(tǒng)還會(huì)通過(guò)查詢(xún)對(duì)應(yīng)站點(diǎn)防汛預(yù)案，確定險(xiǎn)情級(jí)別，給用戶(hù)提供參考的防洪策略。

圖3　地圖預(yù)警

3.2水雨情分析模塊

原有的水情、雨情查詢(xún)、上報(bào)都需要人工的方式，由淮安區(qū)管轄下的站點(diǎn)人員每天 8 點(diǎn)以前以打電話(huà)的方式，向淮安區(qū)水利局口頭上報(bào)，再由水利局相關(guān)人員手工記錄數(shù)據(jù)，將水雨情數(shù)據(jù)以紙質(zhì)檔案留存。如圖 4 所示，在防汛防旱指揮系統(tǒng)中，各站點(diǎn)工作人員可以使用各自的賬戶(hù)登錄系統(tǒng)，根據(jù)用戶(hù)權(quán)限選擇自己的站點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)上報(bào)。上報(bào)的數(shù)據(jù)存入云端淮安區(qū)數(shù)據(jù)庫(kù)中保存，數(shù)據(jù)庫(kù)具有備份功能，可以有效防止數(shù)據(jù)丟失與破壞。此外，水利局及各站點(diǎn)工作人員可以實(shí)時(shí)查詢(xún)各個(gè)站點(diǎn)的水雨情數(shù)據(jù)，如果有遲報(bào)、漏報(bào)、錯(cuò)報(bào)數(shù)據(jù)的情況，可以清楚地在系統(tǒng)中看到，以便水利局督促工作人員更正信息。

3.3用戶(hù)管理與授權(quán)模塊

用戶(hù)信息模塊是系統(tǒng)安全的基礎(chǔ)保障，它記錄了所有工作人員的相關(guān)信息，包括用戶(hù)名、權(quán)限、聯(lián)系方式等。在使用防汛防旱指揮系統(tǒng)前必須登錄，登錄后系統(tǒng)會(huì)根據(jù)用戶(hù)地具體權(quán)限提供不同級(jí)別的功能，所有功能模塊都必須嵌入權(quán)限檢測(cè)程序。特別是在水雨情上報(bào)的時(shí)候，只有擁有對(duì)應(yīng)權(quán)限的用戶(hù)才能夠上報(bào)站點(diǎn)的水雨情，否則只具有查看的功能。此外，當(dāng)水雨情出現(xiàn)遲報(bào)、漏報(bào)、錯(cuò)報(bào)或者某站點(diǎn)、河流有洪水險(xiǎn)情的情況時(shí)，可以在用戶(hù)信息模塊查詢(xún)?nèi)〉脤?duì)應(yīng)站點(diǎn)的負(fù)責(zé)人聯(lián)系方式，以便及時(shí)與相關(guān)工作人員取得直接聯(lián)系。

圖4　水雨情查詢(xún)與上報(bào)

3.4信息發(fā)布模塊

水利局每日需要生成水情、雨情報(bào)表，報(bào)表中需要對(duì)當(dāng)日水位、降雨量等信息與前一日水位、降雨量進(jìn)行對(duì)比分析。原有的報(bào)表都是手工錄入的紙質(zhì)報(bào)表，不僅需要人工計(jì)算，整理還不方便傳閱。如果工作人員書(shū)寫(xiě)或者計(jì)算錯(cuò)誤，也難于發(fā)現(xiàn)。防汛防旱系統(tǒng)生成的電子報(bào)表可以由系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算生成，保證了數(shù)據(jù)的正確性。工作人員可以將報(bào)表以Word的形式傳閱，減少紙質(zhì)版打印的麻煩。報(bào)表生成模塊流程如圖 5 所示。

3.5公共功能模塊

由于淮安市水利局已經(jīng)開(kāi)發(fā)建設(shè)了一套完整的水利辦公系統(tǒng)，淮安區(qū)作為淮安市的一部分，一些功能、數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)共享。公共功能模塊主要是接入淮安市水利局的部分功能模塊，達(dá)到資源合理利用，節(jié)省開(kāi)發(fā)成本的目的。如氣象信息模塊，天氣預(yù)報(bào)提供長(zhǎng)期、中期和當(dāng)日預(yù)報(bào)的查詢(xún)；天氣形勢(shì)為氣象部門(mén)提供每日6，18 時(shí)的天氣資料；24 h 降雨量及衛(wèi)星云圖等氣象信息。公共功能流程如圖 6所示。

3.6視頻會(huì)商模塊

圖5　報(bào)表生成

圖6　公共功能

視頻會(huì)商是防汛防旱工作中重要的機(jī)制。在舊版系統(tǒng)中存在著許多不足，比如視頻通話(huà)和會(huì)議的質(zhì)量和流暢性較差，功能不夠完善等問(wèn)題。在淮安區(qū)防汛防旱指揮系統(tǒng)中采用 4G 技術(shù)完善視頻會(huì)商系統(tǒng)，使該功能模塊能提升視頻會(huì)議和通話(huà)的質(zhì)量，確保聲音、畫(huà)面的流暢，并且提供智能手機(jī)與平板電腦等方式來(lái)接入省、市、縣三級(jí)視頻會(huì)商系統(tǒng)。

該模塊規(guī)有 5 個(gè)具體的服務(wù)如圖 7 所示，分別是：

1）視頻通話(huà)服務(wù)。在傳統(tǒng)語(yǔ)音通話(huà)的基礎(chǔ)上，增加了視頻通話(huà)的功能，使得用戶(hù)可以得到面對(duì)面的用戶(hù)體驗(yàn)。

2）視頻會(huì)議接入服務(wù)。會(huì)議中心領(lǐng)導(dǎo)能夠與現(xiàn)場(chǎng)巡查人員通過(guò) 3G 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻通話(huà)的功能。在服務(wù)器端架起視頻會(huì)議服務(wù)器，生成 FLV 會(huì)議直播文件，嵌入相應(yīng)網(wǎng)頁(yè)，手機(jī)和平板電腦用戶(hù)點(diǎn)擊視頻會(huì)議進(jìn)入。

3） 移動(dòng)視頻服務(wù)。在運(yùn)營(yíng)商提供的相關(guān)技術(shù)條件及環(huán)境支撐下，調(diào)用科達(dá)公司軟件實(shí)習(xí)移動(dòng)視頻服務(wù)。

4） 視頻監(jiān)控服務(wù)。在運(yùn)營(yíng)商提供的相關(guān)技術(shù)條件及環(huán)境支撐下，調(diào)用視頻軟件 API 開(kāi)發(fā)視頻監(jiān)控服務(wù)。

5） 險(xiǎn)情圖片視頻上傳服務(wù)。手機(jī)和平板客戶(hù)端通過(guò)拍攝工情險(xiǎn)情等圖片和視頻資料后，添加位置定位信息等可以直接上傳至系統(tǒng)后臺(tái)服務(wù)器端，后臺(tái)服務(wù)器端可以對(duì)圖片進(jìn)行存儲(chǔ)管理，拍攝的圖片和視頻亦可直接存于手機(jī)，供以后所需進(jìn)行使用。

圖7　視頻會(huì)商模塊

3.7私有云平臺(tái)

構(gòu)建的云環(huán)境旨在為分布于不同地域的水利相關(guān)部門(mén)提供一個(gè)公用的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)存儲(chǔ)計(jì)算平臺(tái)，意圖解決水利數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分布的結(jié)構(gòu)差異和分散問(wèn)題。從功能和業(yè)務(wù) 2 條線(xiàn)路將信息資源進(jìn)行整合，有益于異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成使用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換、計(jì)算的便利，使管理效率更高，也將大大增加信息的安全性。在淮安水利云平臺(tái)可獲取的服務(wù)按用戶(hù)級(jí)別分為 4 類(lèi)，基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)、平臺(tái)和軟件等服務(wù)。搭建淮安水利信息資源“云計(jì)算平臺(tái)”，實(shí)質(zhì)上就是對(duì)上述資源進(jìn)行合理整合的過(guò)程，將其各個(gè)子系統(tǒng)作為模塊集成到平臺(tái)上，包括新功能模塊的部署、遺產(chǎn)系統(tǒng)的遷移等任務(wù)，再以云服務(wù)的形式發(fā)布。

云平臺(tái)系統(tǒng)的集成工作還涉及與移動(dòng)運(yùn)行商平臺(tái)的交互。以云平臺(tái)為核心，充分利用移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商 4G 網(wǎng)絡(luò)和視頻通訊技術(shù)，構(gòu)建了將防汛搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)、各級(jí)指揮中心、決策專(zhuān)家連接在一起的實(shí)時(shí)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)視頻可視化會(huì)商環(huán)境，為防汛應(yīng)急指揮決策提供支持。防汛防旱云平臺(tái)應(yīng)向用戶(hù)提供通過(guò)除PC 終端訪(fǎng)問(wèn)外，平板電腦和智能手機(jī)訪(fǎng)問(wèn)的方式。并且，可以通過(guò)智能手機(jī)或平板電腦定制相應(yīng)的云服務(wù)、接收實(shí)時(shí)防汛防旱彩信及參與視頻會(huì)商等，實(shí)現(xiàn)一站式的云計(jì)算服務(wù)體系，平臺(tái)體系架構(gòu)如圖 8所示。

在云平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)圖中，由物理層、基礎(chǔ)設(shè)施層、服務(wù)層和表現(xiàn)層和客戶(hù)端層組成的多層體系結(jié)構(gòu)，并包括跟移動(dòng)運(yùn)行商平臺(tái)的接口。

最底層的是物理資源層。物理資源層主要提供了整個(gè)平臺(tái)物理資源，包括各種服務(wù)器、PC 機(jī)器等計(jì)算機(jī)及交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，它提供了云計(jì)算平臺(tái)的物理載體。依照其在平臺(tái)中的不同角色，將服務(wù)器劃分為 2 類(lèi)節(jié)點(diǎn)，分別是云平臺(tái)管理和計(jì)算節(jié)點(diǎn)。云平臺(tái)管理節(jié)點(diǎn)主要部署云平臺(tái)的資源管理服務(wù)，而云平臺(tái)計(jì)算節(jié)點(diǎn)主要提供虛擬機(jī)的計(jì)算資源。

在物理層之上是基礎(chǔ)設(shè)施層，配置CloudStack，在云平臺(tái)計(jì)算節(jié)點(diǎn)之上，利用 KVM 虛擬化平臺(tái)，上面可劃分虛擬機(jī)。虛擬機(jī)上可以部署各種服務(wù)和利用遷移、拷貝技術(shù)將遺產(chǎn)系統(tǒng)部署在虛擬機(jī)上。通過(guò)門(mén)戶(hù)，將各個(gè)服務(wù)以統(tǒng)一的方式管理和呈現(xiàn)。對(duì)用戶(hù)而言，可以通過(guò) PC 機(jī)、筆記本電腦、平板和智能手機(jī)訪(fǎng)問(wèn)云平臺(tái)所提供的服務(wù)。

圖8　基于云計(jì)算的淮安防汛防旱信息集成平臺(tái)體系架構(gòu)圖

在基礎(chǔ)設(shè)施層上是服務(wù)層，服務(wù)層主要提供了各個(gè)具體的服務(wù)功能模塊。

在表現(xiàn)層，為不同功能模塊提供了多樣的訪(fǎng)問(wèn)方式。對(duì)于遺產(chǎn)系統(tǒng)，由于其難以進(jìn)行二期開(kāi)發(fā)，因此平臺(tái)主要提供了虛擬機(jī)的訪(fǎng)問(wèn)方式。用戶(hù)可以通過(guò)遠(yuǎn)程桌面接入平臺(tái)，對(duì)于遺產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。同時(shí)，平臺(tái)集成的如基礎(chǔ)信息查詢(xún)、防汛預(yù)警、信息發(fā)布、水利對(duì)象數(shù)據(jù)維護(hù)等模塊，提供了除 PC 端、智能手機(jī)、平板等多種云到端的云服務(wù)接入方式。

另外，云平臺(tái)與移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行合作，并充分利用移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商 4G 網(wǎng)絡(luò)，將 4G 移動(dòng)視頻、視頻會(huì)商、短信彩信技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建了防汛指揮可視化會(huì)商、防汛預(yù)警系統(tǒng)，從而提供了災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)、指揮中心、決策專(zhuān)家的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)視頻和智能終端的訪(fǎng)問(wèn)方式，實(shí)現(xiàn)了水雨情信息的定制和主動(dòng)推送。

4　結(jié)語(yǔ)

淮安區(qū)防汛防旱指揮系統(tǒng)是一個(gè)輔助淮安區(qū)水利局辦公的復(fù)雜軟件系統(tǒng)，采用 Struts2，Spring 框架和 CloudStack，Java EE，ArcGIS 等開(kāi)發(fā)技術(shù)，將系統(tǒng)部署在市水利云平臺(tái)上，提高辦公效率，提供防汛決策支持和應(yīng)急能力。

淮安區(qū)防汛防旱指揮系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于：項(xiàng)目部署在淮安市水利局云平臺(tái)上，可以按需分配硬件資源，減少淮安區(qū)硬件設(shè)施開(kāi)銷(xiāo)，提高資源利用率，且能夠共享淮安水利局的水文數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)淮安區(qū)防汛防旱系統(tǒng)與淮安市防汛系統(tǒng)功能模塊的無(wú)縫銜接；實(shí)現(xiàn)了靈活的系統(tǒng)中間層，能夠在最少修改系統(tǒng)的前提下新增、刪除、功能模塊，具有良好的擴(kuò)展性和代碼重用性。

淮安區(qū)防汛防旱指揮系統(tǒng)已于 2015年正式投入使用。實(shí)踐表明，防汛防旱指揮系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了水情、雨情、氣象、衛(wèi)星云圖等基礎(chǔ)信息的條件、可視化查詢(xún)；實(shí)現(xiàn)了水雨情電話(huà)手工上報(bào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為系統(tǒng)錄入、一鍵導(dǎo)出防汛報(bào)表，大大提高了辦公效率，取得了很大的經(jīng)濟(jì)效益。

淮安區(qū)防汛防旱指揮系統(tǒng)目前只實(shí)現(xiàn)了與淮安市水利局之間的數(shù)據(jù)共享與功能銜接，未能與淮安市其他區(qū)縣實(shí)現(xiàn)直接數(shù)據(jù)共享，在今后的研究工作中，將致力于充分利用淮安市水利局云平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)淮安全市、區(qū)數(shù)據(jù)共享，增強(qiáng)區(qū)、縣之間的溝通能力。

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Design and Implementation of Flood Prevention and Drought Relief Command System in Huaian District

WANG Longbao，TAO Feifei，LV Xin，YU Lin，WEI Minglun
（College of Computer and Information，Hohai University，Nanjing 210098，China）

Abstract:In view of the existing problem of the flood prevention and drought relief information construction inHuaian District，the article integrates rationally the present information resources of Huaian City. The integration of resources and data sharing can be achieved by the Huaian Municipal Water Conservancy Bureau of private cloud，so that implementation scheme of cloud platform is given. Middle layer of flexible system is built by using Java EE technology to finally realize the transformation of the original form to the efficient information working form，GIS map warning of Huaian area. The system provides reference for flood prevention and drought relief solutions，greatly improves the daily work efficiency of water resources bureau，and accelerates the pace of informatization construction in Huaian district.

Key words:flood prevention and drought control；informatization；private cloud；intermediate layer；Java EE；efficiency

中圖分類(lèi)號(hào)：TV87

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9405（2016）03-0066-07

DOI:10.19364/j.1674-9405.2016.03.015

收稿日期：2015-12-25

基金項(xiàng)目：水利部公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目（201501007）

作者簡(jiǎn)介：王龍寶（1977-），男，江蘇鹽城人，講師，主要從事大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、信息技術(shù)項(xiàng)目管理研究。