浙江省水資源信息平臺(tái)三級(jí)貫通技術(shù)研究

姜小俊，唐 波

（1. 浙江省水利信息管理中心，浙江 杭州 310019；2. 上海寶信軟件股份有限公司 中國(guó)（上海）自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)，上海 201203）

浙江省水資源信息平臺(tái)三級(jí)貫通技術(shù)研究

姜小俊1，唐 波2

（1. 浙江省水利信息管理中心，浙江 杭州 310019；2. 上海寶信軟件股份有限公司 中國(guó)（上海）自由貿(mào)易試驗(yàn)區(qū)，上海 201203）

2012年啟動(dòng)的國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目要求水利部、流域、省三級(jí)水資源監(jiān)控管理信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，而浙江省網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中省級(jí)平臺(tái)與水利部、流域平臺(tái)部署于物理隔離的不同網(wǎng)絡(luò)，給實(shí)現(xiàn)三級(jí)貫通帶來困難。結(jié)合國(guó)家統(tǒng)一部署的三級(jí)貫通數(shù)據(jù)交換、信息平臺(tái)集成支撐軟件，提出基于自動(dòng)網(wǎng)閘和服務(wù)定制的三級(jí)貫通技術(shù)，在水利部、省級(jí)平臺(tái)定制貫通服務(wù)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的交換傳輸，滿足三級(jí)平臺(tái)的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)貫通要求，為物理隔離網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)共享和協(xié)同提供借鑒。

水資源監(jiān)控；信息平臺(tái)；自動(dòng)網(wǎng)閘；服務(wù)定制；三級(jí)貫通

0 引言

水資源監(jiān)控管理信息平臺(tái)是國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目的主要內(nèi)容之一，包括水利部、流域、省三級(jí)節(jié)點(diǎn)。水資源監(jiān)測(cè)信息通過采集和傳輸系統(tǒng)進(jìn)入省平臺(tái)，并按需求匯入水利部和流域平臺(tái)。平臺(tái)采用“統(tǒng)一設(shè)計(jì)，分級(jí)建設(shè)”，并通過水利政務(wù)外網(wǎng)與水利部、流域節(jié)點(diǎn)連通[1-4]。浙江省節(jié)點(diǎn)部署于省電子政務(wù)外網(wǎng)，省內(nèi)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中該網(wǎng)與水利政務(wù)外網(wǎng)物理隔離，省節(jié)點(diǎn)無法直接與水利部節(jié)點(diǎn)貫通。已有相關(guān)研究大多集中于跨網(wǎng)數(shù)據(jù)或文件交換，并未涉及本平臺(tái)所要求的三級(jí)業(yè)務(wù)協(xié)同[5-6]，對(duì)此，提出基于自動(dòng)網(wǎng)閘和服務(wù)定制的三級(jí)貫通技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水利部、流域、省三級(jí)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交換和業(yè)務(wù)貫通。

1 三級(jí)平臺(tái)部署

國(guó)家水資源監(jiān)控管理信息平臺(tái)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)資源、應(yīng)用支撐、業(yè)務(wù)系統(tǒng)和信息門戶建設(shè)，目標(biāo)是初步構(gòu)建水資源業(yè)務(wù)應(yīng)用統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)和運(yùn)行環(huán)境，形成集信息匯集與應(yīng)用支撐為一體的，三級(jí)平臺(tái)互聯(lián)互通、信息共享、業(yè)務(wù)協(xié)同的國(guó)家水資源監(jiān)控管理技術(shù)支撐體系。信息平臺(tái)包括 1 個(gè)水利部節(jié)點(diǎn)、7 個(gè)流域節(jié)點(diǎn)和 32 個(gè)省節(jié)點(diǎn)（含新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)），平臺(tái)縱向自下而上分信息采集傳輸、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、硬件設(shè)施、數(shù)據(jù)資源、應(yīng)用支撐、業(yè)務(wù)應(yīng)用和應(yīng)用交互 7 層，平臺(tái)兩大保障體系為信息安全和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范兩大體系[7-8]。

1.1 水利部節(jié)點(diǎn)部署

水利部水資源監(jiān)控管理信息平臺(tái)部署的水利政務(wù)外網(wǎng)如圖1 所示。外網(wǎng)發(fā)布區(qū)主要部署信息發(fā)布服務(wù)器；交換區(qū)主要部署數(shù)據(jù)交換服務(wù)器，用于與流域、省節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)交換；數(shù)據(jù)采集區(qū)主要部署數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，用于接收監(jiān)測(cè)終端采集的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；水資源業(yè)務(wù)服務(wù)區(qū)主要部署 GIS、數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用等服務(wù)器。

1.2 浙江節(jié)點(diǎn)部署

浙江省水資源監(jiān)控管理信息平臺(tái)部署于省電子政務(wù)外網(wǎng)，主要為省、市、縣三級(jí)水行政區(qū)主管部門提供水資源業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)；外網(wǎng)門戶應(yīng)用服務(wù)部署于省電子政務(wù)外網(wǎng) DMZ 區(qū)，主要為非政務(wù)外網(wǎng)用戶的取水戶提供水資源信息的發(fā)布和相關(guān)業(yè)務(wù)的受理。

圖1 中央節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)部署示意圖

2 三級(jí)貫通要求

2.1 貫通要求

國(guó)家三級(jí)平臺(tái)集成貫通主要解決水資源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的交換同步，解決水利部、流域和省三節(jié)點(diǎn)之間的信息流轉(zhuǎn)問題。全國(guó)范圍監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括水情、水質(zhì)、取用水、行政區(qū)斷面、供水和排水等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包括水資源管理過程中產(chǎn)生的取水、用水、排水、水功能區(qū)、地下水等綜合性業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。三級(jí)平臺(tái)集成貫通還需考慮水資源管理中涉及到跨省和流域的業(yè)務(wù)協(xié)同。

浙江省平臺(tái)對(duì)上要求實(shí)現(xiàn)水利部、流域、省系統(tǒng)之間的信息互聯(lián)，對(duì)下需為省、市、縣三級(jí)水行政主管部門提供一個(gè)統(tǒng)一的水資源管理工作平臺(tái)，流域與省節(jié)點(diǎn)通過水利部節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，三級(jí)貫通示意圖如圖2 所示。省節(jié)點(diǎn)三級(jí)貫通要求實(shí)現(xiàn)水利部、流域、省平臺(tái)之間監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的交換同步，浙江省級(jí)平臺(tái)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括取水戶水量、水功能區(qū)水質(zhì)、水雨情等在線和巡測(cè)數(shù)據(jù)，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)具體包括水資源管理過程中產(chǎn)生的取水許可、節(jié)約用水、水資源費(fèi)征收等綜合性業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

圖2 浙江省水資源管理信息平臺(tái)三級(jí)貫通示意圖

2.2 貫通指標(biāo)

為量化評(píng)價(jià)三級(jí)貫通效果，水利部國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目辦公室設(shè)計(jì)了評(píng)估指標(biāo)，評(píng)估指標(biāo)主要包括取用水、水功能區(qū)、水源地等 3 類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的貫通，每類指標(biāo)又分為達(dá)標(biāo)和參考指標(biāo)，具體如表1 所示[9]。國(guó)家對(duì)于省級(jí)平臺(tái)指標(biāo)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)來源于三級(jí)貫通的水資源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，因此，評(píng)估指標(biāo)一定程度上也代表貫通效果，表1 中達(dá)標(biāo)指標(biāo)不滿足的視為貫通未完成。

3 三級(jí)貫通實(shí)現(xiàn)技術(shù)

浙江省平臺(tái)分為內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng) 2 部分門戶。內(nèi)網(wǎng)門戶主要面向水行政主管部門用戶，提供 1 個(gè)水資源業(yè)務(wù)管理的“工作平臺(tái)”，1 個(gè)全省水量、水質(zhì)（集成水雨情、地下水）的“監(jiān)控平臺(tái)”，1 個(gè)水資源相關(guān)信息匯聚的“信息平臺(tái)”。外網(wǎng)門戶主要面向取水戶，解決取水戶日常業(yè)務(wù)辦理、信息查詢等。

平臺(tái)總體框架由采集傳輸層、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)資源層、應(yīng)用支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、業(yè)務(wù)交互層等組成，如圖3 所示。

3.1 三級(jí)貫通問題

浙江省水利信息系統(tǒng)主要部署于省電子政務(wù)外網(wǎng)、水利政務(wù)外網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等 3 種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，省電子政務(wù)外網(wǎng)千兆帶寬延伸至省、市、縣各級(jí)政府和相關(guān)直管廳局單位，與 Internet 邏輯隔離，省內(nèi)應(yīng)用系統(tǒng)基本部署在省電子政務(wù)外網(wǎng)；水利政務(wù)外網(wǎng)聯(lián)通水利部，主要服務(wù)視頻會(huì)商和防汛指揮系統(tǒng)；浙江省網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中省電子政務(wù)外網(wǎng)與水利政務(wù)外網(wǎng)物理隔離。

表1 三級(jí)貫通效果評(píng)價(jià)指標(biāo)

圖3 浙江省級(jí)平臺(tái)總體框架圖

水利部和太湖流域平臺(tái)均部署于水利政務(wù)外網(wǎng)，浙江省平臺(tái)部署在省電子政務(wù)外網(wǎng)，三級(jí)平臺(tái)無法直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和業(yè)務(wù)協(xié)同。雖然當(dāng)時(shí)浙江省已有實(shí)現(xiàn)二者互聯(lián)互通的規(guī)劃，但難以滿足國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目的時(shí)間進(jìn)度要求，因此，如何實(shí)現(xiàn)水利部、流域、省三級(jí)平臺(tái)的數(shù)據(jù)同步和業(yè)務(wù)協(xié)同成為浙江省水資源信息平臺(tái)建設(shè)亟需解決的問題。

3.2 三級(jí)貫通方案

根據(jù)國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目總體要求，結(jié)合浙江省實(shí)際情況，在充分利用水利部統(tǒng)一部署數(shù)據(jù)交換軟件基礎(chǔ)上，提出基于自動(dòng)網(wǎng)閘和服務(wù)定制的三級(jí)平臺(tái)貫通方案。

3.2.1 貫通方案思路

浙江省平臺(tái)外網(wǎng)門戶應(yīng)用部署于 DMZ 區(qū)，通過防火墻與省電子政務(wù)外網(wǎng)隔離，核心應(yīng)用內(nèi)網(wǎng)門戶部署于省電子政務(wù)外網(wǎng)，在水利政務(wù)外網(wǎng)省節(jié)點(diǎn)部署數(shù)據(jù)采集和交換服務(wù)器，省電子政務(wù)外網(wǎng)通過網(wǎng)閘與水利信息網(wǎng)聯(lián)通，框架如圖4 所示。

三級(jí)貫通方案總體思路如下：

1）通過雙向自動(dòng)網(wǎng)閘直接進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)連接通訊和文件傳輸，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)貫通。

2）定制“業(yè)務(wù)協(xié)同貫通服務(wù)”，部署于省節(jié)點(diǎn)的政務(wù)外網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)，以及水利信息網(wǎng)和水利部節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)交換服務(wù)器。首先，在省節(jié)點(diǎn)通過自動(dòng)網(wǎng)閘，將結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化文件從省電子政務(wù)外網(wǎng)交換至水利政務(wù)外網(wǎng)，并通過服務(wù)將該數(shù)據(jù)封裝成 XML 文件；然后，通過數(shù)據(jù)交換軟件將該文件交換至水利部節(jié)點(diǎn)；最后，水利部節(jié)點(diǎn)部署的服務(wù)完成數(shù)據(jù)解析，實(shí)現(xiàn)三級(jí)平臺(tái)的業(yè)務(wù)貫通。

3）與太湖流域平臺(tái)的貫通則通過水利部節(jié)點(diǎn)類似完成。

圖4 浙江節(jié)點(diǎn)三級(jí)貫通框架圖

3.2.2 貫通實(shí)現(xiàn)

三級(jí)貫通的工作重點(diǎn)集中于“業(yè)務(wù)協(xié)同貫通服務(wù)”定制，服務(wù)由 Java 語言開發(fā)，交換數(shù)據(jù)格式包括 JSON 格式和數(shù)據(jù)表，交換技術(shù)采用 Web Service服務(wù)和 ETL 數(shù)據(jù)交換工具 2 種方式，其中業(yè)務(wù)貫通交換采用 Web Service 服務(wù)方式，數(shù)據(jù)貫通采用 ETL數(shù)據(jù)交換工具方式。

1）業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換。三級(jí)信息平臺(tái)業(yè)務(wù)貫通，依托集成支撐軟件，以 Web Service 服務(wù)、消息中間件和通用文件傳輸工具作為數(shù)據(jù)通訊方式，以 XML 作為數(shù)據(jù)載體。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換采用 JSON 格式的 XML文件，具體過程如下：省級(jí)平臺(tái)業(yè)務(wù)系統(tǒng)根據(jù)接口協(xié)議和定制業(yè)務(wù)貫通服務(wù)，實(shí)現(xiàn)上報(bào)信息 XML 文件化，記錄非結(jié)構(gòu)化文件絕對(duì)路徑，并通過 Web Service 服務(wù)將 XML 文件發(fā)送至本級(jí)集成支撐軟件；本級(jí)支撐軟件根據(jù)接口協(xié)議解析收到的 XML文件，由消息中間件完成 XML 文件上報(bào)，由通用文件傳輸工具完成其中非結(jié)構(gòu)化文件的上報(bào)；水利部平臺(tái)集成支撐軟件通過消息中間件收到 XML 文件后，進(jìn)行解析，并完成其中非結(jié)構(gòu)化文件的本地化存儲(chǔ)，調(diào)用 Web Service 服務(wù)將 XML 數(shù)據(jù)推送至水利部平臺(tái)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，完成業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換。整個(gè)交換過程如圖5所示。

圖5 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)三級(jí)貫通示意圖

2）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)交換。水資源實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，三級(jí)交換采用 ETL 方式進(jìn)行，省平臺(tái)按照項(xiàng)目實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)閘寫入省級(jí)平臺(tái)交換數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)交換平臺(tái)通過ETL 工具將數(shù)據(jù)交換至水利部平臺(tái)。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)交換頻次按 1 次/15 min 定時(shí)觸發(fā)。

3.2.3 貫通成果

1）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)貫通。根據(jù)國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目辦公室 2015年 11月底出具的《浙江省節(jié)點(diǎn)貫通報(bào)告》，基于水利部平臺(tái)接收到的浙江省節(jié)點(diǎn)上報(bào)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，自 2016年 10月 9日起，1 個(gè)月內(nèi)浙江省節(jié)點(diǎn)共上報(bào)取用水監(jiān)測(cè)點(diǎn)、取水戶建設(shè)完成率為 100%，取用水戶監(jiān)測(cè)覆蓋率為 76.39%，達(dá)到浙江節(jié)點(diǎn)批復(fù) 71.40% 目標(biāo)值；取用水監(jiān)測(cè)點(diǎn)站群正常運(yùn)行率為 96.32%，數(shù)據(jù)到報(bào)率指標(biāo)為 96.06%，滿足規(guī)定要求。3 個(gè)月內(nèi)上報(bào)國(guó)控水功能區(qū)監(jiān)測(cè)覆蓋率為99.54%，上報(bào)評(píng)價(jià)與水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)完整，達(dá)到規(guī)定要求。1 個(gè)月內(nèi)浙江省上報(bào)水源地監(jiān)測(cè)站、水源地完成率均為 100%，達(dá)到規(guī)定要求?；谡憬」?jié)點(diǎn)通過三級(jí)貫通上報(bào)至水利部平臺(tái)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算得到的浙江省節(jié)點(diǎn)具體貫通指標(biāo)如表2 所示，其中水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)到報(bào)率、及時(shí)率等參考指標(biāo)因數(shù)據(jù)對(duì)接客觀原因未達(dá)到建議指標(biāo)，但這并不影響浙江省節(jié)點(diǎn)通過國(guó)家技術(shù)評(píng)估。

表2 浙江節(jié)點(diǎn)貫通指標(biāo)表

2）業(yè)務(wù)貫通。根據(jù)國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目辦公室出具的 《浙江省節(jié)點(diǎn)貫通報(bào)告》，浙江省節(jié)點(diǎn)已完成與水利部平臺(tái)的業(yè)務(wù)貫通，統(tǒng)一用戶數(shù)據(jù)與水利部平臺(tái)數(shù)據(jù)的同步工作。已完成業(yè)務(wù)貫通的模塊包括：水量、年度水量分配方案，區(qū)域年度用水計(jì)劃，水資源論證，取水許可、年度水量調(diào)度計(jì)劃、用水定額、計(jì)劃用水的管理，節(jié)水技術(shù)與產(chǎn)品，入河排污口、考核方案與指標(biāo)體系、年度目標(biāo)與工作計(jì)劃、考核與結(jié)果、規(guī)劃編制與成果的管理等核心模塊。

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交換頻次根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)開展，按需進(jìn)行觸發(fā)，整個(gè)數(shù)據(jù)交換過程，通過數(shù)據(jù)交換平臺(tái)可進(jìn)行全程的可視化監(jiān)控。

4 結(jié)語

基于自動(dòng)網(wǎng)閘和服務(wù)定制的三級(jí)平臺(tái)數(shù)據(jù)貫通技術(shù)，通過雙向自動(dòng)網(wǎng)閘直接進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)連接通訊和文件傳輸，通過定制“業(yè)務(wù)協(xié)同貫通服務(wù)”，結(jié)合集成支撐軟件，在完成數(shù)據(jù)交換的同時(shí)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)貫通，滿足了浙江省水資源平臺(tái)與水利部、太湖流域管理局之間的三級(jí)貫通要求，實(shí)現(xiàn)了水資源在線監(jiān)測(cè)、業(yè)務(wù)管理等信息的全方位共享和協(xié)同。目前，浙江省基于路由器和防火墻打通了省電子政務(wù)外網(wǎng)和水利信息網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)互通，有利于業(yè)務(wù)協(xié)同，但在數(shù)據(jù)傳輸安全性上遜于網(wǎng)閘連接。本研究提出的方法也可為物理隔離的 2 個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)共享提供參考。

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[7] 中華人民共和國(guó)水利部，財(cái)政部. 國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目浙江省技術(shù)方案（2012—2014年）（水資源〔2012 411 號(hào)）[A]. 北京：中華人民共和國(guó)水利部，2012.

[8] 曾焱，李暨，楊春生. 國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施難點(diǎn)與對(duì)策的思考[J]. 水利信息化，2015 （2）: 27-30.

[9] 國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目辦公室. 關(guān)于開展國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)流域/省級(jí)項(xiàng)目整體試運(yùn)行工作的通知（水資源辦〔2015〕6 號(hào)）[A]. 北京：國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目辦公室，2015: 1-8.

Study on three level transfixion technology of water resources information platform in Zhejiang Province

JIANG Xiaojun1, TANG Bo2

（1. Water Resources Information Management Center of Zhejiang Province, Hangzhou 310009, China; 2. Shanghai Baosight Software Co. Ltd, China （Shanghai） Pilot Free Trade Zone, Shanghai 201203, China）

The national water resources monitoring capacity building project which started in 2012 requires that three level water monitoring management information platforms of the ministry, basin and province realize the connectivity. The platform of Zhejiang Province is physically isolated from the ministry and the basin platforms in different network, which cause difficulty for achieving three level transfixion. Combining with the national unified three level transfixion data exchange and information platform integrated support software, a transfixion technology based on automatic gap and customized services is proposed. The transfixion services deployed in the nodes of the ministry and Zhejiang province, which realizes the structure and unstructured data transmission, meet the data and business transfixion needs of the three level platform. It also provides a reference for data sharing and collaboration between the physical isolated networks.

water resources monitoring; information platform; automatic gap; service customization; three leve transfixion

TV211

A

1674-9405（2017）03-0051-05

2017-02-25

姜小?。?978-），男，江蘇江都人，高級(jí)工程師，從事水利信息化工作。

10.19364/j.1674-9405.2017.03.012