山洪災害監(jiān)測預警云平臺設計及應用

田盛華，周 威，付大偉，鄧 偉

（江河瑞通科技集團有限公司，100097，北京）

山洪災害監(jiān)測預警云平臺設計及應用

田盛華，周 威，付大偉，鄧 偉

（江河瑞通科技集團有限公司，100097，北京）

山洪災害監(jiān)測預警平臺是國家山洪災害防治工作的重要非工程措施手段，經過多年的建設完善，在山洪防治工作中發(fā)揮了極大的效益，有效地減少了山洪災害帶來的損失及影響。在傳統(tǒng)技術模式應用過程中，山洪災害監(jiān)測預警平臺也存在著一些問題，如數據資源分散、數據質量偏低、決策支撐能力不足、運維管理困難等。隨著物聯(lián)網和云服務技術的逐步成熟，利用新技術手段提升原有系統(tǒng)功能，逐步提升山洪業(yè)務應用效果，是山洪災害監(jiān)測預警非工程措施建設的必要手段，以此實現(xiàn)山洪災害防治精細化管理、精準化應用。

山洪災害；云平臺；物聯(lián)網；定制化

我國許多地區(qū)山洪災害頻發(fā)，由山洪引發(fā)的滑坡、泥石流等地質災害帶來的損失巨大。國家對山洪災害防御高度重視，堅持“以防為主，防治結合”“以非工程措施為主，非工程措施與工程措施相結合”的原則，建成了覆蓋全國29個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）、305個地市、2 058個縣的山洪災害監(jiān)測預警系統(tǒng)，山洪防治取得了初步成效。

由于系統(tǒng)規(guī)劃設計相對較早，各地信息化發(fā)展水平參差不齊，全國山洪災害防治系統(tǒng)也存在著一些問題，如數據資源分散、數據質量偏低、決策支撐能力不足、運維管理困難等，導致山洪防治管理工作效率偏低，成本也較高。

隨著物聯(lián)網云技術的逐步成熟，物聯(lián)網設備接入也由以往的初步實現(xiàn)設備和系統(tǒng)對接階段，逐步轉向設備統(tǒng)一接入云端并在云端做應用管理的階段，利用新技術解決傳統(tǒng)模式下的主要問題成為必然趨勢，也為山洪災害云應用提供了技術保障。為此，研究山洪災害監(jiān)測預警云平臺應用推廣，將為下一步省市縣山洪災害監(jiān)測預警系統(tǒng)應用模式、數據共享管理模式、運維管理模式提供新的技術思路。

一、建設目標

結合現(xiàn)有山洪災害防治體系，利用物聯(lián)網云技術實現(xiàn)山洪災害監(jiān)測數據集約集中管理，通過系統(tǒng)云服務應用模式，減輕省級以下防汛部門軟硬件運行維護的壓力，借助云計算能力，提高行業(yè)模型計算速度及范圍，擴大山洪災害防御信息服務范圍，提升平臺公眾服務能力。

二、建設方案

1.總體架構設計

山洪災害監(jiān)測預警云平臺總體框架設計將考慮按照“一張智能感知網、一個云中心平臺、一套安全保障管理”的總體思路，結合云技術架構進行總體設計，如圖1所示。

一是數據源層。山洪災害監(jiān)測預警云平臺數據源將考慮融入測站監(jiān)測數據、視頻圖像數據、已有歷史山洪數據庫數據、山洪相關文檔數據、水文氣象同步數據及輿情抓取數據，形成山洪多源異構數據源。

二是IAAS層。通過硬件資源配置，利用虛擬化技術手段，搭建山洪災害監(jiān)測預警云平臺基礎云環(huán)境，實現(xiàn)資源管理的云化及異地云備份。

三是PAAS層。實現(xiàn)山洪數據統(tǒng)一接入及大數據規(guī)則存儲，提供云計算分析引擎、模型庫平臺支撐，并充分利用已有的基礎中間件及GIS平臺，構建山洪災害監(jiān)測預警云支撐應用。

圖1 總體架構圖

四是SAAS層。在滿足山洪災害監(jiān)測預警基本業(yè)務應用基礎上，提供可定制化的基于模型應用的山洪業(yè)務分析，以及山洪移動業(yè)務應用。

五是終端用戶。山洪災害監(jiān)測預警云平臺終端用戶主要包括省級防辦、市級防辦、縣級防辦及社會公眾等。

2.數據統(tǒng)一接入模式

目前全國各省山洪災害監(jiān)測數據大多由測站采集傳輸到縣級防辦數據庫，由縣級防辦同步到水情分中心，由水情分中心同步到省水文數據中心，再由省水文數據中心同步到省防辦數據庫，數據傳輸過程涉及多個節(jié)點，在傳輸環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題的概率很大。

為減少過程節(jié)點，提高傳輸質量，可采用新的物聯(lián)網總線技術，通過兼容各家設備傳輸協(xié)議，將各省區(qū)縣監(jiān)測站點統(tǒng)一接入到省防辦數據庫，由省防辦通過數據交換共享下發(fā)給各區(qū)縣，實現(xiàn)山洪災害監(jiān)測數據集約集中管理。

3.云平臺建設

（1）IAAS 層建設

山洪云平臺IAAS層建設可選擇兩種不同模式建設：一種模式是省廳信息中心利用已有計算資源設備及存儲設備（現(xiàn)有資源不足時需補充設備），通過虛擬化手段實現(xiàn)山洪云基礎環(huán)境搭建，同時在異地建設數據備份中心，保障數據安全，省市縣三級業(yè)務應用可通過水利專網訪問；另一種模式是通過租賃公有云方式獲取基礎云環(huán)境，在公有云環(huán)境下搭建省市縣三級業(yè)務應用，此種模式各級業(yè)務應用需要通過互聯(lián)網訪問。

（2）PAAS 層建設

山洪云平臺PAAS層建設主要是為山洪業(yè)務應用提供大數據混合存儲、數據服務、基礎應用支撐，模型應用支撐、云計算引擎支撐等內容，構建多租戶應用架構，實現(xiàn)租戶之間數據隔離；建設云計算及模型應用分析引擎，為平臺的業(yè)務應用提供分析計算的支撐服務，通過設定引擎啟動的接口，實現(xiàn)引擎的啟用，同時與本地GIS平臺實現(xiàn)無縫對接，通過二維GIS及三維GIS平臺滿足山洪災害“一張圖”應用支撐。

（3）SAAS 層建設

山洪云平臺SAAS層建設將利用云平臺靈活擴展能力實現(xiàn)山洪業(yè)務定制化應用，滿足省市縣及鄉(xiāng)鎮(zhèn)功能延伸定制化需求，實現(xiàn)已建業(yè)務功能優(yōu)化整合，避免重復開發(fā)，保障系統(tǒng)應用簡潔實用，同時融入專業(yè)模型云計算，提升預報預警能力，結合動態(tài)臨界雨量，實現(xiàn)山洪災害精準預警，針對性發(fā)布，逐步提升移動端和微信公眾信息服務，進一步增強各級用戶的山洪災害決策指揮能力，達到山洪災害監(jiān)測預警精細化、智能化管理應用。

三、應用效果展望

1.集約管理，減少運行維護壓力

縣級防辦信息化專業(yè)人才相對缺乏，造成現(xiàn)有縣級平臺的軟硬件運維負擔較大，在近年實際工作中，不乏因管理不善造成監(jiān)測預警不及時的問題出現(xiàn)，利用云平臺技術實現(xiàn)系統(tǒng)在云中心統(tǒng)一應用的集約化管理，市縣級用戶無須再增加軟硬件設備及運行維護管理，只需通過網絡訪問云端即可實現(xiàn)業(yè)務應用。

2.統(tǒng)一接入，提高數據入庫質量

利用物聯(lián)網總線技術，實現(xiàn)山洪數據從前端采集設備統(tǒng)一接入到云端，在云端統(tǒng)一進行數據質量監(jiān)控，針對異常數據實時提醒，逐步改善數據入庫后其質量無人問津的現(xiàn)狀，同時數據統(tǒng)一接入云端后減少了數據交換節(jié)點，解決了數據應用交換節(jié)點過多導致的數據丟失及數據不一致等問題。

3.專業(yè)模型，提升業(yè)務應用能力

基于模型云計算的技術應用，提升山洪預測預報能力，延長預警預見期，同時充分利用山洪災害調查評價成果數據，實現(xiàn)預警影響分析，逐步提升精準預警和精準發(fā)布能力，為用戶提供真正有價值的業(yè)務應用支撐。

四、小 結

山洪災害監(jiān)測預警云平臺設計為山洪災害監(jiān)測預警應用提供了新的思維方式，建設山洪災害監(jiān)測預警云平臺，將有效解決傳統(tǒng)技術應用模式產生的一系列問題，保障山洪災害非工程措施與工程措施有效結合，全面提升山洪防治整體能力，減輕各級運維管理負擔。山洪云平臺的設計融入了物聯(lián)網、云計算、移動應用等新技術手段，平臺架構設計采用了最新的云平臺架構，從而保障了山洪平臺技術的先進性。

[1]涂勇，等.山洪災害數據共享問題初探[J].中國防汛抗旱，2014（4）.

[2]何秉順，黃先龍，郭良.我國山洪災害防治路線與核心建設內容[J].山洪災害防治，2012（5）．

Design of cloud platform for mountain flood disaster monitoring and early-warning and its utilization

//Tian Shenghua,Zhou Wei,Fu Dawei,Deng Wei

Platform for mountain flood disaster monitoring and warning is one of key non-structural measures for flood prevention in China.After years of improvement,the platform has played a significant role and effectively reduced losses and negative effect of the disaster.In the process of application of this traditional technical model,we found some problems,such as large scale of data sources and low quality of data,and lacking of decision support capacity as well as funds for operation and maintenance.Along with mature of technologies of internet of things and cloud platform service,it is necessary to apply these to upgrade the system and make beneficial use of the platform,so as to realize precise and accurate application of technology for disaster reduction.

mountain flood disaster;cloud platform;internet of things;customization

TV87+TP39

B

1000-1123（2017）19-0063-02

2017-09-20

田盛華，總經理。

責任編輯 軒 瑋