淺析北京市基層水務(wù)信息管理系統(tǒng)架構(gòu)與設(shè)計

稅朋勃，牛鑫艷，張文升，景 佳

（1.北京市郊區(qū)水務(wù)事務(wù)中心，100195，北京；2.北京清流技術(shù)股份有限公司，100073，北京）

北京市郊區(qū)經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展，人民群眾對美好生活的需求日益增長，也對郊區(qū)水務(wù)管理和服務(wù)提出了更高要求，主要體現(xiàn)為服務(wù)需求不斷增長、服務(wù)領(lǐng)域不斷延伸、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)不斷提高、服務(wù)對象不斷拓展等，推動著郊區(qū)水務(wù)事業(yè)快速發(fā)展。近幾年，北京市針對村鎮(zhèn)供水、農(nóng)業(yè)節(jié)水、郊區(qū)水環(huán)境等不同業(yè)務(wù)管理需求，應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)，陸續(xù)建設(shè)了水務(wù)站信息管理系統(tǒng)、北京旱情監(jiān)測系統(tǒng)、郊區(qū)水環(huán)境管理系統(tǒng)等業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，一定程度上提高了水利業(yè)務(wù)管理的自動化和信息化水平，在郊區(qū)水務(wù)的管理和決策中發(fā)揮了重要作用。

但隨著郊區(qū)水務(wù)建設(shè)不斷發(fā)展、管理需求不斷增長以及基礎(chǔ)信息不斷更新，現(xiàn)有系統(tǒng)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)階段郊區(qū)水務(wù)建設(shè)與管理需求，主要體現(xiàn)在：①各業(yè)務(wù)系統(tǒng)分步建設(shè)，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不一，導(dǎo)致數(shù)據(jù)和信息共享困難，形成“信息孤島”；②地圖管理、專業(yè)分析等業(yè)務(wù)應(yīng)用功能有待擴(kuò)展和增強(qiáng)；③大數(shù)據(jù)、云管理等新技術(shù)尚未得到應(yīng)用；④原有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的使用對象和服務(wù)群體有限，與現(xiàn)階段郊區(qū)水務(wù)發(fā)展涉及的用戶范圍不適應(yīng)。為此，需要開發(fā)建設(shè)郊區(qū)水務(wù)綜合管理平臺，整合村鎮(zhèn)供水、農(nóng)業(yè)節(jié)水、鄉(xiāng)村水環(huán)境等數(shù)據(jù)資源和業(yè)務(wù)應(yīng)用功能，充分發(fā)揮信息管理系統(tǒng)在郊區(qū)水務(wù)業(yè)務(wù)管理中的作用，為郊區(qū)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力的水務(wù)基礎(chǔ)支撐。

一、系統(tǒng)總體架構(gòu)

北京市郊區(qū)水務(wù)綜合管理平臺建設(shè)內(nèi)容包括信息平臺“北京市基層水務(wù)信息管理系統(tǒng)”及“郊區(qū)水務(wù)信息發(fā)布系統(tǒng)”建設(shè)，系統(tǒng)采用符合SOA體系架構(gòu)及當(dāng)前業(yè)界主流的.Net語言進(jìn)行開發(fā)，利用B/S結(jié)構(gòu)，遵循相關(guān)安全保障體系和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，在虛擬化服務(wù)的支撐下，按照基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)資源層、應(yīng)用支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層與用戶層等5層體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。系統(tǒng)技術(shù)框架如圖1所示。

1.基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施層是利用現(xiàn)有部分服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及項目采購設(shè)備，搭建虛擬化云服務(wù)平臺，核心建設(shè)IaaS（虛擬化計算基礎(chǔ)架構(gòu)平臺），包括底層物理資源、虛擬資源以及虛擬化管理平臺。物理資源包括服務(wù)器、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等；虛擬資源包括服務(wù)器虛擬化、存儲虛擬化及網(wǎng)絡(luò)虛擬化；虛擬化管理平臺上提供基于數(shù)據(jù)中心的虛擬數(shù)據(jù)中心池的虛擬化資源池管理服務(wù)和平臺管理服務(wù)。利用虛擬化計算基礎(chǔ)架構(gòu)平臺為郊區(qū)水務(wù)提供優(yōu)質(zhì)的底層服務(wù)，并能夠滿足上層平臺的設(shè)計需求，起到支撐上層“智慧”的基礎(chǔ)性作用。

圖1 系統(tǒng)技術(shù)框架圖

2.數(shù)據(jù)資源層

數(shù)據(jù)資源層是系統(tǒng)信息匯集的目的地，是數(shù)據(jù)存儲與管理的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)管理內(nèi)容包括村鎮(zhèn)供水?dāng)?shù)據(jù)庫、基層水務(wù)數(shù)據(jù)庫、農(nóng)業(yè)節(jié)水?dāng)?shù)據(jù)庫、水環(huán)境數(shù)據(jù)庫、空間庫、基礎(chǔ)庫等。

3.應(yīng)用支撐層

應(yīng)用支撐層是向上開放標(biāo)準(zhǔn)的訪問接口，組織形成服務(wù)平臺，對業(yè)務(wù)應(yīng)用提供通用的支撐服務(wù)，包括運(yùn)行管理服務(wù)、地理信息服務(wù)、消息管理服務(wù)、數(shù)據(jù)交換服務(wù)、身份認(rèn)證服務(wù)、訪問控制服務(wù)等。

4.業(yè)務(wù)應(yīng)用層

業(yè)務(wù)應(yīng)用層在支撐平臺架構(gòu)上，根據(jù)業(yè)務(wù)處理需要對應(yīng)用支撐平臺請求各種服務(wù)，完成業(yè)務(wù)處理功能。采取報表、圖表、GIS分析與打印輸出等多種展現(xiàn)形式為用戶提供服務(wù)。應(yīng)用層主要包括北京市基層水務(wù)信息管理系統(tǒng)及郊區(qū)水務(wù)信息發(fā)布系統(tǒng)，前者通過對原有系統(tǒng)資源、數(shù)據(jù)資源進(jìn)行整合，提供村鎮(zhèn)供水、基層水務(wù)、農(nóng)業(yè)節(jié)水、水環(huán)境等4部分業(yè)務(wù)應(yīng)用，后者作為基層水務(wù)管理的交流平臺，發(fā)布郊區(qū)水務(wù)管理相關(guān)的通知公告、行業(yè)動態(tài)等。

5.用戶層

用戶層包括市水務(wù)局用戶、郊區(qū)水務(wù)中心用戶、各區(qū)水務(wù)局用戶、系統(tǒng)管理員等4個類目，針對不同用戶的需求定制相應(yīng)的功能。

二、數(shù)據(jù)庫設(shè)計

信息資源整合是數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)，是將分散在各個科室的信息資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提取出來進(jìn)行轉(zhuǎn)換、存儲，形成一個全局、透明、標(biāo)準(zhǔn)化的信息資源庫。它不是簡單地把多個信息采集系統(tǒng)采用鏈接模式進(jìn)行界面和功能的匯集，而是采用提取各信息采集系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)的模式，實現(xiàn)真正意義上的信息資源整合集成。在歷史數(shù)據(jù)遷移過程中應(yīng)根據(jù)實際情況建立數(shù)據(jù)整合規(guī)范，并且要求在后續(xù)的整合過程中嚴(yán)格遵守。

系統(tǒng)構(gòu)建郊區(qū)水務(wù)綜合數(shù)據(jù)庫，包括村鎮(zhèn)供水?dāng)?shù)據(jù)庫、農(nóng)業(yè)節(jié)水?dāng)?shù)據(jù)庫、水利工程設(shè)施數(shù)據(jù)庫、水務(wù)管理數(shù)據(jù)庫、社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫、文本庫、基礎(chǔ)庫等8個數(shù)據(jù)庫（如圖2）?；驹瓌t是將現(xiàn)有8個系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫基本信息表、統(tǒng)計信息表、空間信息經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理后納入綜合數(shù)據(jù)庫相應(yīng)的專題數(shù)據(jù)庫，動態(tài)信息表和實時信息表在原數(shù)據(jù)庫中保留，通過數(shù)據(jù)交換軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)同步。在數(shù)據(jù)資源整合中最主要的是歷史數(shù)據(jù)遷移及地理信息的整合。

圖2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

三、系統(tǒng)主要功能設(shè)計

將北京市村鎮(zhèn)供水管理信息系統(tǒng)、旱情管理系統(tǒng)等8個系統(tǒng)的部分功能通過功能集成、界面集成等方式整合到基層水務(wù)信息管理系統(tǒng)相關(guān)的子系統(tǒng)中。基于郊區(qū)水務(wù)綜合數(shù)據(jù)庫，新建功能模塊，補(bǔ)充完善村鎮(zhèn)供水、農(nóng)業(yè)節(jié)水、郊區(qū)水環(huán)境、水務(wù)管理專題等功能。

1.功能模塊劃分

針對郊區(qū)水務(wù)業(yè)務(wù)分塊，基層水務(wù)管理系統(tǒng)劃分為村鎮(zhèn)供水、水利工程、農(nóng)業(yè)節(jié)水、基層水務(wù)等4個子系統(tǒng)及綜合分析、文本信息管理共6個功能模塊，各子系統(tǒng)為相對應(yīng)的業(yè)務(wù)管理人員提供數(shù)據(jù)管理、專業(yè)分析、地圖管理和輸出等應(yīng)用服務(wù)，實現(xiàn)跨業(yè)務(wù)、跨部門的綜合分析。

2.系統(tǒng)主要功能設(shè)計

基層水務(wù)管理信息系統(tǒng)主要包括：綜合查詢、GIS展示、信息聯(lián)查、統(tǒng)計分析等共76個功能模塊，在原有業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了新的業(yè)務(wù)功能，如水質(zhì)分析、管水員考試抽查系統(tǒng)等。

（1）綜合分析

依托GIS平臺，實現(xiàn)村鎮(zhèn)供水、農(nóng)業(yè)節(jié)水、基層水務(wù)、水環(huán)境相關(guān)信息的空間展示與查詢，完成相應(yīng)的統(tǒng)計分析。綜合分析一是對郊區(qū)水務(wù)管理的靜態(tài)信息、動態(tài)信息進(jìn)行匯總和展示，以了解郊區(qū)水務(wù)管理概況；二是將郊區(qū)水務(wù)中心相關(guān)業(yè)務(wù)進(jìn)行串聯(lián)，便于實現(xiàn)跨業(yè)務(wù)、跨科室的信息查詢；三是在郊區(qū)水務(wù)管理的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上提供決策分析服務(wù)。

（2）GIS 地圖管理

系統(tǒng)利用北京市水務(wù)局水基礎(chǔ)平臺現(xiàn)有服務(wù)，采用聯(lián)合方式，由市水務(wù)局信息中心統(tǒng)一提供基礎(chǔ)圖層、專題圖層及其屬性信息服務(wù)。郊區(qū)水務(wù)中心特有的專題圖層在新建后與水基礎(chǔ)平臺空間數(shù)據(jù)服務(wù)疊加應(yīng)用。

通過GIS地圖管理功能，能夠?qū)崿F(xiàn)村鎮(zhèn)供水廠（站）、水務(wù)站、農(nóng)民用水者協(xié)會等地圖的放大、縮小、圖層控制、測距等基本功能，可以進(jìn)行區(qū)定位、邊界渲染、點選、框選、查詢、實時數(shù)據(jù)分析、水質(zhì)超標(biāo)分析等功能。在GIS圖上任意選中某一范圍，展示該范圍內(nèi)的空間信息，并實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)間的信息串聯(lián)。在GIS圖上對周邊相關(guān)屬性進(jìn)行高亮顯示，并通過數(shù)據(jù)表的形式進(jìn)行展示，如可通過信息串聯(lián)查看村鎮(zhèn)供水廠（站）特定范圍內(nèi)的水利工程、水務(wù)站以及周邊村莊，點擊其中某個屬性查看其基本信息及動態(tài)信息。

（3）數(shù)據(jù)管理

對村屬性數(shù)據(jù)、村鎮(zhèn)集中供水廠（站）數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)節(jié)水?dāng)?shù)據(jù)、水利工程及社會經(jīng)濟(jì)靜態(tài)數(shù)據(jù)和在線監(jiān)測動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，實現(xiàn)增加、刪除、修改以及詳細(xì)信息的查看及篩選查詢、報表生成、輸出打印功能。對郊區(qū)村鎮(zhèn)供水工程信息進(jìn)行管理，并以此為基礎(chǔ)實現(xiàn)供水工程、供水規(guī)模的統(tǒng)計分析。

（4）用戶界面定制

系統(tǒng)可根據(jù)不同用戶的業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，定制不同的功能菜單，設(shè)置個性化桌面主題及分類導(dǎo)航，實現(xiàn)為不同用戶定制不同的業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺。

（5）專業(yè)分析

①土壤墑情分析及等值線面繪制

系統(tǒng)對原有旱情系統(tǒng)功能進(jìn)行整合，實現(xiàn)墑情監(jiān)測站點分布查詢、自動監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢，提供監(jiān)測站單站分析、多站對比分析、墑情等值（線）面生成以及旱情簡報的自動生成等，并為實現(xiàn)及時發(fā)現(xiàn)自動監(jiān)測數(shù)據(jù)上報異常，提供異常數(shù)據(jù)及時發(fā)現(xiàn)、快速分析等功能。

②基層水務(wù)信息匯總分析

為加強(qiáng)基礎(chǔ)水務(wù)的信息化管理和高效分析，系統(tǒng)涵蓋了水務(wù)站、農(nóng)民用水者協(xié)會、村分會、管水員信息的匯總分析功能，實現(xiàn)了水務(wù)信息的分級統(tǒng)計，達(dá)到了基層水務(wù)信息的層級化管理。同時為規(guī)范管水員考試，由系統(tǒng)對各類選擇題、判斷題等題型進(jìn)行管理，構(gòu)建抽題系統(tǒng)，隨機(jī)形成管水員考試試卷。

③村鎮(zhèn)供水水質(zhì)分析

系統(tǒng)在整合原有監(jiān)測數(shù)據(jù)異常告警的基礎(chǔ)上，增加了水質(zhì)分析功能，提供按行政區(qū)、按時間進(jìn)行水質(zhì)合格率統(tǒng)計和水質(zhì)超標(biāo)分析。同時為便于及時了解村鎮(zhèn)集中供水廠（站）的檢測結(jié)果，檢測指標(biāo)的模板增加了自定義設(shè)置、數(shù)據(jù)導(dǎo)入等，提供檢測查詢、模板生成、數(shù)據(jù)導(dǎo)入等功能。

④水利工程信息統(tǒng)計分析

系統(tǒng)在原郊區(qū)水環(huán)境系統(tǒng)中提取水利工程重點關(guān)注的業(yè)務(wù)信息，與水務(wù)普查信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，并進(jìn)行功能擴(kuò)展。實現(xiàn)了水利工程信息的匯總分析，可追溯某一具體水利工程屬性信息進(jìn)行查看。

四、結(jié) 語

針對郊區(qū)村鎮(zhèn)供水、農(nóng)業(yè)節(jié)水、水利工程和基層水務(wù)管理的各方面需求，通過基層水務(wù)信息管理系統(tǒng)架構(gòu)和設(shè)計，解決了郊區(qū)水務(wù)中心信息化存在的信息孤島、業(yè)務(wù)分割、設(shè)施分散、安全等問題，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)管理、GIS查詢、專業(yè)分析等功能，將有力促進(jìn)郊區(qū)水務(wù)業(yè)務(wù)管理提升和水務(wù)信息化的健康發(fā)展。 ■

參考文獻(xiàn)：

[1]北京市水務(wù)局.北京市“十二五”郊區(qū)水務(wù)發(fā)展規(guī)劃[R].2011.

[2]程曉冰，石玉波，蔣云鐘.國家水資源管理系統(tǒng)建設(shè)總體構(gòu)架[J].中國水利，2008（19）.

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

[4]唐波，張敏，陳鋒.通過移動端系統(tǒng)整合水利信息化系統(tǒng)的探索[J].江蘇水利，2014（1）.