基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的江陰智慧水利研究與應用

文／鄒明忠，繆岳軍，胥杜杰，顧 超，夏 勇

近年，國家密集出臺了“互聯(lián)網(wǎng)+政務”、信息資源共享等方面的重要文件，黨的十九大報告特別強調要建設智慧社會的全新目標，旨在通過智慧社會建設轉變政府管理方式、提高政府運作效能、擴展公共服務功能、更好服務人民群眾，全面推動社會治理體系和治理能力現(xiàn)代化。智慧水利是智慧社會的重要組成部分，水利部歷來高度重視智慧水利建設，提出了以水利信息化帶動水利現(xiàn)代化的總體要求。在江蘇省智慧水利建設指導下，江陰市充分結合實際需求，率先將云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術作為水利現(xiàn)代化建設新的著力點，在水利行業(yè)內全面應用。

江陰智慧水利建設現(xiàn)狀與體會

自2012年以來，江陰市水利局根據(jù)行業(yè)現(xiàn)狀和水利現(xiàn)代化發(fā)展需要，明確了智慧水利建設的發(fā)展方向，制定了水利信息化發(fā)展建設規(guī)劃和可行性研究報告等項目實施綱要，多渠道落實財政資金，加快推進并不斷提升完善水利數(shù)據(jù)中心（托管于電信機房）、物聯(lián)網(wǎng)傳感控制平臺、信息網(wǎng)絡與安全系統(tǒng)、智慧水利一體化平臺、水利一張圖應用展示、智慧城市大數(shù)據(jù)應用、移動APP、信息化用房設施改造等八大建設內容。江陰智慧水利一體化管理平臺自2013年8月正式上線應用，現(xiàn)已成為水利系統(tǒng)各部門尤其是防汛部門現(xiàn)代高效辦公的技術支撐。項目成果于2013年5月通過水利部信息中心、江蘇省水利廳、河海大學、水利部南京水利水文自動化研究所等單位專家的聯(lián)合驗收，總體達到了國內領先水平，并具有較好的示范推廣價值。2014年6月江陰市被江蘇省水利廳、水利部科技推廣中心列為“江蘇省江陰市智慧水利信息化技術推廣示范基地”，近年充分發(fā)揮了示范基地的科技推廣、技術示范與帶動輻射作用。

智慧水利建設屬于典型的社會公益性事業(yè)，本身并不創(chuàng)造直接的經濟收益，但通過建成的水雨工情自動監(jiān)測與預警、河網(wǎng)水資源優(yōu)化調度、智能節(jié)水灌溉、小型閘泵站遠程控制、實時視頻與智能安防及移動電子政務等系統(tǒng)功能，能實時、便捷、有效地獲取防汛減災、水資源、河道、水利工程等工作的全業(yè)務信息，增強水災害應急預警與決策水平，推動了水利改革的現(xiàn)代化進程，更好地服務于經濟社會發(fā)展。

但之前江陰智慧水利的網(wǎng)絡結構依托于水利專網(wǎng)，其建設運行與擴展的經濟成本相對較高。多年來水利專有云數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)累計已達10億條，其存儲與大數(shù)據(jù)計算及共享服務能力有待提高，迫切需要加大水利業(yè)務系統(tǒng)應用的便捷性與開放性。為此，筆者倡議樹立“簡約、便民、陽光、高效”的理念，大力開展基于新一代“互聯(lián)網(wǎng)+”技術架構下的智慧水利應用研究與實踐。

江陰“互聯(lián)網(wǎng)+智慧水利”總體架構設計

基于“互聯(lián)網(wǎng)+智慧水利”的總體架構大體可分為3層：感知層、數(shù)據(jù)層、應用層，具體如圖1。

感知層：將各水利測站的水情、工情、雨情、流量、水質、墑情、視頻等監(jiān)測數(shù)據(jù)通過光纖/VPN專網(wǎng)/4G/遙測短波/NB-IOT等通信網(wǎng)絡傳輸至水利專有云數(shù)據(jù)中心存儲；各水利業(yè)務系統(tǒng)（如防汛決策系統(tǒng)、水資源信息系統(tǒng)、河長制協(xié)同系統(tǒng)、水利工程建管系統(tǒng)、電子政務系統(tǒng)等）數(shù)據(jù)通過公共云中心上傳至水利專有云中心存儲。

圖1 基于“互聯(lián)網(wǎng)+智慧水利”的技術架構圖

圖2 數(shù)據(jù)存儲交換與服務交替發(fā)布結構圖

圖3 基于“互聯(lián)網(wǎng)+智慧水利”網(wǎng)絡拓撲圖

數(shù)據(jù)層：采用混合云架構，即融合公共云和水利專有云。核心數(shù)據(jù)存放在專有云中，同時又可獲得公共云的計算資源，將公共云和專有云進行混合和匹配，分布式提供數(shù)據(jù)服務。

應用層：基于互聯(lián)網(wǎng)的智慧水利系統(tǒng)的應用，面向互聯(lián)網(wǎng)用戶與水利專網(wǎng)用戶提供系統(tǒng)應用和交互服務。

數(shù)據(jù)的存儲交換和服務交替發(fā)布

在水利專用云與公共云之間建設交換數(shù)據(jù)庫和中間服務，有選擇性地共享水利專有云數(shù)據(jù)入庫至中間數(shù)據(jù)庫，再轉化給公共云數(shù)據(jù)中心。互聯(lián)網(wǎng)用戶將響應數(shù)據(jù)提交給公共云數(shù)據(jù)中心，響應式交互給中間數(shù)據(jù)庫，再通過轉化服務給水利專有云數(shù)據(jù)中心。其結構圖如圖2。

整個數(shù)據(jù)層整合成具有共享能力和數(shù)據(jù)運營兩大中心的混合云模式，集中提供云計算、云數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)、云安全能力，有效解決兼容問題。共享能力中心統(tǒng)一將業(yè)務能力轉化為共享服務進行跨業(yè)務共享和開放；數(shù)據(jù)運營中心提供大數(shù)據(jù)應用的一切支持服務，從數(shù)據(jù)的集中存儲、開發(fā)增值，到建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)開放門戶，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資產化、服務化、價值化。

基于互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸與安全保障

根據(jù)水利部《水利網(wǎng)絡與信息安全體系建設基本技術要求》中的信息系統(tǒng)安全定級要求，江陰智慧水利安全保護等級可定為二級，采用政務內網(wǎng)、政務外網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)3種網(wǎng)絡架構，具體又劃分為5個安全保護域和1個物理安全環(huán)境。5個安全保護域分別為第二級服務域、終端域、安全應用域、核心交換域、公眾服務域。其網(wǎng)絡拓撲如圖3所示。

依托云成熟的安全技術功能保障水利數(shù)據(jù)安全。如負載均衡、塊存儲、RDS云數(shù)據(jù)庫、OSS對象存儲等產品有效保證了水利互聯(lián)網(wǎng)端數(shù)據(jù)的存儲與運行效能。服務器安全（安騎士）集檢測、修復、防御為一體，提供網(wǎng)站后門查殺、通用Web軟件0day漏洞修復、安全基線巡檢、主機訪問控制等功能；云盾DdoS系統(tǒng)配置高防IP，將攻擊流量引流到高防IP；Web應用防火墻通過分析網(wǎng)站的訪問請求、過濾異常攻擊；CA證書服務云上簽發(fā)Symantec、CFCA、GeoTrust SSL數(shù)字證書，部署簡單，輕松實現(xiàn)全站HTTPS化，防監(jiān)聽、防劫持等云安全產品實現(xiàn)了對水利數(shù)據(jù)安全的保障。

通過用戶身份鑒別技術、訪問控制策略技術、系統(tǒng)安全審計技術、客體安全重用技術、過惡意代碼防范技術保障系統(tǒng)運行安全，使用用戶身份標識唯一和鑒別信息復雜度檢查，保證應用系統(tǒng)中不存在重復用戶身份標識，身份鑒別信息不易被冒用；當?shù)卿浭√幚頃r，可采取結束會話、限制非法登錄次數(shù)和自動退出等措施；啟用身份鑒別、用戶身份標識唯一性檢查、用戶身份鑒別信息復雜度檢查以及登錄失敗處理功能，并根據(jù)安全策略配置相關參數(shù)；在每次用戶登錄系統(tǒng)時，采用數(shù)字證書、強化管理的口令或具有相應安全強度的其他機制進行用戶身份鑒別，并對鑒別數(shù)據(jù)進行保密性和完整性保護。

建立備份和恢復機制保障系統(tǒng)運行安全。建立數(shù)據(jù)備份措施、備份管理制度，制定數(shù)據(jù)備份策略，對重要信息進行備份以及依據(jù)備份記錄可進行數(shù)據(jù)恢復。

江陰“互聯(lián)網(wǎng)+智慧水利”應用成效

江陰智慧水利經過多年的系統(tǒng)建設，已基本形成覆蓋水利各部門業(yè)務的信息化綜合集成應用，包含防汛抗旱決策指揮、河長制協(xié)同辦公、農村水利管理、水利工程建設管理、水利工程運行管理及政務OA辦公等系統(tǒng)，積累了大量品質化數(shù)據(jù)。近階段，江陰在大力實施“互聯(lián)網(wǎng)+智慧水利”探索研究與應用上取得了顯著成效。一是以簡政放權、放管結合、優(yōu)化服務為核心，創(chuàng)新踐行了“互聯(lián)網(wǎng)+”思維，以水利權利清單為基礎，以水利數(shù)據(jù)共享和流程優(yōu)化為重點，以大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術為支撐，以增強人民群眾獲得感為落腳點，開啟了從“群眾跑腿”到互聯(lián)網(wǎng)“數(shù)據(jù)跑腿”的水利服務新模式。二是在“互聯(lián)網(wǎng)+”模式下，能更好地構建多元普惠的民生信息服務體系，積極發(fā)展服務民生智慧水利應用，提供更加方便、及時、高效的公共服務。三是“互聯(lián)網(wǎng)+智慧水利”已經成為水利部門職能轉變的新動力、建設服務型水利的重要路徑。

結 語

“互聯(lián)網(wǎng)+”的研究應用積極推動了江陰智慧水利的發(fā)展，本文提出基于“互聯(lián)網(wǎng)+智慧水利”的總體架構、數(shù)據(jù)存儲交換與服務交替發(fā)布、突破傳統(tǒng)的網(wǎng)絡拓撲與安全保障等，均以創(chuàng)新的理念將互聯(lián)網(wǎng)與水利管理服務相結合，以促進完善智慧水利在數(shù)據(jù)存儲、服務發(fā)布、網(wǎng)絡結構、業(yè)務應用方面的全新構架，值得借鑒推廣。