水利應(yīng)用大系統(tǒng)建設(shè)模式探討

吳恒清 ，吳靜子

（1. 淮河水利委員會(huì)信息中心，安徽 蚌埠 233001；2. 長江水利委員會(huì)網(wǎng)絡(luò)與信息中心，湖北 武漢 430010）

0 引言

2016 年以來，為進(jìn)一步推進(jìn)政務(wù)信息化工作，針對由各部門分散建設(shè)的政務(wù)信息系統(tǒng)“各自為政、條塊分割、煙囪林立、信息孤島”等問題，國務(wù)院部署開展了政務(wù)信息系統(tǒng)整合共享工作。《政務(wù)信息資源共享管理暫行辦法》[1]，《政務(wù)信息系統(tǒng)整合共享實(shí)施方案》[2]等文件要求各部委、省市（直轄市）、自治區(qū)全面開展政務(wù)信息系統(tǒng)整合共享工作，實(shí)現(xiàn)全國范圍內(nèi)信息資源共享，并對政務(wù)信息系統(tǒng)整合共享工作提出了具體推進(jìn)措施和時(shí)間要求。為全面貫徹落實(shí)國務(wù)院有關(guān)要求，水利部迅速研究部署了水利部政務(wù)信息系統(tǒng)整合共享工作，要求水利行業(yè)加快推進(jìn)政務(wù)信息系統(tǒng)的整合共享，構(gòu)建深度應(yīng)用、上下聯(lián)動(dòng)、縱橫協(xié)管的協(xié)同治理大系統(tǒng)。

1 大系統(tǒng)的界定

信息技術(shù)所定義的大系統(tǒng)[3–4]是指在結(jié)構(gòu)上和維數(shù)上都具有某種復(fù)雜性的系統(tǒng)，具有多目標(biāo)、多屬性、多層次、多變量等特點(diǎn)。大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案取決于組成大系統(tǒng)的子系統(tǒng)集合和各子系統(tǒng)之間存在的各種關(guān)系，子系統(tǒng)的分解可在垂直和水平方向上進(jìn)行。大系統(tǒng)的功能是通過互相關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)所形成的一定結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。只有在組織結(jié)構(gòu)合理的條件下，大系統(tǒng)才能有效地運(yùn)行。大系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定大系統(tǒng)的功能。結(jié)構(gòu)方案不同，大系統(tǒng)的總體功能也就不同。實(shí)現(xiàn)同樣的功能，可采用不同的結(jié)構(gòu)方案，但效果不同。最優(yōu)結(jié)構(gòu)方案就是選擇能滿足系統(tǒng)目標(biāo)要求的、總體功能最優(yōu)的可行的結(jié)構(gòu)方案。

《政務(wù)信息系統(tǒng)整合共享實(shí)施方案》中提出，政務(wù)信息系統(tǒng)整合共享總體原則是統(tǒng)一工程規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、備案管理、審計(jì)監(jiān)督、評價(jià)體系（簡稱“五統(tǒng)一”）。其中統(tǒng)一工程規(guī)劃要求：圍繞落實(shí)國家政務(wù)信息化工程相關(guān)規(guī)劃，建設(shè)“大平臺(tái)、大數(shù)據(jù)、大系統(tǒng)”，形成覆蓋全國、統(tǒng)籌利用、統(tǒng)一接入的數(shù)據(jù)共享大平臺(tái)，建立物理分散、邏輯集中、資源共享、政企互聯(lián)的政務(wù)信息資源大數(shù)據(jù)，構(gòu)建深度應(yīng)用、上下聯(lián)動(dòng)、縱橫協(xié)管的協(xié)同治理大系統(tǒng)。

按照“五統(tǒng)一”的總體原則，有效推進(jìn)政務(wù)信息系統(tǒng)整合共享，切實(shí)避免各自為政、自成體系、重復(fù)投資、重復(fù)建設(shè)，各部門原則上應(yīng)將分散和獨(dú)立的信息系統(tǒng)整合為一個(gè)互聯(lián)互通、業(yè)務(wù)協(xié)同、信息共享的“大系統(tǒng)”。這個(gè)“大系統(tǒng)”重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是互聯(lián)互通、業(yè)務(wù)協(xié)同、信息共享，而且充分吸取信息技術(shù)所指的大系統(tǒng)概念及其結(jié)構(gòu)優(yōu)勢。

2 建設(shè)模式

2.1 系統(tǒng)的分類

水利政務(wù)信息應(yīng)用大系統(tǒng)從應(yīng)用角度大體可分為政務(wù)管理類和業(yè)務(wù)類，其中政務(wù)管理類可分為公眾服務(wù)類和政務(wù)監(jiān)督管理類，系統(tǒng)分類如圖 1 所示。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上分可分為單節(jié)點(diǎn)和多節(jié)點(diǎn)部署型信息系統(tǒng)。

圖1 水利政務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)分類圖

單節(jié)點(diǎn)部署型信息系統(tǒng)是指部署在一個(gè)計(jì)算存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)。一般情況下，其表現(xiàn)是系統(tǒng)的各類用戶需求比較統(tǒng)一，應(yīng)用功能上沒有個(gè)性化或特殊需求，比較適合互聯(lián)網(wǎng)類應(yīng)用，比如公眾服務(wù)類應(yīng)用，在用戶并發(fā)應(yīng)用量不是很大的前提下，采用單節(jié)點(diǎn)部署比較經(jīng)濟(jì)。

多節(jié)點(diǎn)部署型信息系統(tǒng)是指部署在多個(gè)計(jì)算存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)。一般情況下，其表現(xiàn)主要是系統(tǒng)的各類用戶需求既有共同點(diǎn)，也有不同點(diǎn)，應(yīng)用功能上個(gè)性化或特殊需求比較明顯。通常是政務(wù)業(yè)務(wù)類和非通用需求的政務(wù)管理類信息系統(tǒng)需要多節(jié)點(diǎn)部署，以滿足不同節(jié)點(diǎn)的用戶群應(yīng)用需求。當(dāng)然，除了這類應(yīng)用，用戶應(yīng)用并發(fā)量很大的公眾服務(wù)類信息系統(tǒng)也需要采用多節(jié)點(diǎn)部署。

2.2 水利政務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)部署模式分析

水利政務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)遵循“需求先導(dǎo)，服務(wù)全局；急用先建，務(wù)求實(shí)效；統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，協(xié)同共享；上下一體，重視個(gè)性”的建設(shè)原則[5–6]，重點(diǎn)解決“各自為政、條塊分割、煙囪林立、信息孤島”等問題，以統(tǒng)一數(shù)據(jù)及接口標(biāo)準(zhǔn)、分級開發(fā)、統(tǒng)一協(xié)調(diào)為建設(shè)模式，建成需求引領(lǐng)、互聯(lián)互通、信息共享、業(yè)務(wù)協(xié)同的“大系統(tǒng)”。

2.2.1 建設(shè)原則

1）需求先導(dǎo)，服務(wù)全局。水利政務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)要以掌握洪水、干旱、水工程安全運(yùn)行、水工程建設(shè)管理、水資源開發(fā)利用、城鄉(xiāng)供水、節(jié)水管理、江河湖泊、水土流失等方面的情況為需求先導(dǎo)，滿足政務(wù)監(jiān)督管理，實(shí)現(xiàn)對江河湖泊、水工程、水資源、水生態(tài)（水土保持）、水利資金及水利政務(wù)的全面監(jiān)管，提供全方位、高效率、智能化的水利政務(wù)應(yīng)用，為水利工作提供全面的技術(shù)支撐。

2）急用先建，務(wù)求實(shí)效。從業(yè)務(wù)應(yīng)用需求的實(shí)際出發(fā)，在建設(shè)策略上區(qū)分輕重緩急，急用先建。要以實(shí)用、安全為引領(lǐng)，加強(qiáng)信息資源共享建設(shè)，形成上下貫通、左右共享的信息共享格局；優(yōu)先安排對水利現(xiàn)代化工作有較大促進(jìn)作用和支撐效果的應(yīng)用系統(tǒng)，提高水利信息系統(tǒng)的安全性和可靠性，促進(jìn)水利信息化健康發(fā)展。同時(shí)，要正確處理信息安全與信息化建設(shè)之間的關(guān)系，將安全作為底線，當(dāng)其他需求與安全需求沖突時(shí)，應(yīng)優(yōu)先滿足安全需求。

3）統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，協(xié)同共享。在水利信息資源及應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)過程中要遵循國家和水利行業(yè)信息化有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)真正做到上下一體、橫向協(xié)同。標(biāo)準(zhǔn)要先行，尤其是支撐縱向聯(lián)通、上下一體，以及橫向協(xié)同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及交換標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用接口標(biāo)準(zhǔn)要先行，確保水利信息化資源能夠互聯(lián)互通、業(yè)務(wù)協(xié)同，避免造成新的信息孤島。

4）上下一體，重視個(gè)性。按照國務(wù)院政務(wù)信息系統(tǒng)整合共享要求，國務(wù)院各部門原則上應(yīng)將分散和獨(dú)立的信息系統(tǒng)整合為一個(gè)互聯(lián)互通、業(yè)務(wù)協(xié)同、信息共享的“大系統(tǒng)”。按照這個(gè)要求，水利行業(yè)適宜按照相對集中的業(yè)務(wù)類別（見圖 1）。以上下一體、重視個(gè)性的原則進(jìn)行水利政務(wù)應(yīng)用大系統(tǒng)建設(shè)。要使水利政務(wù)應(yīng)用大系統(tǒng)能貫通水利行業(yè)各級管理部門，做到實(shí)用、好用，必須要充分融合各級管理部門個(gè)性應(yīng)用需求，體現(xiàn)個(gè)性特點(diǎn)，以標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)交換和應(yīng)用接口為規(guī)定，以分級開發(fā)、統(tǒng)一協(xié)調(diào)為建設(shè)模式，建成互聯(lián)互通、信息共享、業(yè)務(wù)協(xié)同的“大系統(tǒng)”。

建設(shè)“大系統(tǒng)”不是簡單地理解為就是建設(shè)一個(gè)集中的“大系統(tǒng)”，重點(diǎn)是要解決各分系統(tǒng)間的互聯(lián)互通、信息共享、業(yè)務(wù)協(xié)同，滿足多層級應(yīng)用個(gè)性化需求。

2.2.2 開發(fā)部署模式

水利政務(wù)信息系統(tǒng)主要有集中和分布式部署2 種開發(fā)部署模式。這 2 種開發(fā)部署模式適用于不同的應(yīng)用場景，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用需求和所面對的用戶確定開發(fā)部署模式。

1）集中部署。一般情況下系統(tǒng)集中部署在 1 個(gè)計(jì)算存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，用戶通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問應(yīng)用系統(tǒng)，對應(yīng)于單節(jié)點(diǎn)部署型信息系統(tǒng)。

其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為系統(tǒng)可部署在集中的云平臺(tái)上，計(jì)算存儲(chǔ)資源可集中利用，不需建設(shè)多個(gè)計(jì)算存儲(chǔ)資源池（云）；開發(fā)方便，只需開發(fā)一個(gè)整體的系統(tǒng)，內(nèi)部接口、數(shù)據(jù)交換相對容易實(shí)現(xiàn)；管理集中，運(yùn)維較為方便。

其缺點(diǎn)表現(xiàn)為需要較好的網(wǎng)絡(luò)通信資源進(jìn)行支撐，信息交換量較大時(shí)，需要較寬的網(wǎng)絡(luò)通信帶寬，線路租用費(fèi)落實(shí)困難；尤其是計(jì)算量比較大的系統(tǒng)，對集中云平臺(tái)的性能要求高，對其帶來較高的建設(shè)成本。由于集中部署，系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性要求更高，運(yùn)維壓力和責(zé)任增大。

針對水利政務(wù)應(yīng)用，水利公眾服務(wù)類信息系統(tǒng)面向廣大公眾，需求個(gè)性化不強(qiáng)，業(yè)務(wù)并發(fā)量也不大，適合于集中部署。這類信息系統(tǒng)在必要時(shí)也可以采用鏡像部署模式，以解決多用戶并發(fā)訪問的快速響應(yīng)等問題。集中開發(fā)部署模式如圖 2 所示。

圖2 水利政務(wù)信息系統(tǒng)集中開發(fā)部署圖

2）分布式部署。一般情況下大系統(tǒng)的各分（子）系統(tǒng)分散部署在多個(gè)計(jì)算存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，用戶通過網(wǎng)絡(luò)就近訪問節(jié)點(diǎn)分系統(tǒng)，對應(yīng)于多節(jié)點(diǎn)部署型信息系統(tǒng)。宜采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)和接口標(biāo)準(zhǔn)、分散開發(fā)的模式建設(shè)，可以有效解決對應(yīng)層級個(gè)性化業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。其部署節(jié)點(diǎn)適宜與相關(guān)的行政應(yīng)用層級對應(yīng)，部署在節(jié)點(diǎn)上的應(yīng)用分系統(tǒng)針對其對應(yīng)層級的用戶進(jìn)行開發(fā)，可充分滿足其應(yīng)用需求，尤其是能更好地滿足其個(gè)性化應(yīng)用需求。

其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)通信資源需求量較小，線路租用費(fèi)用低；對于計(jì)算量比較大的系統(tǒng)，分散在各節(jié)點(diǎn)本地“云”上進(jìn)行計(jì)算，運(yùn)算效率可有效提高。由于分布式部署，運(yùn)維壓力和責(zé)任分散在各維護(hù)層級。最重要的優(yōu)點(diǎn)是由于是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、分散開發(fā)，可以更有效地滿足各層級個(gè)性化應(yīng)用需求。

其缺點(diǎn)表現(xiàn)為系統(tǒng)需要多個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算存儲(chǔ)資源進(jìn)行支撐，需要具備相應(yīng)的多個(gè)計(jì)算存儲(chǔ)資源池（云）；開發(fā)之前要做好標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一應(yīng)用接口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和交換規(guī)范等。

3）統(tǒng)一接口、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。水利政務(wù)應(yīng)用大系統(tǒng)分布式部署要解決的關(guān)鍵問題是數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一和數(shù)據(jù)交換接口的標(biāo)準(zhǔn)化問題。

采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)。各級水利政務(wù)應(yīng)用單位在信息系統(tǒng)建設(shè)過程中，要抓好標(biāo)準(zhǔn)采用工作，根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)分類遵循相應(yīng)的水利行業(yè)數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)，包括水利信息、水文、水資源、實(shí)時(shí)水雨情、實(shí)時(shí)工情、水利工程建設(shè)與管理、水土保持、水利水電移民和水利空間信息等數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)與標(biāo)識(shí)符標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一了，數(shù)據(jù)的縱向傳輸就不存在技術(shù)問題了。

采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。水利數(shù)據(jù)交換包括上下級之間、同類或不同類業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間、不同網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)主要有項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)，國家防汛指揮系統(tǒng)、國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)等項(xiàng)目（同系統(tǒng)）制定的項(xiàng)目數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)取得了較好效果，可以借鑒。目前，水利部正在組織編制水利數(shù)據(jù)交換規(guī)約等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，即將頒布施行，將會(huì)給統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換和應(yīng)用接口提供很好的技術(shù)規(guī)范。

2.2.3 模式選擇

通過以上分析，分布式部署大系統(tǒng)更適合于水利政務(wù)應(yīng)用。除了水利公眾服務(wù)系統(tǒng)外，政務(wù)監(jiān)督管理和政務(wù)業(yè)務(wù)類應(yīng)用系統(tǒng)均面向不同層級的管理人員，需求個(gè)性化強(qiáng)，有些業(yè)務(wù)系統(tǒng)計(jì)算量還很大，適宜采用多節(jié)點(diǎn)分布式開發(fā)部署模式，建成需求引領(lǐng)、互聯(lián)互通、信息共享、業(yè)務(wù)協(xié)同的“大系統(tǒng)”。分布式開發(fā)部署模式如圖 3 所示。

圖3 水利政務(wù)信息系統(tǒng)分布式開發(fā)部署圖

3 結(jié)語

自從國務(wù)院提出進(jìn)行政務(wù)信息系統(tǒng)整合要求之后，水利部也開始行動(dòng)開展政務(wù)信息系統(tǒng)整合。在整合過程中，大系統(tǒng)集中和分布式部署模式都有應(yīng)用，其中傾向性意見是要開發(fā)集中部署的信息系統(tǒng)。但是，集中部署大系統(tǒng)容易產(chǎn)生滿足不了多層級個(gè)性化應(yīng)用需求的問題，而分布式部署模式更有利于實(shí)現(xiàn)多層級水利政務(wù)應(yīng)用。因此，希望在信息系統(tǒng)建設(shè)時(shí)能夠因地制宜，不是一刀切，而是要根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用需求和內(nèi)在特點(diǎn)制定開發(fā)部署模式。文中提出了通過實(shí)際工作理解總結(jié)的水利政務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)方法，與水利信息化同行們共同探討，以期能夠促進(jìn)水利業(yè)務(wù)應(yīng)用信息化、智能化乃至智慧水利建設(shè)，為水利現(xiàn)代化服務(wù)。