全國主要支流治理項(xiàng)目管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

董 靜，滿運(yùn)濤，李婭婷，劉德龍

(中國水利水電科學(xué)研究院，北京，100038)

1 引言

黨中央、國務(wù)院高度重視中小河流治理。為加快我國中小河流建設(shè)，2010年，國務(wù)院出臺(tái)了《關(guān)于切實(shí)加強(qiáng)中小河流治理和山洪地質(zhì)災(zāi)害防治的若干意見》(國發(fā)〔2012〕31號(hào))，并于2011年批準(zhǔn)了《全國中小河流治理和病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固、山洪地質(zhì)災(zāi)害防御和綜合治理總體規(guī)劃》(以下簡稱《總體規(guī)劃》)，確定了2012年底基本完成近期規(guī)劃2209條重點(diǎn)中小河流重要河段治理，到2015年累計(jì)完成5000余條重點(diǎn)中小河流重要河段治理的目標(biāo)任務(wù)[1]。

為了更好的對(duì)全國中小河流項(xiàng)目進(jìn)行管理，2012年水利部開發(fā)了“全國中小河流治理項(xiàng)目管理系統(tǒng)”，利用交互式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等手段，以縣級(jí)行政區(qū)為基本管理單元，逐步實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目投資建設(shè)信息動(dòng)態(tài)跟蹤管理、重要文檔和工程多媒體信息搜集查詢、工程地理信息查詢、短消息自動(dòng)督辦等功能，極大地提高了項(xiàng)目管理效率。自上線運(yùn)行以來，系統(tǒng)升級(jí)維護(hù)工作一直持續(xù)推進(jìn)。為滿足水利部對(duì)項(xiàng)目管理和系統(tǒng)完善的新要求，本項(xiàng)目旨在完成流域面積3000 km2以上中小河流治理項(xiàng)目管理系統(tǒng)的建設(shè)，服務(wù)于全國中小河流治理項(xiàng)目管理。

2 系統(tǒng)需要分析

2.1 用戶分析

(1)部級(jí)用戶：可對(duì)項(xiàng)目的前期工作進(jìn)行編輯以及對(duì)河段部分信息進(jìn)行修改；對(duì)項(xiàng)目的投資進(jìn)行編輯以及河段部分信息進(jìn)行修改；可查詢前期工作情況、投資計(jì)劃執(zhí)行情況等數(shù)據(jù)；可對(duì)各省份河段數(shù)據(jù)、災(zāi)后匯總信息、主要支流建設(shè)進(jìn)展情況、主要支流投資完成情況進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)分析。

(2)省級(jí)用戶：可對(duì)項(xiàng)目的前期工作進(jìn)行編輯以及對(duì)河段部分信息進(jìn)行修改；對(duì)項(xiàng)目的投資進(jìn)行編輯以及河段部分信息進(jìn)行修改；可查詢前期工作情況、投資計(jì)劃執(zhí)行情況等數(shù)據(jù)。

2.2 業(yè)務(wù)分析

依據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)，本系統(tǒng)需滿足各級(jí)用戶對(duì)流域面積3000 km2以上中小河流治理的管理需求。主要包括前期工作情況管理、投資計(jì)劃執(zhí)行情況管理等等。其中前期工作情況包括列入《災(zāi)后實(shí)施方案》總投資、可研批復(fù)情況、初設(shè)批復(fù)情況、開完工時(shí)間、驗(yàn)收時(shí)間、實(shí)際完成工程范圍等等；投資計(jì)劃執(zhí)行情況包括中央規(guī)劃投資、投資計(jì)劃執(zhí)行與建設(shè)進(jìn)展情況、項(xiàng)目開完工數(shù)、項(xiàng)目驗(yàn)收數(shù)、已安排中央資金項(xiàng)目數(shù)等等。系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)以上信息的數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)查詢、綜合統(tǒng)計(jì)分析，并對(duì)各級(jí)用戶進(jìn)行分級(jí)權(quán)限管理。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循“以需求為導(dǎo)向、以應(yīng)用為核心”的設(shè)計(jì)理念，根據(jù)系統(tǒng)需求分析確定系統(tǒng)的功能模塊，力求功能全面、實(shí)用。同時(shí)，注重“以技術(shù)激發(fā)需求、以創(chuàng)新促進(jìn)應(yīng)用”，合理確定技術(shù)路線[2]，豐富界面展示方式，提高人機(jī)友好程度，促進(jìn)用戶更好地使用系統(tǒng)。

3.1 設(shè)計(jì)原則

(1)實(shí)用性原則

實(shí)用性是系統(tǒng)的生命，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)要求采用各種技術(shù)方法和措施來保證系統(tǒng)的實(shí)用性。它體現(xiàn)在系統(tǒng)規(guī)劃的合理性、系統(tǒng)的可靠性、功能的完善性、使用的方便性和人機(jī)界面的友好性等?？傊到y(tǒng)要能夠以簡單、方便、快捷、實(shí)用為原則，全方位深層次地滿足用戶的業(yè)務(wù)要求。在進(jìn)行系統(tǒng)的開發(fā)建設(shè)時(shí)，始終堅(jiān)持實(shí)用性原則，以滿足全國中小河流信息管理的需求為目標(biāo)，針對(duì)全國中小河流治理項(xiàng)目管理系統(tǒng)的特點(diǎn)，具體分析，將信息技術(shù)有機(jī)地融入系統(tǒng)建設(shè)中。

(2)可靠性原則

系統(tǒng)運(yùn)行在可靠的軟件和硬件平臺(tái)上，這是系統(tǒng)可靠運(yùn)行的前提，在此基礎(chǔ)上，操作系統(tǒng)與應(yīng)用軟件應(yīng)有比較明確的接口規(guī)范。由于系統(tǒng)需要7×24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，以保證相關(guān)技術(shù)人員和決策人員隨時(shí)調(diào)用和查詢，必須從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)方案、技術(shù)保障等方面綜合考慮，并經(jīng)過嚴(yán)格的測試，有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力，盡量減少故障的可能性和影響范圍，確?？煽窟\(yùn)行。

(3)先進(jìn)性原則

先進(jìn)性具有兩方面的含義，一是指構(gòu)成系統(tǒng)的軟硬件配置；二是指系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、軟件開發(fā)技術(shù)和系統(tǒng)運(yùn)行管理必須具有先進(jìn)性。整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，立足于采用先進(jìn)的、成熟可靠的、代表未來發(fā)展方向的主流技術(shù)，既減小了系統(tǒng)建設(shè)過程中的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，又增加了系統(tǒng)的生命周期。

(4)可擴(kuò)展性原則

可擴(kuò)展性是指軟件擴(kuò)展新功能的容易程度。系統(tǒng)設(shè)計(jì)保證對(duì)系統(tǒng)以后的發(fā)展留有適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展空間，能夠以最小的成本最大限度地滿足今后技術(shù)發(fā)展變化和功能擴(kuò)充的需要，使系統(tǒng)規(guī)模在擴(kuò)張時(shí)亦不需要重新進(jìn)行顛覆性的系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)。

(5)開放性原則

系統(tǒng)在客觀上要求必須具有良好的開放性，必須符合相關(guān)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以充分保障系統(tǒng)與其它應(yīng)用系統(tǒng)的無縫集成。開放性是指系統(tǒng)能夠方便地進(jìn)行功能擴(kuò)充和修改，以及能方便地同其它系統(tǒng)(甚至基于不同軟硬件體系結(jié)構(gòu))進(jìn)行連接、數(shù)據(jù)交換、增加子系統(tǒng)。系統(tǒng)的開放性是系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要重點(diǎn)遵循的主要原則之一，是系統(tǒng)具有高可維護(hù)性的基礎(chǔ)。

3.2 技術(shù)路線

系統(tǒng)架構(gòu)在技術(shù)路線的選擇上，采用了符合SOA體系架構(gòu)的設(shè)計(jì)思想及當(dāng)前業(yè)界主流的JavaEE技術(shù)路線，可以滿足跨硬件平臺(tái)、跨操作系統(tǒng)的要求。系統(tǒng)所采用的技術(shù)遵循國際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，JavaEE規(guī)范，XML， IOC，AOP，ORM等，具有良好的擴(kuò)展性和技術(shù)先進(jìn)性。

項(xiàng)目的JS前端框架由原來面向RIA的Extjs改為簡潔、高效、輕量級(jí)的Jquery框架，從而解決由于Extjs的js文件較大帶來的系統(tǒng)性能瓶頸。Web MVC框架由原來的Struts改為性能更好的Spring MVC框架，Spring MVC 是基于方法的設(shè)計(jì)，而Sturts是基于類，每次發(fā)一次請(qǐng)求都會(huì)實(shí)例一個(gè) Action ，每個(gè)Action都會(huì)被注入屬性，而Spring MVC基于方法，粒度更細(xì)，效率更快。Spring MVC通過策略接口，是高度可配置的，而且包含多種視圖技術(shù)，例如Java Server Pages(JSP)技術(shù)、Velocity、Tiles、iText和 POI。

新的框架采用輕量級(jí)的構(gòu)建方法，在POJO的基礎(chǔ)上，封裝了Spring、Spring MVC、Hibernate和Shiro，實(shí)現(xiàn)了主框架平臺(tái)，可靈活擴(kuò)展組織權(quán)限系統(tǒng)、輔助項(xiàng)目應(yīng)用的獨(dú)立組件庫等。

圖1 技術(shù)架構(gòu)

(1)視圖層：由于系統(tǒng)面向B/S架構(gòu)，視圖層主要由Web資源文件組成，包括JSP，JS和大量的界面控件，采用了AJAX技術(shù)，負(fù)責(zé)向用戶展現(xiàn)豐富的界面信息，并執(zhí)行用戶的命令。

(2)控制層：負(fù)責(zé)視圖層請(qǐng)求的轉(zhuǎn)發(fā)、調(diào)度和驗(yàn)證，同時(shí)處理后臺(tái)返回的異常信息，同時(shí)控制層可以通過Control做遠(yuǎn)程的請(qǐng)求。

(3)領(lǐng)域?qū)樱菏窍到y(tǒng)最為豐富的一層，主要負(fù)責(zé)處理整個(gè)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯。這一層主要包括業(yè)務(wù)服務(wù)和領(lǐng)域模型，同時(shí)負(fù)責(zé)系統(tǒng)的事務(wù)管理。

(4)持久層：主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)持久化，支持OR Mapping和 JDBC，對(duì)數(shù)據(jù)源的訪問提供多種訪問方式。

另外，引入了Spring的IOC容器，系統(tǒng)的控制層、領(lǐng)域?qū)雍统志没瘜釉囟加蠭OC容器統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)完全的接口分離和解耦。

在技術(shù)體系中采用了AJAX、Hibernate、Jquery、Spring、Spring MVC、Shiro等核心技術(shù)，在保證了先進(jìn)性的同時(shí)兼顧了技術(shù)的實(shí)用性。同時(shí)，采用組件式開發(fā)技術(shù)，使彼此獨(dú)立的業(yè)務(wù)組件通過XML、JSON等松耦合的通訊方式組織在一起形成完整的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。采用數(shù)據(jù)訪問對(duì)象(Data Access Object)來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的存取，采用異步任務(wù)來處理長時(shí)間請(qǐng)求，采用OR Mapping技術(shù)保證公共數(shù)據(jù)庫的可擴(kuò)展性，采用JSON、XML作為數(shù)據(jù)發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)，采用元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)映射、XML數(shù)據(jù)庫等技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理。

3.3 系統(tǒng)性能

流域面積3000 km2以上中小河流治理項(xiàng)目管理系統(tǒng)在設(shè)計(jì)開發(fā)中通過使用緩存技術(shù)來減少由于高并發(fā)訪問帶來的系統(tǒng)負(fù)載，提高系統(tǒng)的吞吐量和穩(wěn)定性。在系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)之前通過增加cache緩存來減少應(yīng)用程序?qū)ξ锢頂?shù)據(jù)源訪問的次數(shù)，在系統(tǒng)登錄和驗(yàn)證授權(quán)模塊通過使用用戶信息的緩存數(shù)據(jù)從而提高系統(tǒng)登錄的穩(wěn)定性和安全性。

4 功能設(shè)計(jì)

4.1 前期工作情況模塊

實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目的前期工作進(jìn)行編輯，主要包括對(duì)項(xiàng)目的修改、添加、刪除以及河段部分信息的修改。支持同時(shí)從外部粘貼多條項(xiàng)目信息進(jìn)行修改，完成批量更新，并根據(jù)項(xiàng)目字段值改變實(shí)現(xiàn)省級(jí)與河段統(tǒng)計(jì)字段的同步統(tǒng)計(jì)功能。

查看所有省份下的河段及項(xiàng)目信息，支持通過行政區(qū)、所在河段以及項(xiàng)目關(guān)鍵字進(jìn)行過濾查詢操作。

此外還有編輯和查看項(xiàng)目初設(shè)工程范圍信息和項(xiàng)目完成工程范圍信息的功能。

4.2 投資計(jì)劃執(zhí)行情況模塊

實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目的投資進(jìn)行編輯，主要包括對(duì)項(xiàng)目的修改、添加、刪除以及河段部分信息的修改。支持同時(shí)從外部粘貼多條項(xiàng)目信息進(jìn)行修改，完成批量更新，并根據(jù)項(xiàng)目字段值改變實(shí)現(xiàn)省級(jí)與河段統(tǒng)計(jì)字段的同步統(tǒng)計(jì)功能。

查詢所有省份下的河段及項(xiàng)目的投資計(jì)劃執(zhí)行情況，并可以通過省級(jí)行政區(qū)、所在河段、項(xiàng)目名稱關(guān)鍵字、年份進(jìn)行過濾查詢操作。

4.3 綜合統(tǒng)計(jì)模塊

包括所有省份的匯總表、匯總表(災(zāi)后)信息、主要支流建設(shè)進(jìn)展情況、主要支流投資完成情況、一河一單等。

匯總表為34個(gè)省級(jí)行政區(qū)所有河段數(shù)據(jù)匯總，數(shù)據(jù)源為前期工作情況表和投資執(zhí)行情況表。

一河一單是針對(duì)新的管理需求，根據(jù)河流名稱查詢出該河流對(duì)應(yīng)項(xiàng)目的相關(guān)信息和河流的相關(guān)信息。該功能是全國主要支流的治理項(xiàng)目清單，通過選擇河流名稱，展示該河流的詳細(xì)信息，包括所在水系、所在流域、上級(jí)河流和主要支流等，通過選擇涉及到的支流條件篩選出該河流下的項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)信息，包括項(xiàng)目初設(shè)批復(fù)信息的項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)信息和資金情況，項(xiàng)目實(shí)施信息的項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)信息和資金情況。最下面展示該河流下具體項(xiàng)目的項(xiàng)目信息。

4.4 系統(tǒng)管理模塊

系統(tǒng)管理實(shí)現(xiàn)了企業(yè)級(jí)組織機(jī)構(gòu)管理和權(quán)限管理的可復(fù)用應(yīng)用組件。它實(shí)現(xiàn)了企業(yè)管理軟件系統(tǒng)中常用的系統(tǒng)管理功能，包括組織機(jī)構(gòu)管理、用戶管理、角色管理和資源(菜單)管理等，可以與現(xiàn)有的應(yīng)用軟件系統(tǒng)進(jìn)行快速無縫的集成，用戶可以根據(jù)項(xiàng)目的業(yè)務(wù)需求快速地進(jìn)行組織機(jī)構(gòu)的管理、權(quán)限的分配和系統(tǒng)菜單的定制。

5 結(jié)語

流域面積3000 km2以上中小河流治理項(xiàng)目管理系統(tǒng)服務(wù)于全國中小河流治理工作，系統(tǒng)完成集成、測試、部署與試運(yùn)行等工作。實(shí)現(xiàn)對(duì)流域面積3000 km2以上中小河流項(xiàng)目前期工作情況、投資計(jì)劃執(zhí)行情況、各省份河段信息、災(zāi)后信息、建設(shè)進(jìn)展情況、投資完成情況等實(shí)現(xiàn)全方位的管理[3]。隨著中小河流治理工作的不斷推進(jìn)，系統(tǒng)將根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求不斷進(jìn)行完善。