淮安河湖長制信息云平臺研究

牟漢書， 顧 永， 胥 照， 馮衛(wèi)東

(1.淮安市水生態(tài)建設(shè)服務(wù)中心， 江蘇 淮安 223005； 2.江蘇省河道管理局， 江蘇 南京 210029； 3.淮安市清晏園， 江蘇 淮安 223005； 4.南京新高智聯(lián)信息技術(shù)有限公司， 江蘇 南京 210032)

淮安地處淮河下游，境內(nèi)河湖眾多、水網(wǎng)縱橫，擁有洪澤湖、高郵湖等省管湖泊5個，淮河、淮河入海水道等流域性河道10條，清安河、文渠河等區(qū)域性河道52條，縣區(qū)級以上河道350多條，鄉(xiāng)級河道2 000多條，村級河道16 000多條。根據(jù)全面推行河長制要求，淮安市全面建立河長制體系，全市共落實河湖長5 505名，其中市級14名、縣區(qū)級159名、鄉(xiāng)級1 211名、村級4 121名，構(gòu)建了“橫向到邊、縱向到底、自上而下、全面覆蓋”的河湖長制工作體系[1]。從實踐來看，河湖長制是通過強化各級黨委政府領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任，全面推進水治理體系的力量整合，使復(fù)雜、多源的河湖治理工作得到快速有效的落實。因此，河湖長制體系涵蓋了多系統(tǒng)多部門，互通共享數(shù)據(jù)多，頻次高。目前，淮安市水利局已建立了淮安市防汛防旱決策系統(tǒng)、淮安市城市防汛決策系統(tǒng)、淮安市水源地監(jiān)控系統(tǒng)等，基于全市河湖基礎(chǔ)收集分析管控體系的河湖長制信息管理交流平臺尚屬于空白。為滿足河長制體系下各級河長巡河治河需求，2019年淮安市啟動淮安智慧河湖長信息云平臺建設(shè)，該平臺綜合考慮河湖長制主要任務(wù)，從各級河湖長的不同工作職責(zé)、各級河長辦的工作需求出發(fā)，堅持開放、穩(wěn)定、可靠、可擴展、實操性強等原則，整合環(huán)保、交通、水利等各方資源，采集水質(zhì)、排污、氣象、水位、水量等數(shù)據(jù)，圍繞“兩違三亂清四亂”、水污染防治、水生態(tài)修復(fù)、水環(huán)境提升等工作要求，為各級河湖長、河長辦及河湖長制工作者提供決策參考依據(jù)，全面提升河湖治理效能。

1 設(shè)計方案探究

1.1 系統(tǒng)構(gòu)架

系統(tǒng)采用分層的設(shè)計思想，對系統(tǒng)各類業(yè)務(wù)、應(yīng)用及核心數(shù)據(jù)庫進行分層劃分。平臺總體架構(gòu)主要由基礎(chǔ)層、網(wǎng)絡(luò)通訊層、數(shù)據(jù)存儲層、業(yè)務(wù)支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、應(yīng)用交互層共同構(gòu)成，見圖1。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

基礎(chǔ)層由項目設(shè)備軟硬件構(gòu)成，實現(xiàn)前端設(shè)備數(shù)據(jù)采集，并通過通信網(wǎng)絡(luò)匯聚至應(yīng)用服務(wù)器、存儲服務(wù)器。

網(wǎng)絡(luò)通訊層通過網(wǎng)絡(luò)專線、4G/5G等傳輸通道將基礎(chǔ)層數(shù)據(jù)傳輸匯總至數(shù)據(jù)存儲層。

數(shù)據(jù)存儲層是對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理存儲，為系統(tǒng)提供需要的數(shù)據(jù)，以供分析展示。本項目以Mysql數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)庫構(gòu)建的基礎(chǔ)，根據(jù)江蘇省統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)與要求，參照水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)代碼，對采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行收集、整編及入庫，淮安市河湖長制數(shù)據(jù)庫的建設(shè)目標(biāo)是依據(jù)“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一設(shè)計、數(shù)據(jù)共享”為原則，提供一個滿足河湖長管理需要，集各類信息為一體，多種數(shù)據(jù)形式共存的數(shù)據(jù)庫，為實現(xiàn)功能要求提供支撐。

業(yè)務(wù)支撐層主要是整個系統(tǒng)業(yè)務(wù)實現(xiàn)的支撐，也是將來系統(tǒng)功能和數(shù)據(jù)擴展的基礎(chǔ)，保障了系統(tǒng)的可擴展性。本項目構(gòu)建數(shù)據(jù)展現(xiàn)、GIS管理、視頻應(yīng)用、單點登錄、報表管理、數(shù)據(jù)分析幾大支撐功能。通過數(shù)據(jù)采集功能可在后臺實現(xiàn)前端設(shè)備獲取的巡河事件、巡河日志數(shù)據(jù)的獲取功能，并且根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換協(xié)議進行解碼交換；GIS管理用于地圖圖層、路網(wǎng)坐標(biāo)信息的管理；視頻應(yīng)用用于視頻的解碼和展示、存儲；單點登錄實現(xiàn)系統(tǒng)之間的登錄同步、權(quán)限管控；數(shù)據(jù)分析及報表管理可對數(shù)據(jù)庫中已有實時采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，并通過統(tǒng)計報表的形式將其在前端實現(xiàn)數(shù)據(jù)展示。

業(yè)務(wù)應(yīng)用層收集的數(shù)據(jù)經(jīng)過分析處理后直觀展示給用戶并使用。

應(yīng)用交互層為科室用戶、外勤用戶、群眾用戶分別提供了不同系統(tǒng)交互入口，分別是PC端、移動端APP(基礎(chǔ)版、專業(yè)版)、微信公眾號。

1.2 數(shù)據(jù)庫建設(shè)

圍繞河湖長制業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，結(jié)合水利部數(shù)據(jù)庫建模標(biāo)準(zhǔn)，對淮安河湖長制數(shù)據(jù)進行梳理，采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法設(shè)計并構(gòu)建河湖長制數(shù)據(jù)庫，并在河湖長制數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，通過河湖資源模型構(gòu)建、河湖GIS網(wǎng)格化、數(shù)據(jù)資源組織和關(guān)聯(lián)建立一套全局覆蓋、標(biāo)準(zhǔn)化、可擴展的河湖長制數(shù)據(jù)資源目錄體系，推進數(shù)據(jù)資源的共享利用。

1.2.1 主要數(shù)據(jù)庫建立

淮安河湖長制信息云平臺的數(shù)據(jù)庫根據(jù)系統(tǒng)功能及數(shù)據(jù)構(gòu)成可分為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、地理空間數(shù)據(jù)庫、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、視頻數(shù)據(jù)庫，見圖2。

圖2 河湖長制數(shù)據(jù)庫組成

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫：用于存儲河長制平臺用戶在日常辦公中所需的交辦、考核、通知公告等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。主要包含有巡查事件信息表、外單位處置事件信息表、行政許可申請信息表、河道執(zhí)法信息表等。

地理空間數(shù)據(jù)庫：用于存儲水利地理圖層、標(biāo)注設(shè)備站點坐標(biāo)數(shù)據(jù)等地理空間相關(guān)數(shù)據(jù)。堤防護岸設(shè)施數(shù)據(jù)表、綠化設(shè)施數(shù)據(jù)表、站點數(shù)據(jù)表、排污口信息數(shù)據(jù)表等。

物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫：各類水利業(yè)務(wù)系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)。主要包含有水位監(jiān)測數(shù)據(jù)表、流量監(jiān)測數(shù)據(jù)表、水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)表、氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)表等。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫：用于存儲河長日常辦公過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)信息。主要包含有河道基本數(shù)據(jù)表、地理空間數(shù)據(jù)、河道斷面數(shù)據(jù)等

視頻數(shù)據(jù)庫：用于存儲取水點、污染源等監(jiān)測點的視頻流數(shù)據(jù)。主要包含有河道多媒體數(shù)據(jù)表、設(shè)備位置表、報警類型表等。

1.2.2 數(shù)據(jù)資源目錄體系建設(shè)

河湖長制數(shù)據(jù)資源目錄體系建設(shè)的主要工作包括河湖資源模型構(gòu)建、河湖GIS網(wǎng)格化、數(shù)據(jù)資源的組織與關(guān)聯(lián)工作。

1.2.3 河湖資源模型構(gòu)建

按照水利學(xué)的分類方法，以流域、水系、河流層次結(jié)構(gòu)劃分，設(shè)定河湖目錄以流域為根節(jié)點、依次以主外鍵關(guān)系建立水系、河流的對象實體，河流層級數(shù)、類型屬性可按需擴展，完成河流層級的模型存儲。

1.2.4 河湖GIS網(wǎng)格化

河湖GIS網(wǎng)格化是將河流資源模型轉(zhuǎn)換成具備拓撲空間關(guān)系的GIS對象模型，對河流及其支流GIS建模，并建立與河湖模型中對象的映射關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上進行河湖網(wǎng)格化工作，建立河湖網(wǎng)格化GIS對象及其屬性信息，實現(xiàn)河湖網(wǎng)格化拓撲關(guān)系的建立。

1.2.5 數(shù)據(jù)資源組織和關(guān)聯(lián)

圍繞河湖資源模型與GIS模型對象，組織各類數(shù)據(jù)的存儲、管理與交互。針對河湖長制數(shù)據(jù)資源目錄的梳理，以所需的數(shù)據(jù)類型進行歸類抽象，建設(shè)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫表，形成統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)的、開放的數(shù)據(jù)資源目錄。

2 技術(shù)設(shè)計重難點及技術(shù)路線實現(xiàn)

由于模型的運行方式不統(tǒng)一、輸入輸出數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不一致，解決多模型一體化集成技術(shù)的關(guān)鍵途徑在于實現(xiàn)多模型不同運行方式的兼容性，輸入輸出標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范性及計算成果的統(tǒng)一展示。

不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)對河長制管理和服務(wù)平臺中的支撐組件需求不一致，傳統(tǒng)模式構(gòu)建平臺，很難實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)所需組件的定制化部署需求，容易造成平臺的運行性能及效率大幅下降，解決此問題需采用組件化技術(shù)及組件化熱部署方式，即松耦合部署的平臺構(gòu)建模式。

在原有內(nèi)部數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，補充大量流數(shù)據(jù)和外部數(shù)據(jù)，增加非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的比例，構(gòu)建混合數(shù)據(jù)集合，見圖3。在數(shù)據(jù)分析方法上，由傳統(tǒng)的數(shù)字化處理方式向智能化方向過渡，并提供全站式接口服務(wù)管理，打造河長制大數(shù)據(jù)管理和服務(wù)平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化匯集存儲、業(yè)務(wù)洞察分析和豐富的交互體驗等多種效果。

圖3 河湖長制大數(shù)據(jù)架構(gòu)

3 技術(shù)創(chuàng)新

“智慧水利”面臨的是多種類型、多種來源、不同時間和不同特征的水利大數(shù)據(jù)，為了保持?jǐn)?shù)據(jù)完整性、唯一性、合法性和一致性，采用獨有專業(yè)算法進行數(shù)據(jù)清洗以及融合同化，為進一步的大數(shù)據(jù)挖掘、分析與應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，實現(xiàn)河湖管理的智能感知、智能診斷、智能監(jiān)管，提升河湖管理的科學(xué)決策水平[2]。

本項目中采用的應(yīng)用集成技術(shù)有遠程過程調(diào)用技術(shù)、分布式對象技術(shù)、面向消息的中間件技術(shù)和Web服務(wù)技術(shù)，將水利單位中的業(yè)務(wù)流程、應(yīng)用系統(tǒng)、硬件和各種標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合起來，在2個或更多的單位應(yīng)用系統(tǒng)之間實現(xiàn)無縫集成，使業(yè)務(wù)處理和信息共享整體化運行，解決因開發(fā)語言差異、平臺差異、協(xié)議差異、數(shù)據(jù)差異所帶來的高代價的系統(tǒng)集成問題。

采用數(shù)據(jù)倉庫應(yīng)用集成技術(shù)，數(shù)據(jù)倉庫是一個面向主題的、集成的、非易失的，且隨時間變化的數(shù)據(jù)集合，用于支持管理決策[3]。

4 平臺功能實現(xiàn)

4.1 PC端功能

PC端包含河長工作臺、基礎(chǔ)信息、主要任務(wù)、統(tǒng)計分析、信息維護、信息管理、輿情監(jiān)測和系統(tǒng)管理等8大模塊，主要提供河長制日常工作的核心內(nèi)容和數(shù)據(jù)[4]，見圖4。

圖4 平臺PC端首頁界面

4.2 移動端APP功能

APP端分為專業(yè)版和基礎(chǔ)版2個版本。高級版主要給河長辦和高級別河長使用，包括河長移動工作臺、河長巡河、待辦任務(wù)、交辦呈辦以及河長定制等模塊?；A(chǔ)版APP只保留通知公告、河長巡河、呈報情況、交辦情況模塊，更加方便基層河長使用。

4.3 河湖長微信公眾號功能

淮安河湖長微信公眾號具有信息推送、河長動態(tài)、新聞公告、一河一策、河道公示、群眾舉報、曝光平臺、水質(zhì)月報、情況通報、治水錦囊等功能，見圖6。

圖5 移動APP首頁界面 圖6 微信公眾號首頁界面

淮安智慧河湖長信息化平臺于2019年7月經(jīng)市領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)后開始立項，2020年9月在市政府8屆63次常務(wù)會上，宣布正式上線運行，目前運行良好。全市各級河湖長陸續(xù)開始使用，為河湖長巡河、治河以及“兩違三亂清四亂”等工作的推動和解決，提供了最為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)和信息保障。

5 結(jié) 語

河湖長制工作是河湖生態(tài)綜合治理重大創(chuàng)新舉措，涉及多部門多系統(tǒng)，淮安通過建設(shè)河湖長制信息化云平臺，綜合運用大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，構(gòu)建信息綜合處理平臺，一是實現(xiàn)河湖監(jiān)管“智能化”：實現(xiàn)了河湖長制工作精準(zhǔn)化、智能化、可視化和模塊化等標(biāo)準(zhǔn)和要求，特別是強化對河湖長制基礎(chǔ)信息、河湖監(jiān)管動態(tài)信息的“智能化”管理，為全面科學(xué)推行河湖長制提供管理決策支撐；二是實現(xiàn)對河湖長履職“動態(tài)化”管理：通過平臺，實現(xiàn)了對各級河湖長巡河履職全過程管理，對巡河時間、巡河路徑、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題能夠及時記錄，形成巡河履職日志，大大提高了各級河湖長巡河履職效率；三是實現(xiàn)河湖專項整治“一體化”管理：對河湖長巡河過程中發(fā)現(xiàn)的涉河湖“兩違三亂清四亂”問題，可通過信息平臺實現(xiàn)交辦、督辦、催辦、整改、驗收、銷號全過程一體化的管理，水生態(tài)、水環(huán)境污染問題得到及時處置，大大提高了廣大人民群眾生活幸福感和滿意度，為全面縱深推進河湖長制工作做出了有益的嘗試。