黃委工情地市級防辦業(yè)務(wù)平臺設(shè)計與研究

曾曉玲 張弓

摘 要：黃委工情地市級防辦業(yè)務(wù)平臺構(gòu)建了黃委防汛業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)模型體系，利用REST服務(wù)技術(shù)，建成了面向“水、雨、工、險、災”業(yè)務(wù)信息的防汛專業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺。通過Struts框架的串聯(lián)，實現(xiàn)了應(yīng)急預案、應(yīng)急響應(yīng)、值班會商、電子公文、指揮調(diào)度、應(yīng)急物資、搶險隊伍保障和應(yīng)急事件地圖標注等功能，直觀反映了黃河重點工程周邊搶險救災第一線的情況，為防汛指揮和決策提供重要技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：REST;Struts;數(shù)據(jù)模型;黃河

中圖分類號：TP39;TV882.1

文獻標志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.12.030

引用格式：曾曉玲，張弓.黃委工情地市級防辦業(yè)務(wù)平臺設(shè)計與研究[J].人民黃河，2021，43（12）：147-149，159.

Abstract： The Bottom-up Flood Control Working Platform of Yellow River Conservancy Commission constructed series of data models for flood control work. By using of REST services technology， it built up professional data services for various of water monitoring， rain monitoring， project monitoring， danger monitoring and disaster monitoring information. Through logical connection by the Struts framework， the system provided several useful functions， such as contingency plan， emergency reaction， on-duty consultation， electronic document， command and dispatch， emergency goods and materials， emergency squad and emergency events marking， etc. The system could supply front-line information for emergency-rescue and disaster-relief operations nearby water conservancy projects， and provide an important technological support for command and decision making in the work of flood control.

Key words： REST; Struts; data model; Yellow River

1 引 言

近年來，為了推進水利信息化進程，確保流域防汛業(yè)務(wù)工作的有效開展，水利部黃河水利委員會（以下簡稱“黃委”）構(gòu)建了黃河下游工情險情會商系統(tǒng)、防汛物資管理系統(tǒng)等涉及工情上報的防汛信息系統(tǒng)，對工情信息采集的業(yè)務(wù)流程進行了信息化處理，為沿河工程的數(shù)字化、信息化查險管理提供了技術(shù)支撐，在流域級、省級和地市級均有廣泛的應(yīng)用[1-3]。隨著流域治黃業(yè)務(wù)的不斷深化和防汛抗旱系統(tǒng)建設(shè)要求的不斷提高，已建系統(tǒng)的信息采集和傳輸手段落后等局限性日益凸顯。為了提高工情信息采集的準確性和實時性，確保水利工程的安全運行，有必要加強工情信息采集系統(tǒng)建設(shè)[4]。

針對以上情況，黃委對流域級、省級、地市級工情系統(tǒng)進行資源梳理，對地市級信息資源進行整合，依托防汛業(yè)務(wù)需求和“黃河一張圖”，建設(shè)服務(wù)于防辦業(yè)務(wù)人員的黃委工情地市級防辦業(yè)務(wù)平臺（以下簡稱“地市級工情平臺”）。地市級工情平臺建設(shè)，有利于工情信息采集的數(shù)字化和信息化，保證采集信息的實時性和全面性，有助于業(yè)務(wù)人員及時全面地了解水利工程運行狀況。

2 建設(shè)內(nèi)容

地市級工情平臺為黃委地市級防汛辦公室（以下簡稱“防辦”）處理日常工作提供業(yè)務(wù)平臺，是工情信息采集系統(tǒng)建設(shè)的重要組成部分。工情信息反映了水利工程在防汛救災和運行調(diào)度過程中的運行工況，是防汛搶險指揮調(diào)度決策的重要依據(jù)。工情信息按照產(chǎn)生特點大致可分為以下兩種：①基礎(chǔ)工情，主要指水庫、大壩、水電站、水閘等水利工程的基礎(chǔ)信息，包括地質(zhì)結(jié)構(gòu)、設(shè)計標準、運用指標、工程圖紙等;②實時工情，主要包括水利工程運行現(xiàn)狀信息、險情信息和防汛動態(tài)信息，如大壩監(jiān)測、閘門控制、堤防狀態(tài)、蓄洪情況、出險情況等[5]。

地市級工情平臺的建設(shè)依托國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)（以下簡稱“防指系統(tǒng)”）。防指系統(tǒng)經(jīng)過一期和二期的建設(shè)，形成了16個地市級（包括黃河流域中下游河段的山西、陜西、豫西、焦作、鄭州、新鄉(xiāng)、開封、濮陽、菏澤、東平湖、聊城、德州、濟南、淄博、濱州、河口）工情分中心，并布設(shè)移動險情采集設(shè)備，實現(xiàn)了設(shè)備與分中心之間的工情信息傳輸[6]。

地市級工情平臺功能涵蓋工情、水情、險情、物資、移動視頻監(jiān)控、應(yīng)急預案、抗旱、電子公文、指揮調(diào)度等，實現(xiàn)了用戶覆蓋率和覆蓋范圍的可視化，可進一步提升黃河流域工情信息采集上報和分析處理能力，以及工情信息采集傳輸?shù)娜嫘院蛯崟r性，為防汛調(diào)度工作提供決策依據(jù)。系統(tǒng)主要功能見圖1。

3 總體框架

地市級工情平臺針對工情分中心防辦業(yè)務(wù)需求，為防辦業(yè)務(wù)人員提供日常管理、業(yè)務(wù)處理、工情險情信息展示和查詢功能。平臺總體框架如圖2所示。

地市級工情平臺由應(yīng)用視圖層、服務(wù)控制層、數(shù)據(jù)模型層、數(shù)據(jù)支撐層組成。

（1）應(yīng)用視圖層。應(yīng)用視圖層提供用戶交互的應(yīng)用程序界面，將基于B/S架構(gòu)的各種前臺技術(shù)（如JSP、Flex、JavaScript、HTML、CSS、移動端等）應(yīng)用于系統(tǒng)門戶中各種關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的展現(xiàn)，為決策分析提供支撐應(yīng)用[7]。

（2）服務(wù)控制層。服務(wù)控制層是應(yīng)用視圖層和數(shù)據(jù)模型層的橋梁，它響應(yīng)并執(zhí)行應(yīng)用視圖層的用戶請求，通過數(shù)據(jù)模型層從數(shù)據(jù)支撐層抓取數(shù)據(jù)，并將必要的數(shù)據(jù)傳送給應(yīng)用視圖層。該層的設(shè)計采用面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（Service-Oriented Architecture，簡稱SOA）設(shè)計理念，以及服務(wù)總線+組件的技術(shù)方法，其中空間數(shù)據(jù)的信息服務(wù)基于“黃河一張圖” GIS支撐服務(wù)實現(xiàn)[8-9]。該層用于支撐圖表展示、統(tǒng)一用戶管理、Struts控制器、數(shù)據(jù)訪問控制以及組件開發(fā)（包括防汛業(yè)務(wù)組件開發(fā)、專題圖組件開發(fā)等）等功能。

（3）數(shù)據(jù)模型層。數(shù)據(jù)模型層依據(jù)系統(tǒng)所涉及的防汛業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)特點和功能需求，對黃河流域數(shù)據(jù)資源進行梳理、分析和整合，建立服務(wù)于黃河防汛業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)模型。數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建經(jīng)過一致性校核與檢驗，采用統(tǒng)一標準進行水利對象的定義和命名，描述水利對象的標識和屬性，并以對象的唯一標識為核心，統(tǒng)一關(guān)聯(lián)對象的基本屬性、業(yè)務(wù)屬性、空間描述、對象之間關(guān)系和元數(shù)據(jù)，確?！耙粩?shù)一源”，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)化完整描述。

（4）數(shù)據(jù)支撐層。數(shù)據(jù)支撐層為平臺提供黃河防汛業(yè)務(wù)的各類數(shù)據(jù)資源，主要包括防指系統(tǒng)二期空間、防洪工程數(shù)據(jù)庫、黃河數(shù)據(jù)中心綜合數(shù)據(jù)庫和外部公眾數(shù)據(jù)等服務(wù)資源，數(shù)據(jù)類型涵蓋非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，為水利對象基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)的資源整合與統(tǒng)一管理提供數(shù)據(jù)支撐。

4 關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

地市級工情平臺的構(gòu)建依據(jù)安全性、可靠性、規(guī)范化、先進性、便利性和開放性原則，為黃委各項業(yè)務(wù)提供統(tǒng)一服務(wù)，以便靈活部署和調(diào)用，減少重復開發(fā)的工作量。該平臺采用的主要關(guān)鍵技術(shù)如下。

4.1 “黃河一張圖”服務(wù)

地市級工情平臺基于“黃河一張圖”開發(fā)的工情綜合信息服務(wù)，能夠為黃委防汛業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供工情信息服務(wù)支撐?！包S河一張圖”針對防汛業(yè)務(wù)進行地圖服務(wù)中的圖層定義，自主開發(fā)構(gòu)建了GIS服務(wù)和業(yè)務(wù)操作接口[10]。自主研發(fā)的信息檢索、地圖定位、會商描繪、空間距離測量和右鍵信息輔助提示等功能，可為黃委各類業(yè)務(wù)應(yīng)用提供統(tǒng)一的地圖信息服務(wù)。

“黃河一張圖”針對水利行業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用，整合了國家防指系統(tǒng)、水利普查、天地圖基礎(chǔ)地理等數(shù)據(jù)資源，數(shù)據(jù)涵蓋黃河流域?qū)ｎ}矢量數(shù)據(jù)42個類目、影像數(shù)據(jù)9個類目。另外，在水利部數(shù)據(jù)資源整合成果的基礎(chǔ)上，深度融合了黃委已有的影像、專題矢量、地形、三維、監(jiān)測、視頻等數(shù)據(jù)，包括60余類黃河流域基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，100余類治黃業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，氣象、水文、水質(zhì)、凌情、閘控等監(jiān)測采集數(shù)據(jù)，1 000余路視頻數(shù)據(jù)及50余類遙感影像數(shù)據(jù)[8]。

4.2 數(shù)據(jù)模型技術(shù)

地市級工情平臺依據(jù)黃委防汛辦公的業(yè)務(wù)特點和功能需求，在防指系統(tǒng)二期的系統(tǒng)建設(shè)基礎(chǔ)上，針對黃委防汛業(yè)務(wù)特點構(gòu)建數(shù)據(jù)模型對象。數(shù)據(jù)模型對象的構(gòu)建依據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)MVC架構(gòu)設(shè)計思想，以及被廣泛推廣運用的輕應(yīng)用編程邏輯，結(jié)合Web Service和REST服務(wù)技術(shù)進行業(yè)務(wù)處理邏輯封裝，近年來被廣泛應(yīng)用于專業(yè)性較強的應(yīng)用系統(tǒng)研發(fā)和設(shè)計。

黃委防汛業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)模型體系的建設(shè)增強了數(shù)據(jù)資源的可復用性，提升了服務(wù)在移動端展示的便利性。數(shù)據(jù)模型對象滿足Web Service和REST服務(wù)對數(shù)據(jù)進行封裝的技術(shù)要求，是服務(wù)控制層和數(shù)據(jù)支撐層間通信的橋梁，為各類防汛業(yè)務(wù)應(yīng)用開發(fā)提供了統(tǒng)一的持久化接口，減少了重復開發(fā)防汛業(yè)務(wù)功能的工作量。

4.3 面向“水、雨、工、險、災”業(yè)務(wù)信息的REST服務(wù)技術(shù)

在地市級工情平臺的開發(fā)建設(shè)中，結(jié)合黃委防汛業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)模型體系，根據(jù)統(tǒng)一平臺服務(wù)建設(shè)標準，開發(fā)了面向“水、雨、工、險、災”業(yè)務(wù)信息的輕量級REST服務(wù)。REST是一種組織Web服務(wù)的架構(gòu)，易于實現(xiàn)跨平臺、跨語言集成及實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)表述，能夠用于創(chuàng)建具有良好擴展性的分布式系統(tǒng)[11]。平臺構(gòu)建的REST服務(wù)與應(yīng)用程序松耦合，易于部署和移動端應(yīng)用開發(fā)，并提供了具有完善“增刪改查”功能的數(shù)據(jù)訪問控制接口，為黃委防汛業(yè)務(wù)提供了專業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

4.4 基于Struts的簡潔開發(fā)實施

目前，針對Struts架構(gòu)的研究大多集中在Struts+Spring+Hibernate集成開發(fā)（以下簡稱“SSH集成開發(fā)”），以及SSH集成開發(fā)與REST服務(wù)相結(jié)合的應(yīng)用共享整合機制方面，涉及不同開發(fā)領(lǐng)域和眾多技術(shù)，應(yīng)用開發(fā)實施過程復雜。地市級工情平臺構(gòu)建的Struts架構(gòu)結(jié)合了“黃河一張圖”綜合信息服務(wù)、黃委防汛業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)模型體系和“水、雨、工、險、災”REST服務(wù)，實現(xiàn)了防汛業(yè)務(wù)關(guān)注的防汛應(yīng)急預案和響應(yīng)、防汛值班、指揮調(diào)度、防辦日常業(yè)務(wù)管理、應(yīng)急物資及搶險隊伍保障以及地圖展示等功能[12]。

該平臺通過Struts框架的串聯(lián)，將多項新技術(shù)與業(yè)務(wù)體系有機聯(lián)系，開發(fā)應(yīng)用實施過程簡單，相對于復雜的SSH集成開發(fā)更易于實施，可較為顯著地減少人力資源成本，方便技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

5 結(jié) 語

地市級工情平臺的建設(shè)為黃委各級管理部門，尤其是地市級防辦提供了業(yè)務(wù)工作平臺，彌補了工情險情會商系統(tǒng)在地市級水旱災害防御業(yè)務(wù)應(yīng)用中的不足，為以后系統(tǒng)的升級完善和資源整合積累了寶貴經(jīng)驗。系統(tǒng)自正式運行后，廣泛應(yīng)用于地市級水旱災害防御業(yè)務(wù)工作中，能夠第一時間反映抗洪前線的工作情況，為搶險救災決策和行動提供了信息資源和技術(shù)支撐，在防汛工作中起到了重要作用，具有顯著的社會效益。

隨著水利行業(yè)信息化水平的逐步提高，大數(shù)據(jù)分析、知識圖譜、三維可視化等技術(shù)不斷應(yīng)用在水利業(yè)務(wù)中，并在不同場景中取得了較好的成果。根據(jù)水旱災害防御業(yè)務(wù)的需求，利用虛擬現(xiàn)實、全景攝像、機器學習等技術(shù)，能夠補充完善地市級工情平臺的功能。比如：①可結(jié)合在線視頻資源、知識圖譜等技術(shù)，在“黃河一張圖”上自動關(guān)聯(lián)黃河流域重要河岸、重點工程等水利對象的全景模擬場景;②通過地理空間數(shù)據(jù)、河道工程基礎(chǔ)信息、預警信息、險情信息、水文氣象時間序列數(shù)據(jù)、灘區(qū)社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)等，利用混沌分析、關(guān)聯(lián)規(guī)則分析、灰色模型等技術(shù)，實現(xiàn)對黃河流域重點防洪工程的險情預測，以及防洪工程安全運行情況的預警。隨著系統(tǒng)的升級完善和新技術(shù)的不斷應(yīng)用，地市級工情平臺將在黃委防汛業(yè)務(wù)中發(fā)揮更大的作用。

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