綠色水電管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

馬 彪

(國(guó)際小水電中心，浙江?杭州?310002)

0 引 言

2017年，我國(guó)開(kāi)啟綠色水電認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)制定與綠色水電認(rèn)證工作，但評(píng)審材料都是紙質(zhì)版，創(chuàng)建評(píng)審流程相對(duì)復(fù)雜，后期監(jiān)管工作困難。隨著創(chuàng)建工作申請(qǐng)電站數(shù)量的日益增多，迫切需要開(kāi)發(fā)建設(shè)綠色水電管理信息系統(tǒng)，提高綠色水電創(chuàng)建和評(píng)審工作效率，便于水利部、省水行政主管部門獲取統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和有關(guān)部門的后期監(jiān)管，也更有利于電站創(chuàng)建。本文參照國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)發(fā)管理系統(tǒng)的研究思路[1_11]，圍繞綠色水電管理信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的三個(gè)主要步驟，闡述綠色水電管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

1 系統(tǒng)需求分析

按照綠色水電創(chuàng)建工作及評(píng)審流程(見(jiàn)圖1)，開(kāi)發(fā)綠色水電管理信息系統(tǒng)。以多種方式對(duì)部級(jí)農(nóng)村水電主管部門、省級(jí)農(nóng)村水電主管部門及電站業(yè)主開(kāi)展系統(tǒng)功能需求調(diào)研，對(duì)系統(tǒng)不同用戶的各自需求進(jìn)行摸底，根據(jù)調(diào)研反饋總結(jié)各單位的系統(tǒng)功能需求如下：

(1)資料管理。申請(qǐng)單位材料上傳與更新、專家復(fù)核補(bǔ)充資料及簽章意見(jiàn)上傳等。(注：3 a有效期，3 a后需復(fù)核申報(bào)，通過(guò)更新數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn))申報(bào)材料下載：包含完整數(shù)據(jù)的申報(bào)表、自檢表(規(guī)范格式)下載，佐證材料順序命名及下載。

(2)審核管理。通過(guò)登錄賬號(hào)固定審核人員，對(duì)審核結(jié)果負(fù)責(zé)。省級(jí)初驗(yàn)：可查看電站所有申報(bào)資料、可調(diào)用專家?guī)?、可提交審核意?jiàn)。部級(jí)審核：可查看電站所有申報(bào)資料及省級(jí)初驗(yàn)意見(jiàn)、可調(diào)用專家?guī)?、可提交審核意?jiàn)。

(3)專家管理。展示專家?guī)煨畔ⅰ＜医M勾選組建、新增專家及專家?guī)炀庉嫛?/p>

(4)信息統(tǒng)計(jì)。省級(jí)申報(bào)電站信息分區(qū)統(tǒng)計(jì)、部級(jí)申報(bào)電站信息分省統(tǒng)計(jì)。

(5)公示公告。包括省級(jí)公示、部級(jí)公示、部級(jí)公告。

(6)通訊功能。應(yīng)能將最新的進(jìn)度信息反饋至相應(yīng)人員。例如，當(dāng)電站提交材料后，可通過(guò)賬號(hào)預(yù)留的移動(dòng)電話號(hào)碼發(fā)送信息至省級(jí)水行政主管部門；省級(jí)水行政主管部門審核提交后，可通過(guò)發(fā)送信息至部級(jí)水行政主管部門及電站等相關(guān)人員(提醒審核或補(bǔ)充資料)。

(7)檢索功能。通過(guò)輸入關(guān)鍵詞匯可迅速連接至相關(guān)頁(yè)面。

(8)高效實(shí)用。所有功能均可快速、高效地在線使用。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)環(huán)境及技術(shù)路徑

2.1.1 設(shè)計(jì)環(huán)境

設(shè)計(jì)環(huán)境主要包括開(kāi)發(fā)工具、開(kāi)發(fā)環(huán)境、運(yùn)行環(huán)境三個(gè)方面。

(1)開(kāi)發(fā)工具：Chrome、IE、Tomcat 8.0、SVN、Maven、IDEA2017、WebStrom2018、Navicat10.3、MYSQL 5.2。

(2)開(kāi)發(fā)環(huán)境：Windows操作系統(tǒng)、JDK1.8。

(3)運(yùn)行環(huán)境：阿里云Windows Server 2008 r2服務(wù)器、JDK 1.8、Nginx、Tomcat 8.0、MYSQL5.2。

2.1.2 技術(shù)路徑

技術(shù)路徑主要包括設(shè)計(jì)模式、開(kāi)發(fā)環(huán)境、運(yùn)行環(huán)境三個(gè)方面。

(1)設(shè)計(jì)模式。系統(tǒng)使用MVC設(shè)計(jì)模式(Model View Controller)，用戶在瀏覽器上發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求，系統(tǒng)將分三個(gè)階段處理：處理用戶需要的業(yè)務(wù)邏輯。處理邏輯中每一次訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)。把準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)用畫面呈現(xiàn)在用戶面前。

(2)前端技術(shù)。系統(tǒng)的前端開(kāi)發(fā)使用Bootstrap框架來(lái)展示數(shù)據(jù)和產(chǎn)生頁(yè)面特效，使用JSP(Java Server Pages)技術(shù)與后端進(jìn)行交互數(shù)據(jù)，最終將頁(yè)面呈現(xiàn)在用戶瀏覽器上。

(3)后端技術(shù)。系統(tǒng)的后端(處理用戶邏輯持久性保存數(shù)據(jù)的服務(wù))開(kāi)發(fā)主要使用了開(kāi)放源代碼的設(shè)計(jì)層面框架的Spring，模型—視圖—控制器的Web框架Spring MVC和持久層框架MyBatis等技術(shù)處理用戶邏輯持久性保存數(shù)據(jù)的服務(wù)。

2.2 技術(shù)手段

(1)開(kāi)展項(xiàng)目研討會(huì)。定期或不定期的組織多名技術(shù)專家和人員召開(kāi)設(shè)計(jì)研討會(huì)，就系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)路線、具體實(shí)施人員、遇到的實(shí)際問(wèn)題和需攻克的技術(shù)瓶頸以及解決方案進(jìn)行深入探討，為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)提供保障措施。

(2)聘請(qǐng)技術(shù)專家指導(dǎo)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)各階段聘請(qǐng)水電、市場(chǎng)調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、功能測(cè)試、相關(guān)咨詢機(jī)構(gòu)等各領(lǐng)域的技術(shù)專家進(jìn)行指導(dǎo)，保證項(xiàng)目高質(zhì)量、高效率地完成。

(3)及時(shí)搜集用戶反饋信息。在試運(yùn)行和正式運(yùn)行階段，及時(shí)定期關(guān)注用戶在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的一些操作或者使用不完善的細(xì)節(jié)問(wèn)題，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行歸類劃分，然后對(duì)癥下藥式地一一完善。

2.3 設(shè)計(jì)方案

綠色小水電申報(bào)審核分為電站申報(bào)(含縣/市轉(zhuǎn)報(bào))、省級(jí)初驗(yàn)、部級(jí)審核三個(gè)主要環(huán)節(jié)，系統(tǒng)構(gòu)建也主要考慮這三個(gè)環(huán)節(jié)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案主要包括功能要求、用戶類型及管理、模塊設(shè)計(jì)三個(gè)方面。

2.3.1 功能要求

系統(tǒng)需有以下7個(gè)功能：資料管理；審核管理；專家管理；信息統(tǒng)計(jì)；公示公告；通訊功能；檢索功能。

2.3.2 用戶類型及管理

用戶類型包括申請(qǐng)單位(水電站/發(fā)電企業(yè))、省級(jí)水行政主管部門、部級(jí)水行政主管部門和庫(kù)內(nèi)專家4類。賬戶管理：用戶提出申請(qǐng)，水利部或委托平臺(tái)設(shè)計(jì)單位對(duì)賬號(hào)統(tǒng)一分配，采用實(shí)名制，電話號(hào)碼登錄，不同用戶權(quán)限不同，3年未登錄的賬戶予以清理。各賬戶具體情況如下：

(1)申請(qǐng)單位。1個(gè)賬號(hào)，用于申請(qǐng)材料的上傳、更新、補(bǔ)充和查詢審核意見(jiàn)及進(jìn)度。

(2)省級(jí)。1個(gè)管理員賬號(hào)，其余審核賬號(hào)可以自行添加，用于材料審核、組織專家初驗(yàn)，出具初驗(yàn)意見(jiàn)及公示結(jié)果，查詢轄區(qū)內(nèi)電站申報(bào)審核匯總情況。

(3)部級(jí)。技術(shù)審核單位國(guó)際小水電聯(lián)合會(huì)及水利部水電移民司各1個(gè)管理員賬號(hào)，其余審核賬號(hào)可以自行添加，用于材料審核，出具審核意見(jiàn)，組織專家現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核，查詢?nèi)珖?guó)申報(bào)審核匯總情況。

(4)庫(kù)內(nèi)專家。由涉及相應(yīng)環(huán)節(jié)的省級(jí)或部級(jí)在管理員賬戶下添加限定權(quán)限的臨時(shí)賬號(hào)(注：每站省級(jí)初驗(yàn)涉及專家組，部級(jí)復(fù)核根據(jù)需要可能涉及專家組，專家組實(shí)行組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制)，用于查看電站材料及已有的評(píng)審信息，出具和上傳專家意見(jiàn)。

2.3.3 模塊設(shè)計(jì)

模塊設(shè)計(jì)主要包括首頁(yè)頁(yè)面、電站申報(bào)界面、省級(jí)初驗(yàn)界面、部級(jí)審核界面和專家?guī)旃芾?部分。

(1)首頁(yè)頁(yè)面模塊。首頁(yè)登錄區(qū)塊、申報(bào)流程、動(dòng)態(tài)信息、政策文件、公示公告、資料下載、聯(lián)系我們。

(2)電站申報(bào)界面模塊。基本條件自查、自評(píng)打分、影像資料上傳、填寫申報(bào)表、申報(bào)材料簽章上傳。

(3)省級(jí)初驗(yàn)界面模塊。選擇電站、資料審核、現(xiàn)場(chǎng)審核、省級(jí)公示、簽章上報(bào)水利部

(4)部級(jí)審核界面模塊。選擇電站、資料審核、現(xiàn)場(chǎng)審核(選擇項(xiàng))、部級(jí)公示、上報(bào)評(píng)定委員會(huì)審定。

(5)專家?guī)旃芾砟K。專家申報(bào)審核、專家信息統(tǒng)計(jì)、專家組選擇。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與測(cè)試

3.1 核心功能的實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)于2018年初步完成了從資料管理到檢索等核心功能，為申請(qǐng)單位(水電站/發(fā)電企業(yè))、省級(jí)水行政主管部門、部級(jí)水行政主管部門和庫(kù)內(nèi)專家4類分別設(shè)置了登錄賬號(hào)及權(quán)限，開(kāi)發(fā)了首頁(yè)頁(yè)面、電站申報(bào)界面、省級(jí)初驗(yàn)界面、部級(jí)審核界面和專家?guī)旃芾?大功能模板。

3.2 系統(tǒng)功能測(cè)試

3.2.1 開(kāi)發(fā)人員內(nèi)部測(cè)試

開(kāi)發(fā)人員以用戶的視角，從輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系出發(fā)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)測(cè)試來(lái)檢測(cè)每個(gè)功能是否都能正常使用。在測(cè)試中，把程序看作一個(gè)不能打開(kāi)的黑盒子，在完全不考慮程序內(nèi)部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部特性的情況下，在程序接口進(jìn)行測(cè)試，檢查程序功能是否按照需求規(guī)格的規(guī)定正常使用，程序是否能適當(dāng)?shù)亟邮蛰斎霐?shù)據(jù)而產(chǎn)生正確的輸出信息。經(jīng)反復(fù)測(cè)試修改，最終結(jié)果基本達(dá)到了相關(guān)要求。

3.2.2 系統(tǒng)用戶測(cè)試

選取某電站作為測(cè)試用戶，將電站數(shù)據(jù)、資料輸入系統(tǒng)，并進(jìn)行省級(jí)與部級(jí)的模擬評(píng)審，以此來(lái)達(dá)到測(cè)試的目的。經(jīng)用戶測(cè)試，系統(tǒng)功能基本滿足要求，但實(shí)際操作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)仍存在以下漏洞：現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)論表意見(jiàn)綜述存在不能錄入保存的情況；由于需要審核電站數(shù)量較多，無(wú)任何篩選標(biāo)記功能，電站修改補(bǔ)充資料后無(wú)法對(duì)修改內(nèi)容做出準(zhǔn)確判斷；系統(tǒng)篩選功能較弱，如選擇進(jìn)入某省的某個(gè)電站界面后，再退出時(shí)，系統(tǒng)又自動(dòng)回到首頁(yè)，給綠色水電評(píng)定工作帶來(lái)諸多不便。

3.3 系統(tǒng)正式運(yùn)行

對(duì)測(cè)試出來(lái)的問(wèn)題分析研究，根據(jù)不同的情況找出對(duì)應(yīng)的方案一一解決，重復(fù)迭代測(cè)試運(yùn)行，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的修復(fù)更新。2018年6月6日，綠色水電管理信息系統(tǒng)(見(jiàn)圖2)正式上線運(yùn)行，登錄網(wǎng)址為http://www.lssdgl.cn，也可通過(guò)國(guó)際小水電聯(lián)合會(huì)綜合服務(wù)平臺(tái)網(wǎng)站(http://www.inshp.org)選擇綠色水電管理信息系統(tǒng)進(jìn)入。系統(tǒng)相關(guān)管理人員通過(guò)電子通訊渠道為用戶提供使用和申報(bào)咨詢，運(yùn)用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件為后臺(tái)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，收集并整理系統(tǒng)使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，及時(shí)整改并提供系統(tǒng)的解決方案。截至2020年底，全國(guó)共計(jì)572座小水電站通過(guò)綠色水電管理信息系統(tǒng)獲評(píng)綠色小水電站(綠色小水電示范電站)。

4 結(jié) 語(yǔ)

綠色水電管理信息系統(tǒng)通過(guò)系統(tǒng)需求分析、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與測(cè)試三個(gè)重要步驟，最終成功完成開(kāi)發(fā)。經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用考驗(yàn)，系統(tǒng)達(dá)到功能要求，且用戶反饋良好。隨著時(shí)代的發(fā)展，綠色水電創(chuàng)建和評(píng)審有了新的規(guī)定和要求，全國(guó)小水電站分布本來(lái)就很廣泛，再加之近年來(lái)新冠疫情影響，綠色水電管理信息系統(tǒng)也面臨著兩個(gè)方面的優(yōu)化升級(jí)：一是在系統(tǒng)中對(duì)電站根據(jù)是否安裝下泄流量監(jiān)控監(jiān)測(cè)進(jìn)行自動(dòng)分類，下泄流量檢測(cè)及監(jiān)控視頻、數(shù)據(jù)做到及時(shí)上傳，確保相關(guān)人員可以通過(guò)系統(tǒng)實(shí)時(shí)查看電站生態(tài)流量泄放情況。二是通過(guò)導(dǎo)入全國(guó)地理信息系統(tǒng)(GIS)等數(shù)字化三維全流域地圖和模型，對(duì)電站大壩廠房布置、生態(tài)泄流等情況進(jìn)行總體展示功能。