基于SOA架構(gòu)的常州市河（湖）長制信息管理系統(tǒng)模塊化設(shè)計與應用

摘 要：基于SOA架構(gòu)理念和常州市河（湖）長制實際管理工作需求，結(jié)合當前軟硬件環(huán)境，梳理了水利行業(yè)內(nèi)平臺有關(guān)基礎(chǔ)信息和協(xié)同單位相關(guān)信息，搭建了常州市河（湖）長制管理工作數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建了資源共享服務(wù)平臺、河（湖）長制一張圖，開發(fā)了業(yè)務(wù)管理服務(wù)系統(tǒng)、河（湖）長通移動APP、公眾服務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)了市、縣、鎮(zhèn)三級河（湖）長制高效履職和社會公眾共同參與全市河湖保護工作，為全面推進常州河（湖）長制工作提供信息化支撐保障。

關(guān)鍵詞：河（湖）長制信息管理；河（湖）長通APP；河（湖）長制一張圖；SOA架構(gòu)

中圖分類號：TV213.4" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "文獻標志碼：A

0 引 言

提升河（湖）長制各項工作的高效性和時效性，實現(xiàn)河湖管理和保護的便捷性和長效性，必須充分依靠各種先進的信息化技術(shù)手段，實現(xiàn)信息共享共用[1]。目前，常州市已開通河（湖）長制微信服務(wù)平臺，溧陽市、金壇區(qū)、武進區(qū)和新北區(qū)已建成河（湖）長信息管理系統(tǒng)并投入使用，天寧區(qū)、鐘樓區(qū)尚空白。各地河（湖）長制信息系統(tǒng)建設(shè)缺乏前瞻性和統(tǒng)籌性，導致全市河（湖）長制工作推進手段主要依托微信、QQ、電子郵箱等傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)手段，河（湖）長制信息統(tǒng)計和報送工作也主要依靠Excel、Word等辦公軟件，整體工作量大、工作效率低，同時縱橫部門之間的工作合力很難達到最大化。為實現(xiàn)常州河（湖）長制全覆蓋管理，常州市河（湖）長制信息系統(tǒng)以“統(tǒng)一平臺、分級管理、資源整合、數(shù)據(jù)共享”為設(shè)計原則，整合水利行業(yè)現(xiàn)有的各類信息資源，解決全市河（湖）長制共享信息的碎片化問題，全面打破當前向部門間信息壁壘和孤島狀況，無縫接入和集成新北區(qū)、武進區(qū)、金壇區(qū)以及溧陽市已建成的河（湖）長制管理系統(tǒng)，實現(xiàn)市、區(qū)數(shù)據(jù)上報和下達。對上級省廳河（湖）長制管理系統(tǒng)和橫向部門通過數(shù)據(jù)接口方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和集成；對于天寧區(qū)、鐘樓區(qū)還沒有建設(shè)河（湖）長制管理系統(tǒng)的區(qū)域，通過市級平臺直接分配區(qū)級用戶賬號方式實現(xiàn)所在區(qū)河（湖）長制信息系統(tǒng)管理。

1 總體架構(gòu)

按照SOA的模塊化、松耦合、粗粒度等設(shè)計原則，從常州市河（湖）長制綜合管理工作的實際需求出發(fā)，構(gòu)建常州市河（湖）長制信息管理與服務(wù)系統(tǒng)工作框架，如圖1所示。系統(tǒng)通過簡單、精確的定義接口進行通訊，獲取水利局、生態(tài)局、農(nóng)業(yè)農(nóng)村局、環(huán)保局、水文局等涉水監(jiān)測、監(jiān)控資源，并對照嚴格水資源管理、加強河湖資源保護、推動河湖水污染防治、開展水環(huán)境綜合治理、實施河湖生態(tài)修復、推進河湖長效管護、強化河湖執(zhí)法監(jiān)督、提升河湖綜合功能等任務(wù)（以下簡稱“常州市河（湖）長制八大任務(wù)”）形成8個業(yè)務(wù)單元模塊，構(gòu)建全市河（湖）長制“一盤棋”管理模式，實現(xiàn)市、縣（區(qū)）按照權(quán)限范圍分級管理。如圖2所示，系統(tǒng)總體架構(gòu)自下而上分為四層，分別為數(shù)據(jù)匯聚服務(wù)、數(shù)據(jù)資源服務(wù)、應用支撐服務(wù)、業(yè)務(wù)應用服務(wù)?；赟OA統(tǒng)一架構(gòu)，通過流程管理器實現(xiàn)不同服務(wù)系統(tǒng)之間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，充分保證各應用系統(tǒng)的可靠運行、資源共享與一體化管理。

1.1 標準規(guī)范體系

執(zhí)行標準規(guī)范體系是保障河（湖）長信息管理系統(tǒng)高效運行和功能擴展的重要基礎(chǔ)支撐，是實現(xiàn)市、區(qū)各級新建已建河（湖）長制管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享、交換與統(tǒng)計分析的前提。從執(zhí)行政策標準規(guī)范體系層面來看，系統(tǒng)設(shè)計遵循中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于全面推行河長制的意見》、江蘇省委辦公廳、省政府辦公廳聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于在全省全面推行河長制的實施意見》、常州市水利局印發(fā)的《水利信息化項目建設(shè)指導意見》等相關(guān)文件；從執(zhí)行技術(shù)標準規(guī)范層面來看，涉及的相關(guān)數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)設(shè)計符合水利部頒布的《水質(zhì)數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)與標識符規(guī)定》（SL325—2014）和《實時雨水情數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)與標識符標準》（SL323—2011）等；系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計遵循 OpenGIS 標準，采用開放式形式建立空間數(shù)據(jù)庫，注重對空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)的描述和組織，實現(xiàn)了統(tǒng)一的存儲和管理。

1.2 數(shù)據(jù)匯集服務(wù)

數(shù)據(jù)匯集服務(wù)包括數(shù)據(jù)接入服務(wù)、數(shù)據(jù)匯集管理、業(yè)務(wù)協(xié)同管理。數(shù)據(jù)接入服務(wù)主要將接入中心數(shù)據(jù)庫的源數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，以適應河（湖）長制數(shù)據(jù)庫的存儲模式，分為數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)加載、數(shù)據(jù)冗余、容錯處理等6個步驟；數(shù)據(jù)匯集管理主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)跟蹤管理、數(shù)據(jù)整合管理、數(shù)據(jù)分析管理、數(shù)據(jù)維護管理等功能；業(yè)務(wù)協(xié)同管理縱向上實現(xiàn)與省級河（湖）長制系統(tǒng)、縣級河（湖）長制系統(tǒng)對接，橫向上實現(xiàn)與水政執(zhí)法、工程管理等信息系統(tǒng)對接，充分整合與共享縱橫向相關(guān)信息，為各級河（湖）長決策提供必要的基礎(chǔ)信息支撐。

1.3 數(shù)據(jù)資源服務(wù)

通過流程管理器將不同機構(gòu)中服務(wù)器或同一機構(gòu)不同的服務(wù)連接在一起，因為各個服務(wù)是異構(gòu)的，沒有統(tǒng)一的標準，各個異構(gòu)系統(tǒng)對外提供的接口也是各式各樣的，SOA架構(gòu)使用流程管理器來屏蔽異構(gòu)系統(tǒng)對外提供的不同接口，以此來達到服務(wù)間高效的互聯(lián)互通。共享數(shù)據(jù)資源內(nèi)容共有四個方面：一是通過共享數(shù)據(jù)接口獲取協(xié)同單位數(shù)據(jù)，包括生態(tài)、環(huán)保、農(nóng)業(yè)農(nóng)村局、住建、國土、交通等部門中可共享的數(shù)據(jù)；二是接入的社會公眾數(shù)據(jù)，主要包括舉報監(jiān)督等數(shù)據(jù)，社會公眾發(fā)現(xiàn)問題時上傳的地理位置、圖像、視頻等多媒體數(shù)據(jù)；三是共享常州市水利綜合信息服務(wù)平臺中的數(shù)據(jù)，包括水利普查數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫以及水利工程、水文、水質(zhì)、水資源等數(shù)據(jù)庫中可調(diào)用的數(shù)據(jù)；四是借助互聯(lián)網(wǎng)爬蟲、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，獲取互聯(lián)網(wǎng)中的涉水數(shù)據(jù)，為輿情分析等服務(wù)提供數(shù)據(jù)。

1.4 應用支撐服務(wù)

為了實現(xiàn)水利信息服務(wù)資源共享，提高常州市河（湖）長制信息系統(tǒng)的升級改造能力以及冗余糾錯能力，要求業(yè)務(wù)應用與數(shù)據(jù)庫之間保持相對獨立性，盡量減少應用系統(tǒng)內(nèi)各功能模塊間的相互依賴關(guān)系。通過定義明確的接口與協(xié)議形成SOA架構(gòu)的松散耦合型應用支撐服務(wù)系統(tǒng)，在保證系統(tǒng)間信息交換的同時，保持各系統(tǒng)相對獨立運行。數(shù)據(jù)服務(wù)平臺接口根據(jù)業(yè)務(wù)應用需求，按照統(tǒng)一的接口標準開發(fā)通用型服務(wù)接口，再結(jié)合通用型服務(wù)接口、統(tǒng)一型服務(wù)組件和面向水利業(yè)務(wù)應用的標準規(guī)范，實現(xiàn)各應用系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通和互操作，提供基礎(chǔ)服務(wù)、應用服務(wù)、地圖服務(wù)、數(shù)據(jù)挖掘服務(wù)、系統(tǒng)資源服務(wù)等業(yè)務(wù)服務(wù)，支持各類業(yè)務(wù)應用系統(tǒng)的快速開發(fā)與運行。其中，系統(tǒng)資源管理服務(wù)采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問接口功能，提高各單位、各部門之間的協(xié)作效率，提高信息的整體共享程度，減少由于數(shù)據(jù)冗余采集與存儲導致的數(shù)據(jù)不一致性、信息不準確問題，確保來自不同廠商的產(chǎn)品和系統(tǒng)能很好地協(xié)同工作，從而實現(xiàn)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的互聯(lián)互通操作，構(gòu)建完整的應用信息集成平臺。

1.5 業(yè)務(wù)應用服務(wù)

業(yè)務(wù)應用服務(wù)包括業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)和公共服務(wù)系統(tǒng)兩個部分。業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)基于常州市河（湖）長制八大任務(wù)工作的信息化需求，通過Web 服務(wù)描述語言（WSDL）、簡單對象訪問協(xié)議（SOAP）和表述性狀態(tài)傳遞（REST）等SOA相關(guān)架構(gòu)技術(shù)，提供各類業(yè)務(wù)信息查詢等服務(wù)，以滿足各河（湖）長、河（湖）長制辦公室及其成員單位對河（湖）長制業(yè)務(wù)管理的客觀需求；公共服務(wù)系統(tǒng)為社會和公眾提供了河（湖）長制信息共享平臺，讓社會公眾及時了解河（湖）長制工作開展情況，共同參與河湖監(jiān)督管理。所有業(yè)務(wù)應用通過常州市河（湖）長制一張圖的形式為用戶提供服務(wù)，針對不同的服務(wù)對象，提供Web端、App端和微信公眾號等三種客戶端使用方式。

1.6 基礎(chǔ)軟硬件設(shè)施

軟件的平臺選型基于常州市河（湖）長制現(xiàn)有的信息化基礎(chǔ)，共用常州水利信息化一級平臺Oracle 11g數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，采用中立方式進行定義和統(tǒng)一規(guī)范應用軟件接口，使之獨立于硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言，為后續(xù)功能的拓展和拼裝提供便利。系統(tǒng)功能實現(xiàn)基于組件式開發(fā)技術(shù)，充分運用 SOA 架構(gòu)理念，組建業(yè)務(wù)運行支撐框架，以此為紐帶，通過流程管理器集成各應用系統(tǒng)，不同的應用系統(tǒng)采用組件化、構(gòu)件化設(shè)計，作為獨立的插件集成到框架中，從而實現(xiàn)了不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)的集成。同時，充分提供各種應用接口，保證系統(tǒng)的擴充能力，采用模塊化方式進行系統(tǒng)拓展，確保各模塊接口開放、清晰和相互獨立，任何一個應用模塊的損壞與更換不影響其他軟件模塊的應用，客戶端根據(jù)不同時期的需求，通過參數(shù)定義有選擇地使用或定制系統(tǒng)提供的應用模塊，而盡可能少修改代碼，從而實現(xiàn)“快速構(gòu)建”“因變而變”。

2 子系統(tǒng)模塊及應用

常州市河（湖）長制信息管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)模塊主要包括數(shù)據(jù)資源服務(wù)平臺、河（湖）長制一張圖、業(yè)務(wù)管理服務(wù)系統(tǒng)、公眾服務(wù)系統(tǒng)4個部分。

2.1 資源共享服務(wù)平臺

資源共享服務(wù)平臺采用面向服務(wù)體系架構(gòu)、基于開放的互聯(lián)網(wǎng)標準和協(xié)議，支持應用或應用構(gòu)件（包裝成服務(wù)）的描述、發(fā)布、發(fā)現(xiàn)和使用的一種SOA架構(gòu)，包括WebService 體系等。根據(jù)河（湖）長制實際業(yè)務(wù)管理需求，建立河（湖）長制信息資源目錄體系，形成集信息資源、采集入庫、存儲與跟蹤管理、交換與共享服務(wù)為一體的河（湖）長制資源共享服務(wù)中心，為實現(xiàn)河（湖）長制信息資源綜合開發(fā)和利用提供基礎(chǔ)，如圖3所示。

資源共享服務(wù)系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)資源管理、業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)與公眾服務(wù)系統(tǒng)的應用支撐，充分運用數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)存儲、數(shù)據(jù)備份等先進技術(shù)手段，將河（湖）長制管理主要業(yè)務(wù)開發(fā)形成服務(wù)組件，在應用支撐服務(wù)基礎(chǔ)上，實現(xiàn)業(yè)務(wù)應用。

2.2 河（湖）長制一張圖

常州市河（湖）長制一張圖基于SOA架構(gòu)理念，圍繞河（湖）長及其工作范圍和實際需要開展工作，重點關(guān)注河（湖）長制管理主要業(yè)務(wù)，以河道（湖泊）網(wǎng)格化管理為主線，采用開放式的系統(tǒng)模型[2]，將河（湖）長制數(shù)據(jù)資源服務(wù)平臺、業(yè)務(wù)管理服務(wù)系統(tǒng)、公共服務(wù)系統(tǒng)的地理空間數(shù)據(jù)基于一張圖進行統(tǒng)一展示。系統(tǒng)集成了河（湖）長制所需專題圖層的統(tǒng)一地圖服務(wù)，以天地圖為底圖，疊加河湖信息、河湖斷面、水功能區(qū)、黑臭水體、入河排污口、河（湖）長巡查圖層，充分利用全市河（湖）長制管理運行監(jiān)控大數(shù)據(jù)分析成果，集中展示全市河（湖）長制管理相關(guān)監(jiān)控數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、考核數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)等，實時監(jiān)控河（湖）長制整體運行狀態(tài)、展示預警信息、體現(xiàn)管理成果、明確存在的問題、反映評估結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)河（湖）長制專題圖層各類相關(guān)數(shù)據(jù)的地圖二維監(jiān)測展示和重點節(jié)點區(qū)域的三維場景監(jiān)測展示以及基于專題場景的圖上信息查詢、統(tǒng)計、匯總等應用功能，提供基于不同專題應用場景的輔助決策分析、圖上執(zhí)法監(jiān)管流程操作和應急處置流程操作等功能。同時，平臺用戶還可以按照標準規(guī)范通過接口的形式，查找天地圖地理信息系統(tǒng)平臺和江蘇省水利廳地理信息系統(tǒng)平臺相關(guān)地理數(shù)據(jù)信息，通過在地圖中標注的水利數(shù)據(jù)，用戶可以快捷獲取位置信息和功能，并通過指定專題圖圖層查詢指定空間范圍內(nèi)的河道基礎(chǔ)信息、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)等，如圖4所示。

2.3 業(yè)務(wù)管理服務(wù)系統(tǒng)

業(yè)務(wù)管理服務(wù)系統(tǒng)緊緊圍繞河（湖）長履職和河（湖）長制八大任務(wù)等要求[3]，實現(xiàn)基礎(chǔ)信息管理、事件業(yè)務(wù)管理、巡河巡查管理、督察督導管理、應急聯(lián)動管理、考核評估管理、統(tǒng)計報表管理、數(shù)據(jù)資源交互及輿情管理等功能。

系統(tǒng)主要包括常州市河（湖）長制信息管理與服務(wù)平臺、河（湖）長通移動APP，前者基于各類河湖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、巡河數(shù)據(jù)及督導數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)匯集及處理分析后，根據(jù)用戶不同角色及權(quán)限，將相關(guān)信息集中展示在工作臺中，如圖5所示。

后者是在數(shù)據(jù)資源服務(wù)平臺基礎(chǔ)上，充分保證各層次之間獨立性和接口規(guī)范性，確保核心服務(wù)模塊共享程度達到最大化，系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)和移動終端進行數(shù)據(jù)交互和業(yè)務(wù)應用，可實現(xiàn)事件處理、河（湖）長履職、巡河（湖）管理、協(xié)同辦公、考核評價、治理建議等各類基礎(chǔ)業(yè)務(wù)功能，同時能及時發(fā)布信息。河（湖）長通移動APP小程序在IOS和安卓兩種移動終端上均能安裝和使用，能夠滿足河（湖）長制移動辦公的日常需要，如圖6所示。

2.4 公眾服務(wù)系統(tǒng)

公眾服務(wù)系統(tǒng)主要面向水利職工、社會大眾、民間河長、巾幗河長、校園河長等用戶，通過訪問端口連通各類業(yè)務(wù)平臺[4]，實現(xiàn)多種形式的查詢、上報功能。公眾服務(wù)系統(tǒng)基于河（湖）長制微信公眾號“水潤龍城”，主要由微信用戶終端、微信公眾平臺、微信服務(wù)平臺三部分組成，如圖7所示。微信公眾號后臺提供了9個通訊接口，包括文本、圖片、圖文等多種形式，后臺委托專業(yè)機構(gòu)進行日常維護，河（湖）長制類重要信息及時通過后臺上傳進行展示；微信小程序部署在騰訊云服務(wù)器，充分實現(xiàn)相關(guān)接口服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)等。公眾服務(wù)系統(tǒng)欄目主要有：河（湖）長篇（含一河（湖）一策、河（湖）長反饋、治水風采、政策文件、工作動態(tài)等信息）、河道篇（含河湖名錄、云展廳、電子公示牌等信息）、工作篇（含公示欄、曝光臺、河湖隨手拍、治水良方等信息）、互動篇（含公眾留言、公眾舉報、服務(wù)熱線、禮品兌換）等。同時，公共服務(wù)系統(tǒng)開通了信息公開、群眾舉報、隨手拍等功能以及提供投訴、建議等多種參與途徑，讓社會公眾廣泛參與到河（湖）治理的工作中來，實現(xiàn)信息共享和區(qū)域全覆蓋。用戶在智能手機安裝微信客戶端后，在微信中關(guān)注“水潤龍城”公眾賬號后就可以使用相關(guān)功能，如圖8所示。

3 結(jié)束語

信息實時獲取、問題快速發(fā)現(xiàn)、方案及時制定、決策科學生成和監(jiān)督有效執(zhí)行是落實河（湖）長制管理的關(guān)鍵。常州市河（湖）長制信息化系統(tǒng)采用SOA架構(gòu)技術(shù)，整合和收集縱橫向部門的涉水基礎(chǔ)資源和實時監(jiān)督數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了全市河（湖）長制管理工作的高效性和全覆蓋。具體表現(xiàn)為：①系統(tǒng)實現(xiàn)了各級河（湖）長對涉河湖事件從發(fā)現(xiàn)到處置全過程的監(jiān)督管理，為各級河（湖）長管理河湖提供了便捷工具；②系統(tǒng)滿足了各級河（湖）長制辦公室工作人員信息報送、審核、查看、反饋全過程，做到工作過程全覆蓋；③系統(tǒng)實現(xiàn)了對河湖名錄、基礎(chǔ)工作、河（湖）長工作支撐、社會監(jiān)督、河湖管護成效等所有基礎(chǔ)和動態(tài)信息的管理，做到業(yè)務(wù)信息全覆蓋，為河（湖）長制的落地管理提供良好的技術(shù)支撐。

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Modular Design and Application of River （Lake） Chief Information Management System in Changzhou Based on SOA Architecture

JI Pengcheng1，2，LUO Minzhou1，HAN Hongbo2，ZHOU Yejun2，ZHOU Qiang3，JIANG Zhiyuan4，LI Chunxia4

（1.College of Electrical and Mechanical Engineering，Hohai University，Changzhou 213022，China；2. Changzhou River and Lakes Management Bureau，Changzhou 213002，China；3. Changzhou City Flood Control Project Management Bureau，Changzhou 213000，China；4. Changzhou Water Construction Investment and Development Co.，Ltd.，Changzhou 213000，China）

Absrtact：Based on the concept of SOA architecture and the practical management needs of the river（lake）chief system in Changzhou，combined with the current hardware and software environment，the basic information related to the water conservancy industry platform and relevant information from collaborative institutions has been sorted out. A management database for the river （lake） chief system in Changzhou has been established，along with a resource-sharing service platform and a comprehensive map of the river（lake）chief system. Furthermore，a business management service system，a mobile APP for river （lake） chief communication，and a public service system have been developed. This enables the efficient duty performance of the three-level river（lake）chief system（municipal，county and town）and encourages public participation in the protection of local river and lake，while provides information technology support for the comprehensive advancement of the river（lake）chief system in Changzhou.

Key words：river （lake） chief system information management；river（lake）chief communication APP；one map covering river（lake）chief system；SOA architecture