供水服務鏈工作流管理中信息系統的集成

蔣理

[摘 要] 本文首先提出了供水服務鏈的工作流頂層模型，分析了供水服務鏈中各節點信息化建設的現狀及問題，然后從供水行業服務的整體角度，探討了供水服務鏈工作流管理中的管理思想、信息系統集成方案、管理架構及管理流程的設計，以全面提高供水服務管理信息化的水平。

[關鍵詞] 供水服務鏈；工作流；系統集成

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 06. 016

[中圖分類號] C931.9 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）06- 0022- 03

1 引 言

目前，我國在水資源利用方面，水務管理部門和供水企業存在著水資源利用效率低下、水資源污染嚴重，生活用水將越來越少等問題。為了解決這些問題，我國的供水行業進行了信息化建設，利用IT技術提高水資源使用效率，為廣大居民提供更好的供水服務。但不可否認的是在信息化建設中，還存在不少問題，比較典型的有供水各個環節信息獨立、開發水平低下、缺乏專業的人才進行信息化管理、信息化建設缺乏長期的規劃等。

因此，必須利用先進的管理思想，利用現代先進的信息技術強化水資源管理，構建現代水務管理信息系統，做到全面和實時監控供水服務中各個環節的信息，及時發現問題并解決問題，合理地配置社會水資源，提供優質的供水服務。

2 城市供水服務鏈工作流模型

我國城市供水服務主要包括了3個參與主體，分別為終端用戶，供水企業，政府水務管理部門，這三者之間存在著一定的工作邏輯關系。

政府水務管理部門為供水企業提供服務，供水企業又為終端用戶提供服務。終端用戶有問題可反饋給供水企業，供水企業有問題可反饋給政府水務管理部門。因此，這三者之間實際構成了一個供水服務鏈，其工作流的頂層模型如圖1所示。

在供水服務管理過程中政府水務管理部門的功能主要是管理著水源，即監控和收集水源信息，調控供水量與供水區域等，并給供水企業傳達相關政策。

供水企業要根據政府水務管理部門的政策制定供水服務策略并為終端用戶提供服務。

在這個供水服務鏈上主要涉及的服務項目有城市用水不同用戶的劃分、不同用戶用水量的調度、不同時段和不同地點社會用水供應量的調度、查表機制、用戶繳費與收費機制、故障檢測機制、用戶報修與維修機制、客戶服務機制（包括用戶投訴即問題反饋機制）、問題收集與處理機制、信息公開與查詢機制、信息通知機制、數據傳遞與使用機制。

從供水服務鏈的業務流程分析可以得知終端用戶信息上報與查詢系統與供水公司及水務管理部門的信息公開系統、信息收集與傳遞系統中數據是相通的。

供水服務鏈上各節點行業內管理系統大體上都是為了當時的業務需求而建立的，并未從長遠和效率角度規劃信息化的建設。傳統的供水服務管理系統從業務流程處理角度來看，水務管理部門、供水公司的管理系統以及為終端用戶部署的管理系統都是相互分離的。

從資源使用角度來看，每個系統單獨分開即單獨處理每一個模塊，單獨用一套數據格式在數據庫存儲各類數據。毫無疑問，這會產生很多數據冗余，相應地也就造成了很多存儲資源與計算資源的浪費。而且隨著需求也會增多，會造成業務邏輯的復雜化，在這種情況下，若還用傳統的系統架構，只會造成系統架構越來越臃腫，效率越來越低，浪費越來越多，由此可以看出，傳統的系統架構方案已經不再適用現在的大環境。

針對這些問題，應設計新的系統架構，使系統之間相互聯系，減少數據冗余與資源浪費。目前，水務管理部門和供水企業在局部已經開始了系統直接相連，但從整個服務鏈上所涉及的所有部門的大局上來看，這種整體有效的系統架構還未形成。

3 供水服務鏈工作流管理的實施

3.1 供水服務鏈工作流管理概述

工作流要解決的問題就是在多個參與者之間按照某種預定義的規則自動傳遞消息，實現預期的業務目標。而工作流管理系統的作用，就是將現實世界中的業務流程轉化成計算機化的表示形式，并在此表示形式的驅動下完成工作流的執行和管理[1]。

供水服務鏈工作流管理則在上述工作流管理定義的基礎上拓展了工作流管理的范圍，是對整個供水服務鏈上的業務流程做標準化的工作流管理，跨越了多個不同性質的部門，主要涉及到水務管理部門、供水企業以及社會終端點。此處的社會終端點主要是社會終端用戶設備參與到供水服務管理系統中的部分，主要有智能報修、收費及抄表點。在現在智能報修、收費、抄表還未完全覆蓋城市的各個角落的情況下，社會終端點也是不完善的，但這將會是未來智慧生活的一個趨勢，因此在此處將社會終端點也加入到服務鏈工作流管理中。

利用供水服務鏈工作流管理系統可以實現將供水業務的一些標準化流程通過計算機自動進行，其中與用戶服務有關的有水源監控信息傳遞、管網等設備檢測信息的傳遞、供水調度與分配流程、抄表與水費收費、報修與維修、信息發布與收集流程，這些流程都可以整合到供水服務鏈工作流管理系統內。

實施服務鏈工作流管理系統的關鍵就是利用信息技術自動、正確、無礙地執行整合在工作流管理系統內部的流程，以提高服務執行的效率，減少人工操作帶來的失誤。信息系統執行流程過程中要按照標準接收和產生數據，便于其他系統的調用，方便實行數據共享策略。

供水服務鏈工作流管理系統執行的流程涉及到多個方面，如水源監控信息的傳遞涉及到水務管理部門的系統，收費流程涉及到供水公司管理系統。為了在現有資源的基礎上，通過整合與利用新技術實現智慧供水服務與管理，首先要解決的就是不同部門之間信息系統的集成，使涉及到的各種業務數據能暢通無阻地通過工作流系統在各個系統之間流通。

3.2 孤立信息系統的分析

孤立信息系統就是信息系統由于自身獨特的數據存儲格式造成與外部系統無法進行數據共享，只能處理單個系統內部的業務。隨著業務的增多，也必然導致信息系統個數的增多和單個系統的負荷繁重，使業務人員操作起來更加麻煩，無法適應更加復雜的業務，而且許多系統之間做的都是一些相似的工作，必然會造成許多資源的浪費。

通過研究發現水務管理部門的水源的檢測信息可以提供給供水公司的水量調度信息，供水公司的抄表信息直接決定了收費流程的執行，管網狀態檢測信息與用戶報修信息決定了供水公司的維修調度流程的執行，終端用戶的信息上報與查詢系統應該與供水公司和水務管理部門的信息收集與傳遞及公開系統應該整合成一個系統。若上述的流程都分開且各自處理，無疑會增加許多冗余的信息與功能相似的系統，因此需要通過系統集成技術，把各個系統整合起來，可以刪減許多相似的功能，避免造成不必要的資源浪費。系統的集成并不是簡單的一加一工作，幾個系統的集成的功能必定遠遠大于這些系統孤立時的功能。通過多個系統集成也可以使業務人員的操作更加方便，減少人為操作出現的錯誤。

3.3 供水服務鏈工作流管理中信息系統的集成

3.3.1 供水服務鏈信息系統集成概述

系統集成是將獨立分離的硬件和軟件集成到相互之間有一定關聯性，而且協調統一的可供數據交流共享和應用溝通的中心系統中，使現有的應用和數據庫能夠在新的環境下良好運行，各個系統能夠充分共享資源，以便實現高效、集中的管理策略[2]。

在本文中，系統集成將不再只局限于單個組織單位，集成范圍將跨越水務管理部門、供水企業以及各個社會終端點，即供水服務鏈的各節點，因此，在進行系統集成的時候不僅要實現系統間的通信及數據傳遞，同時還要進行數據訪問權限控制以及通信安全控制，并且在此基礎之上進行業務處理過程的集合，使系統的處理流程更加優化，使系統能夠在正確的時間、正確的節點、處理正確的業務及向外界傳遞正確的信息。

為了方便稱呼，在此將集成后的系統統稱為中心系統。

3.3.2 供水服務鏈工作流管理中信息系統集成方案

對服務鏈工作流管理中信息系統的集成分為兩部分，即業務處理過程的整合和系統物理通信過程的整合。業務處理流程的整合以實際業務流程為基準以此進行系統內部操作。系統物理通信過程的整合則主要從系統集成的通信架構角度出發，完成系統的集成。

目前國內外關于系統集成的研究已經有很多可以實施的方案，基于多Agent（代理）的信息集成的研究已經達到了一個比較成熟地步，其中Agent系統是一種能夠感知外界環境的刺激，并據此對動作進行主動控制和規劃，以響應外界刺激的一種軟件或硬件實體[3]。因為Agent系統的智能處理功能更能滿足智慧供水的特點，所以可以在這種方案下進行系統的集成。對于各個系統之間的通信整合，可以使用SOA架構（面向服務的體系架構）進行整合，同時SOA架構也是目前國內外比較成熟的架構方案。對于多Agent集成方案與SOA集成方案同時實施存在功能重復的問題，可以采用取長補短的方式，對兩個方案的具體實施進行對應的刪減與修改，使之能完美地整合在一起，至于具體的刪減和修改方案，可以應該根據智慧供水實施時的具體情況而定。

根據Agent系統的特點，可以將要整合的各個系統改造成具有特定功能模塊的Agent系統，通過每個Agent之間的通信與協調，由此整合成一個基于多Agent的信息集成平臺。多Agent系統基于Agent之間的合作，能很好地繼承各類信息資源。目前許多集成企業已經在使用的有多Agent采購系統、多Agent制造調度系統、多Agent運輸分配系統等[4]。

基于多Agent系統的整合，更多地注重各系統業務流程處理之間的整合，在系統開發過程中，不同的系統會用到不同的數據存儲方式，因此還需要對異構數據源的數據通信進行整合，在此，可以用XML（可擴展標記語言）框架進行數據格式的整合，XML是一種通用語言規范，能夠用來組織可擴展的數據結構并且使數據顯示和數據結構相分離，已經成為應用之間數據交換的通用格式。整合過程如下：發送出去的數據以同一的XML格式進行格式轉換再以通信協議封裝數據包發送，接受到的數據包解包后再以同一的XML格式進行解讀，做到便于通信中的各Agent能夠更好地接受和理解傳遞過來的數據。

對于采用多Agent信息集成方式，專家系統的建立是必不可少的。專家系統是一種智能的計算機程序，這種程序使用知識與推理過程來求解復雜問題[5]。專家系統的建立關鍵在于知識庫與推理模型的建立，知識庫的建立就是各種數據的采集、處理與分析結果，依賴于整條服務鏈中的各種智能設備。本文將此處的專家系統并入到中心系統中的數據中心。

SOA是一種面向服務的軟件架構，它以服務為基本單元，根據需求通過網絡將服務進行分布式部署和組合，服務之間通過定義良好的接口和協議進行通信，實現服務的異構通信。ESB（企業服務總線）是SOA的一種實現框架，采用中間件模式，基于事件驅動，支持異構平臺中服務、消息的交互，對總線上各種應用具有適當的服務級別和可管理性。國外知名企業如IBM、Oracle、微軟等軟件巨頭先后實施了SOA方案，隨著Web services技術的日益成熟，IBM、BEA等開發商已經開發出相對成熟的ESB產品，其中Sonic和Cape Clear公司開發的Sonic ESB和Cape Clear ESB被認為是ESB產品開發的先驅[6]。

顯示層設計將以GIS（地理信息系統）為基礎，利用企業門戶思想進入到其他各個系統中，同時在GIS的可視化界面上查看每個地區的對應信息。

企業門戶是一個網絡門戶，為所有與某個或多個組織有關的人提供所有與組織有關的信息和服務，并且根據訪問者的身份不同，能夠得到組織內部網上的應用和信息資源的量也不同[7]。

對于多Agent系統集成和SOA-ESB架構整合的系統集成方案，可以采用多層功能處理和通信以及面向切面的架構方式完成各個組件的分工與組件間的通信。對于采用多層和面向切面架構，除了使各組件分工明確之外，更為重要的是便于以后系統的組件數量與功能上的擴展。

3.3.3 供水服務鏈工作流管理中管理架構及管理流程的設計

以前管理信息系統的實施都是為了當時的業務的需求而建立，并未從長遠和效率角度規劃信息化的建設，甚至在數字供水這一階段，也是以數據的存儲與調用為主，未從分析與決策的高度上使用系統。因此，目前中國供水行業的各個子系統（如調度系統、營業收費系統等）若是單從各個系統內部進行改善，無非就是改善系統的運行速度、出錯率等硬件和系統編程方式，但這并不是我國供水行業面臨的主要問題，也不能解決系統缺失分析與決策功能的問題。從各行各業信息化的實施情況來看，管理信息系統的實施并不是設備和軟件越高級越好，往往適用的才是最好的，本文在此提出的供水管理信息化的設想，是盡量保存供水行業上下游部門的原有系統，在此基礎上做一個系統的整合工作，使各個系統能夠實現數據的共享與傳遞，并能以整合后的系統為基礎，增加分析與決策功能。

要整合各個系統并增加分析與決策功能，不僅僅只從技術的方面考慮，更要從業務的方面進行的考慮。其實，在現實生活中，無論水源的管理與調度、供水管網的鋪設與維修、水費的收取，都離不開準確的地理位置，因此，可以GIS為基礎，分析連接供水行業上下游各個子系統。在此，提出整合后的系統架構，如圖2所示。

在圖2中，以GIS為核心，以此整合供水業務流程中各個管理信息系統。GIS的基礎就是地理數據，將基本的地理數據與各家各戶的供水用水信息、城市內每條供水管道信息、水源信息等等可以定位的供水信息相結合，就可以對各種供水信息進行定位，這也是進行本系統整合的基礎。

其中現實生活中涉及到的系統肯定不止這么幾個，而且隨著業務的需要以及技術的發展，必定會有各種各樣的需求出現，隨之而來的就是各種系統的實施。對于這些并未提及的系統而言，需要地理數據的系統都與GIS相結合，不需要地理數據的系統必定都是供水公司以及水務管理部門的內部系統。

在圖2中，與GIS有交集的系統，都稱作系統嵌入式連接，這些系統既可以通過GIS調用接口啟動，也可以在外部直接調用。其中GIS以及嵌入GIS的各個系統共用一個數據庫群，而且只要與業務相關的系統，無論是終端用戶、供水公司還是水務管理部門都可以使用，只是身份不同即使用的目的不同，具有的權限也不同。

對于系統的顯示方式，將采用企業門戶的思想，可以以GIS為主界面進入其他各個系統，同時在GIS的可視化界面上查看每個地區的對應信息。

對于數據處理中心，包括多Agent信息集成中的專家系統，是從共享數據庫群中提取各種有用數據，用來進行數據分析與挖掘工作，以此作為決策與分析系統的事實依據，供水務管理部門和供水公司使用。對于多個用戶共用一個系統的方案，要做好權限管理的工作，避免引起業務上的混亂。

本文對于供水管理信息化的改進提出的想法，只是從業務角度進行考慮，并未從技術上進行系統架構的分析。但是在面向服務架構、中間件技術等技術架構方案都已經相當成熟的情況下，要實現上述系統的整合并不是太難的問題。

4 結 語

在服務鏈工作流管理系統中利用整合后的系統實現供水服務與管理中的業務流之后，就要更加關注外部數據的采集與通信等功能，而這就要在現有的系統之上利用物聯網、云計算等新IT技術實現，也稱作“智慧的解決方案”。

主要參考文獻

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