某市河長(zhǎng)制管理信息系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)

常命強(qiáng) 李紅升 翟 峰 夏 添

（1濟(jì)源市天壇山水庫(kù)灌區(qū)供水管理站；2焦作市引沁灌區(qū)管理局；3西安電子科技大學(xué)；4成都萬(wàn)江港利科技股份有限公司）

0 引言

濟(jì)源市屬黃河流域，境內(nèi)河流眾多。當(dāng)前，濟(jì)源市正處在全面建成小康社會(huì)的攻堅(jiān)期，河湖管理保護(hù)工作面臨前所未有的壓力和挑戰(zhàn)。因此，需要采用科學(xué)性的技術(shù)手段提升河湖管理的水平。

隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和5 G等信息技術(shù)的發(fā)展，組建高密度的溝通網(wǎng)絡(luò)成為了可能，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)，開(kāi)展河長(zhǎng)制管理信息化建設(shè)能夠有效解決河湖管理面臨的難題。

1 總體架構(gòu)

平臺(tái)建設(shè)要滿(mǎn)足“三體系”和“五統(tǒng)一”的要求，“三體系”即標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系、安全保障體系和建設(shè)與運(yùn)維體系，“五統(tǒng)一”為統(tǒng)一門(mén)戶(hù)，統(tǒng)一業(yè)務(wù)應(yīng)用，統(tǒng)一應(yīng)用支撐，統(tǒng)一空間信息服務(wù)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理。此外，在進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)以技術(shù)先進(jìn)、系統(tǒng)實(shí)用、結(jié)構(gòu)合理、低成本、低維護(hù)量作為基本建設(shè)原則。

1.1 基本組成

根據(jù)建設(shè)的要點(diǎn)以及建設(shè)的基本原則，濟(jì)源市河長(zhǎng)制管理信息系統(tǒng)自底向上由前端基礎(chǔ)設(shè)施支撐層、數(shù)據(jù)支撐層、應(yīng)用支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層和門(mén)戶(hù)層構(gòu)成，其邏輯關(guān)系見(jiàn)圖1。

基礎(chǔ)設(shè)施支撐層：是河長(zhǎng)制管理信息系統(tǒng)運(yùn)行的重要數(shù)據(jù)來(lái)源，包含各種水利監(jiān)測(cè)站以及監(jiān)控等。

數(shù)據(jù)支撐層：是支撐河長(zhǎng)制管理信息系統(tǒng)運(yùn)行的主要硬、軟件環(huán)境，包含基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)以及配套硬件支撐等，依托現(xiàn)有電子政務(wù)云平臺(tái)安裝部署。用來(lái)存儲(chǔ)河長(zhǎng)制相關(guān)的基礎(chǔ)信息、動(dòng)態(tài)信息以及其他業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)共享的信息。

圖1 濟(jì)源河長(zhǎng)制信息管理系統(tǒng)架構(gòu)圖

應(yīng)用支撐層：通過(guò)生態(tài)數(shù)據(jù)中心和河道網(wǎng)格化GIS中心，為整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)計(jì)算、查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、分析以及信息展示提供支撐。

業(yè)務(wù)應(yīng)用層：用于支撐河長(zhǎng)制業(yè)務(wù)工作的開(kāi)展，提供工作臺(tái)、一張圖、移動(dòng)巡查等基礎(chǔ)功能，以及智能考評(píng)、大數(shù)據(jù)分析等擴(kuò)展功能。

門(mén)戶(hù)層：由信息管理系統(tǒng)、手機(jī)APP、門(mén)戶(hù)網(wǎng)站、微信公眾號(hào)和應(yīng)急指揮及監(jiān)控中心構(gòu)成，構(gòu)建多元化聯(lián)合監(jiān)督管理體系。

1.2 技術(shù)路線

1.2.1 數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)

數(shù)據(jù)的來(lái)源主要有水利監(jiān)測(cè)站的水情數(shù)據(jù)，水利部門(mén)、氣象部門(mén)等水利數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)、公眾參與數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。建立基礎(chǔ)設(shè)施收集水情數(shù)據(jù)是河長(zhǎng)制管理信息系統(tǒng)重要的一環(huán)，物理網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)如圖2所示。

圖2 物理網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)系統(tǒng)圖

實(shí)時(shí)檢測(cè)河流的流速，流量以及溫度、PH、溶解度等基礎(chǔ)信息，數(shù)據(jù)入庫(kù)，按需提供給系統(tǒng)調(diào)用，為水生態(tài)健康評(píng)估打好基礎(chǔ)。

來(lái)自于水利部門(mén)、氣象部門(mén)等一些非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)需要搭建共享平臺(tái)，提供交換共享服務(wù)，確保各個(gè)部門(mén)之間互聯(lián)互通。這些數(shù)據(jù)部分涉密，需要進(jìn)行脫密和脫敏處理，抽取含有客戶(hù)信息的表進(jìn)行脫敏處理并且回寫(xiě)，如圖3所示。這種方式只處理含有敏感信息的表，處理量小，速度快。

圖3 數(shù)據(jù)脫密脫敏處理圖

此外，還有GIS的空間數(shù)據(jù)，公眾數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等，需要實(shí)時(shí)的采集和存儲(chǔ)這些信息。

河長(zhǎng)制信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)源復(fù)雜，業(yè)務(wù)場(chǎng)景不同，在進(jìn)行數(shù)據(jù)集成的時(shí)候采用以下4種方式：利用大數(shù)據(jù)采集平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、轉(zhuǎn)換和加載；在需要對(duì)接的應(yīng)用系統(tǒng)方部署前置機(jī)，通過(guò)Web Service接口實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)征集提取功能；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)算法，采集互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)；文件導(dǎo)入。

母親回家后天放晴了，屋里不再那么冷颼颼的，下午的陽(yáng)光照進(jìn)來(lái)，暖洋洋的，老福意識(shí)到真不能一個(gè)人住在這幽暗的老房子里。他又聞到了雞湯的香味，這回的湯是自己家的。母親邊用炭火煲著湯，邊忙出忙進(jìn)利用這久違的陽(yáng)光曬被褥，使老福感到了久違的溫暖。

由于機(jī)構(gòu)化數(shù)據(jù)和和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)皆有，存儲(chǔ)和管理這些數(shù)據(jù)可以通過(guò)Apache Hadoop來(lái)實(shí)現(xiàn)，Hadoop實(shí)現(xiàn)了一個(gè)分布式文件系統(tǒng)（HDFS），河長(zhǎng)制系統(tǒng)通過(guò)HDFS框架，以命令行模式和API 模式來(lái)操作，無(wú)需關(guān)心文件究竟存儲(chǔ)在哪個(gè)節(jié)點(diǎn)上，只要通過(guò)API訪問(wèn)文件即可（流操作）。這就實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)視頻、圖片、文件的分布式存儲(chǔ)，存儲(chǔ)空間可靈活擴(kuò)展。

1.2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

河長(zhǎng)制管理數(shù)據(jù)庫(kù)是支撐河長(zhǎng)制管理業(yè)務(wù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。為了與其他業(yè)務(wù)應(yīng)用之間實(shí)現(xiàn)信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，應(yīng)遵循如下規(guī)則：采用面向?qū)ο蠓椒ǎ唤y(tǒng)一對(duì)象代碼編碼規(guī)則；采用全國(guó)統(tǒng)一的信息分類(lèi)與代碼標(biāo)準(zhǔn)；按照對(duì)象生命周期和屬性有效時(shí)間設(shè)計(jì)全時(shí)空的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，保障各種信息歷史記錄的可追溯性。

依照上述規(guī)則并結(jié)合河長(zhǎng)制的應(yīng)用需求建立以下四個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、屬性數(shù)據(jù)庫(kù)和空間數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.2.3 系統(tǒng)集成

在面向服務(wù)體系架構(gòu)（SOA）下，結(jié)合數(shù)據(jù)資源為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供應(yīng)用支撐服務(wù)，主要提供通用工具和通用服務(wù)兩類(lèi)支撐服務(wù)。通用工具主要有：企業(yè)服務(wù)總線（ESB）、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、報(bào)表工具等；通用服務(wù)主要有：統(tǒng)一用戶(hù)管理、統(tǒng)一地圖服務(wù)、統(tǒng)一目錄服務(wù)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問(wèn)等。

基于應(yīng)用支撐服務(wù)，提供以下業(yè)務(wù)：信息管理、信息服務(wù)、巡河管理、事件處理、抽查督導(dǎo)、考核評(píng)估、展示發(fā)布、移動(dòng)服務(wù)等，需要其他相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用信息的，通過(guò)業(yè)務(wù)協(xié)同實(shí)現(xiàn)信息共享。

本系統(tǒng)邏輯上分為Web 表示層、業(yè)務(wù)構(gòu)件層、基礎(chǔ)服務(wù)層、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層（DAO）、JavaEE層、存儲(chǔ)層。

2 系統(tǒng)功能應(yīng)用與實(shí)踐效果

2.1 河長(zhǎng)管理信息系統(tǒng)PC端

PC端包含系統(tǒng)的所有功能，主要由河長(zhǎng)、河長(zhǎng)辦及成員單位使用，功能主要包括首頁(yè)、基礎(chǔ)信息、河湖庫(kù)信息“一張圖”、巡河管理等。主要功能結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 PC端主要功能結(jié)構(gòu)圖

PC 端是包含了河長(zhǎng)制信息管理系統(tǒng)最主要的功能，匯集各類(lèi)監(jiān)測(cè)及管理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)督、日常管理、地圖瀏覽、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、分級(jí)考核、問(wèn)題督辦處理、通知公告等功能。

2.2 河長(zhǎng)管理APP

河長(zhǎng)APP 主要由河長(zhǎng)使用，功能主要包括首頁(yè)、河道信息“一張圖”、公眾投訴受理、問(wèn)題處理、事件流轉(zhuǎn)、移動(dòng)巡查、統(tǒng)計(jì)分析、個(gè)人設(shè)置等功能模塊。

河長(zhǎng)通過(guò)APP進(jìn)行智能巡河，系統(tǒng)根據(jù)GPRS定位數(shù)據(jù)自動(dòng)生成巡河軌跡，巡河過(guò)程中可通過(guò)選擇水體、排口、河床、堤岸、公共設(shè)施、違章行為和其他等要素進(jìn)行依次巡查，并填寫(xiě)巡河記錄，通過(guò)文字、照片、視頻上傳，實(shí)現(xiàn)工作日志的電子化管理。

2.3 微信公眾號(hào)

圖5 微信公眾號(hào)主要功能結(jié)構(gòu)圖

微信公眾號(hào)支持公眾查詢(xún)河道基本信息、水質(zhì)狀況，搭建河長(zhǎng)與公眾間的橋梁，公眾可以隨時(shí)將投訴建議、問(wèn)題水域照片等上傳至平臺(tái)；通過(guò)微社交形式以區(qū)域進(jìn)行護(hù)河大使評(píng)選和排名公示，提高參與積極性；展示查看河長(zhǎng)發(fā)布的整改反饋、治水成效、治水百科等相關(guān)信息。圖5為微信公眾號(hào)的主要功能結(jié)構(gòu)。

3 結(jié) 語(yǔ)

濟(jì)源河長(zhǎng)制信息管理系統(tǒng)依托“互聯(lián)網(wǎng)+河長(zhǎng)制”的解決方式，實(shí)現(xiàn)河長(zhǎng)巡河、信息通報(bào)、巡查督導(dǎo)、考核評(píng)比等工作信息化、客觀化以及公開(kāi)化。本套系統(tǒng)覆蓋了PC 端，門(mén)戶(hù)網(wǎng)站，手機(jī)APP以及微信公眾號(hào)，解決了河長(zhǎng)制工作中人員組織管理的問(wèn)題、人員工作考核的問(wèn)題、環(huán)境事件處理的問(wèn)題、群眾參與問(wèn)題以及政府工作中的相關(guān)問(wèn)題，全方位滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水利行業(yè)的需要，對(duì)城市生態(tài)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和濟(jì)源綠色發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。