黃河水利互聯網數據化資源存在主要問題及整合措施

王小遠 楊雁茗

（河南黃河河務局信息中心 河南省鄭州市 450004）

水資源利用的互聯網數據化是國家經濟的基礎設施，是信息密集型產業。包括水雨信息，災害信息，水旱信息，水量和水質，水環境信息，水工程信息等。水資源利用的互聯網數據化是充分利用現代信息技術進行開發和實施的信息。信息資源在黃河水資源利用的互聯網數據化方面的好處包括黃河水資源利用的互聯網數據化的收集，傳輸，存儲，處理和使用，提高使用水平和共享黃河水資源利用的互聯網數據化資源的水平。全面覆蓋改善黃河水資源利用的互聯網數據化結構以及水處理的有效性和益處。利用先進的信息技術提高和發展各行業的技術和管理水平，促進合理發展，有效利用，合理配置，綜合保護，有效保護和水資源綜合管理。在提供有關黃河水資源利用的互聯網數據化的信息時，必須意識到現代水資源利用的互聯網數據化的變化和黃河水資源利用的互聯網數據化的可持續發展。

1 黃河基層互聯網數據化管理系統建設

1.1 系統需求分析

1.1.1 業務范圍的流程分析

根據黃河流域水資源的特點，結合黃河水資源綜合管理的實際需要，黃河流域水資源的具體管理項目主要包括合理調度，開發利用黃河流域的水環境保護監測。

1.1.2 系統覆蓋率分析

黃河水資源綜合管理系統的范圍由黃河水資源管理和調度的分布，水資源保護等部門，黃河整個流域的取水和輸水監測點分布，數據站點分布收集有關黃河干流的信息。結合當前的黃河水資源管理系統，目標區域主要是國家級黃河管理部門，市級黃河管理部門，黃河取水口和水閘監測點的水資源管理、水資源保護等機構。

1.2 系統內的計劃

黃河水資源綜合管理系統覆蓋范圍廣，實施周期長。計劃將分兩個階段完成實施工作，包括系統應用程序的當前狀態。第一步：根據改進的業務流程和信息共享要求，結合黃河水資源管理流程，確定項目建設目標和原則，并提出綜合優化建議。通過應用云計算技術，初步建立建筑應用程序支持平臺和門戶來預測集成數據管理的準備工作。第二階段：現有的遺留應用程序的系統集成，配置，并進行了預期的二次開發工作。黃河水資源綜合管理系統中的空間數據，屬性數據，關系數據和元數據的集成管理建立了集成的數據字典和數據目錄，以應用程序提供專門的，集成的和可共享的數據信息。

1.3 集成系統編碼

系統編碼主要包括與服務功能有關的編碼和與數據有關的編碼。可以通過統一標準編碼來實現數據的統一管理。包括水資源管理部門的命名約定，應用系統編碼，系統功能編碼，用戶管理編碼，表空間命名，消息編碼，異常提示編碼等。

1.4 集成數據目錄

收集黃河水資源管理實際情況的數據目錄包括基本地理，遙感，經濟和社會，灌溉和水利項目，水文學和水資源，水環境和水生態學，土壤。以及水資源保護，包括洪水管理，抗旱，水資源規劃規劃設計，科學研究，水資源管理，電子政府，新聞媒體數據。每種類型的數據都可以分為兩類。一個是共享的公共數據庫，另一個是提供特殊服務的專用數據庫。公共數據庫主要存儲系統參數的數據，專用數據庫主要存儲特殊特定業務應用程序的實時水環境數據。

1.5 集成數據交換

大多數信息交換執行信息交換和消息傳遞。水利部是一個信息交換管理中心，可以完全集中管理信息交換。市級平臺是數據交換控制節點，區域平臺是數據交換邊緣節點。數據交換控制節點可以控制邊緣節點的信息上報，交換相關信息。數據交換由應用程序系統啟動，并分三步提交。第一步是獲得一個應用程序系統，以在平臺上注冊信息。顯示數據后，代理平臺將結果返回到應用程序系統。保存工作并完成初始工作。在第2 部分中，啟動平臺代理會發起一個發送到數據交換中心的請求。數據交換中心會檢查接收平臺代理的鏈接，然后傳出平臺代理會返回。在要解析地址的節點上，然后傳出平臺代理將發送接收目標平臺代表使用修改后的地址傳輸數據。在第三步中，業務應用程序接收者從接收者的平臺代表讀取數據，并完成整個信息交換過程。

1.6 系統架構

水利綜合管理系統框架使用J2EE 系統結構為分層服務提供支持，系統應用層和訪問層數據收集層是黃河水利綜合管理系統信息資源的基礎。數據通過所有系統級用戶所在的通信設備和網絡發送到數據資源層。處理后的數據用于中間層的信息共享和業務。應用程序層共同建立黃河水利管理的業務流程，并使信息與黃河水利管理的用戶進行交互。每個級別上功能模塊的分層和組件化設計保證了系統的整體靈活性和可擴展性。信息收集層是各種水資源信息收集系統的有機整合。州，市和市政府城市供水中心監控系統，用于遠程監控系統，包括用于縣級監測站的設備。數據資源層是與黃河水資源管理有關的各種數據的全面集成，包括空間數據信息，矢量信息和實時雨水環境信息。根據信息類型輸入不同的數據庫，例如公共數據庫，基本數據庫和特定于業務的數據庫。中間服務層通過應用程序支持平臺集成了信息收集，計算，統計信息，服務組件，身份，參數管理等。應用程序層由四個業務應用程序系統組成：集成門戶，資源共享中心，黃河水資源業務信息系統和決策支持中心。

2 各個城市的黃河信息傳輸特別用網

黃河信息傳輸特別用網主要由SDH 和PDH 線組成。傳輸量小，電路分布長。防洪，防雪和緊急救援的要求很難滿足應用系統的要求，例如降雨，工業災害，水資源保護信息收集，日常堤防管理，涵洞監測和“數字引水”。現有的信息骨干網只有一種通信方式，沒有備份。干線的故障影響了黃河防洪，防閃爍和日常通信傳輸的需求。只有完成“光纖傳輸”的建設，才能滿足各州市黃河信息通信網穩定傳輸，方便管理的要求，提高防洪工作的效率。黃河沿線的州和城市可以突破現有微波通信系統的傳輸瓶頸，并保護黃河三角洲。防洪單位河流信息收集點和監視點可以提供通信和傳輸，從州站到市縣站的寬帶訪問以及黃河沿岸的基本防洪單位，河流光傳輸傳輸系統是綜合傳輸平臺，該平臺基于最新的信息和通信傳輸技術為用戶提供服務。

2.1 光纖傳輸建設方案

光纖傳輸的總體結構分為沿河的主要傳輸層，沿河的入口層和分支接入層。施工過程使用沿黃河兩岸的自制電纜和連接黃河南北兩側的多個光纖網絡來滿足防洪單位的連接要求。河上的橋梁形成了大量的8 位光纖環形網絡，這將提高黃河下游光纖寬帶網絡的運行可靠性。

2.1.1 沿河的骨干傳輸層

沿河的骨干傳輸層由兩個10G 相交的光纖環組成，河堤兩側的骨干傳輸層是所有光纖傳輸的骨干層。根據節點之間的帶寬需求和系統帶寬冗余統計，骨干傳輸層使用10G 發射網絡，由于節點的物理位置分布在多個頻段上，因此主干節點之間的距離相當長，數量有限。保護環中由多路復用部分共享的節點光接口性能指標有限，兩個10G 組成一個光纖環。為了網絡安全，兩個相鄰的環在兩個主要服務節點處相交以提供雙節點保護。在節點發生故障的情況下，可以通過其他相交的節點傳輸當前的通信數據，以確保不中斷的通信服務。

2.1.2 沿河段的訪問層

沿河段的訪問層負責收集與沿河段的基本液壓單元（控制區，鎖定站等）的縣辦公室的通信信息。通過區域訪問層或骨干傳輸層發送給系統，根據分配要求，基本的洪水控制單元和分段接入層節點之間的電路將使用一個2.5Gbit/s 的發射器形成18 個光纖環，通過接觸在傳輸層的節點，因此提供多個傳輸通道，用于傳輸信息，進行通信并保護通信路徑。黃河沿岸的每個光纖環都與骨干傳輸層和光纜中的兩個節點相交，兩個節點之間使用骨干傳輸層和分段的光纜來構建完整的光纖，修復傳輸以提供雙節點保護。如果節點發生故障，則可以通過另一個節點發送當前的通信信息，以使通信服務不中斷。

2.1.3 分支線接入層

支流主要用于河口和海灘地區的基本防洪單元。分支電網是通過將每個點連接到相鄰訪問層的一部分的光纜進行的點對點訪問。通過分支線訪問層，部分訪問層和主干傳輸層獲取每個級別的項目點信息。

2.2 系統配置

2.2.1 河流主要運輸層的容量分配基于需求分析

骨干傳輸層的帶寬需求約為6.9Gb/s，如今，各種自動化系統已大大提高了傳輸可靠性，傳輸速度和傳輸帶寬需求。同時，沿河兩岸的多個道路訪問數據必須與主通道合并以進行信號傳輸。光纖電纜的開發考慮到保護和通信網絡，傳輸和傳輸層的需求，并利用10G 光通信傳輸系統的骨干網絡容量。

2.2.2 沿河段入口層通行能力的分配基于需求分析

將對光纖傳輸保護的需求與未來的數據發展結合起來，沿河段的接入層使用信道容量為2.5G 的光通信傳輸系統。

2.3 系統保護模式

沿河主傳輸層的自愈環采用MS‐SPRing，對河段接入層的自愈環采用通道保護方式。

3 系統主要功能

（1）利用光纜傳輸技術，為黃河信息通信傳輸提供了多重保障。它實現了黃河沿岸防洪系統獨特的分支微波，寬帶無線電接入和其他通信方法。該系統完成后，將被集成到黃河通信網絡和中繼微波傳輸中。該系統實現了黃河信息通信傳輸的雙路由模式，可以多次保證黃河信息通信通道。

（2）光纜傳輸的安全性和可靠性解決了以前的黃河通信的種種不足，后者僅依賴于無線通信。諸如微波之類的無線通信的傳輸質量不穩定，容易受到信號干擾和攔截，機密性較低，并且容易遭受雷擊。但是，光纜傳輸具有容量大，衰減小，抗干擾性能強，成本低的優點。光纖的優點（增加可靠性，更快的速度，更高的機密性等）可以彌補無線通信的各種缺點。這是對無線通信的一個很好的補充。

4 結論

黃河沿線建設和應用光纖傳輸，可以創建一條安全可靠的信息高速公路，滿足需求，并覆蓋黃河兩岸的基本防洪單位信息傳輸。它可以解決寬帶信息傳輸的問題，大大提高了信息傳輸能力。它為防洪，調水，項目管理，電子政務和其他黃河管理服務提供有效的服務，并為黃河的綜合管理和開發以及科學決策提供技術支持。黃河沿線的光纖傳輸的建設和應用可以有效地促進物聯網，大數據，云計算和機載等新一代信息技術的詳細應用。監控黃河，實現無處不在的傳感器收集和系統的深層互連，構建高效的黃河計算機化支持系統，構建有機的協同業務應用集成系統，它提供了一個“智能黃河”框架系統，該系統具有模擬的資源分配，可控的項目運營，并為協調調度與指揮黃河治理系統的現代化和強大支持提供了支持。