劉 斌，楊 柳，汪 妮，杜金龍，成 星

（西安理工大學(xué)水利水電學(xué)院，陜西 西安 710048）

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灌區(qū)業(yè)務(wù)流程梳理及主題服務(wù)式應(yīng)用

劉 斌，楊 柳，汪 妮，杜金龍，成 星

（西安理工大學(xué)水利水電學(xué)院，陜西 西安 710048）

摘 要：針對現(xiàn)今灌區(qū)信息化建設(shè)中應(yīng)用開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、業(yè)務(wù)主題不明確、不重視等問題，提出面向灌區(qū)業(yè)務(wù)主題應(yīng)用新模式。新模式以綜合集成平臺為支撐，首先對灌區(qū)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行梳理以流程圖形式展示，再根據(jù)各類業(yè)務(wù)明確管理主題，在主題驅(qū)動和灌區(qū)業(yè)務(wù)流程梳理的基礎(chǔ)上構(gòu)建應(yīng)用。通過對新疆哈密地區(qū)巴木墩灌區(qū)管理系統(tǒng)的實(shí)例應(yīng)用表明，主要采用知識圖、模型組件化、Web Service 技術(shù)等組織和搭建的灌區(qū)信息化管理系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)灌區(qū)管理的動態(tài)化可視、可信操作，具有系統(tǒng)接口簡單統(tǒng)一、拓展性好、移植性高等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：灌區(qū)信息化；業(yè)務(wù)流程；梳理；主題應(yīng)用；主題服務(wù)；綜合集成

0　引言

灌區(qū)是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的中堅力量，傳統(tǒng)的灌區(qū)管理方式盲目性大，缺乏直觀性、可操作性。近年來全球性的淡水短缺，使能夠促進(jìn)節(jié)水和提高灌區(qū)管理水平，使灌區(qū)逐步走向良性運(yùn)行的信息化管理，成為在水利行業(yè)內(nèi)解決問題的突破口。灌區(qū)信息化是充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，深入開發(fā)和廣泛利用灌區(qū)管理的信息資源，包括信息的采集、傳輸、存儲和處理等，大大提高信息采集和加工的準(zhǔn)確性及傳輸?shù)臅r效性，做出及時、準(zhǔn)確的反饋和預(yù)測，為灌區(qū)管理部門提供科學(xué)的決策依據(jù)，提升灌區(qū)管理的效能，促進(jìn)灌區(qū)管理工作的健康發(fā)展［1］。

近年來我國在灌區(qū)信息化建設(shè)上已取得初步成效，一些學(xué)者也在灌區(qū)信息化建設(shè)方面做了許多研究，例如，王成軍等［2］提出基于 B/S 模式的集決策支持、智能辦公、綜合事務(wù)處理、信息管理于一體的大型灌區(qū)信息化應(yīng)用系統(tǒng)（LIAIAS）的體系結(jié)構(gòu)模型，并進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用；謝菲等［3］研究了基于 Web 的灌區(qū)信息化管理系統(tǒng)的設(shè)計思路、實(shí)現(xiàn)方法和關(guān)鍵技術(shù)，以疏勒河昌馬灌區(qū)為例，進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)，并應(yīng)用于管理實(shí)踐中。但是，這些學(xué)者大多基于 B/S 模式進(jìn)行灌區(qū)信息化系統(tǒng)設(shè)計研究，在應(yīng)用過程中存在如下問題：

1）在標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)方面，信息標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范尚不健全，大多應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫與具體業(yè)務(wù)處理緊密綁定，服務(wù)目標(biāo)單一。多數(shù)應(yīng)用軟件和已建數(shù)據(jù)庫規(guī)范化程度較低，自成體系，導(dǎo)致應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫只有少數(shù)人熟悉使用，一旦出現(xiàn)問題，往往導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓甚至廢棄，在共享環(huán)境中，這些應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫由于缺乏統(tǒng)一的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，很難為其它用戶使用。

2）重硬件，輕軟件。由于灌區(qū)業(yè)務(wù)繁多復(fù)雜，灌區(qū)信息化工程又過分重視信息的采集、傳輸、網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控中心等硬件資源及環(huán)境建設(shè)，對業(yè)務(wù)流程及軟件應(yīng)用重視程度不夠，使得灌區(qū)管理效率難以提高。

3）灌區(qū)信息化軟件系統(tǒng)集成能力、可擴(kuò)展性較差，維護(hù)困難。系統(tǒng)通用化程度不高，不能適應(yīng)變化的灌區(qū)業(yè)務(wù)，難以應(yīng)用推廣，導(dǎo)致水利應(yīng)用開發(fā)大量重復(fù)。

針對以上問題，借鑒 SL 538—2011《水利信息處理平臺技術(shù)規(guī)定》的指導(dǎo)思想，提出一種基于綜合集成平臺的灌區(qū)信息化管理的應(yīng)用模式［4-5］。緊緊圍繞著業(yè)務(wù)應(yīng)用，首先梳理清楚灌區(qū)的主要業(yè)務(wù)流程，在此基礎(chǔ)上明確服務(wù)的主題，以業(yè)務(wù)主題為驅(qū)動，靈活搭建描述主題的工作流程（知識圖），在知識圖上添加業(yè)務(wù)處理的基于 Web Service 的組件，最終形成管理過程可視、可信的綜合服務(wù)平臺，以提高灌區(qū)的管理效率和經(jīng)濟(jì)、社會綜合效益等。

1　灌區(qū)業(yè)務(wù)流程梳理

我國的灌區(qū)大多建于 20 世紀(jì)五六十年代，大多存在機(jī)構(gòu)臃腫、人浮于事、管理混亂等諸多問題。要提高灌區(qū)效益，進(jìn)行信息化科學(xué)管理，首先要根據(jù)灌區(qū)的功能梳理清楚農(nóng)業(yè)灌溉的業(yè)務(wù)流程。農(nóng)業(yè)灌溉是灌區(qū)業(yè)務(wù)的重中之重，關(guān)系著農(nóng)作物的生長和地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)灌溉主要包括制定用水計劃，測試用水定額，維護(hù)渠道管理，征收水費(fèi)，管理灌溉檔案，核查用水情況，復(fù)核干渠水利用系數(shù)，搞好灌區(qū)建設(shè)及編制灌區(qū)改造計劃等業(yè)務(wù)，具體業(yè)務(wù)流程如圖 1 所示。

圖1　農(nóng)業(yè)灌溉業(yè)務(wù)流程

2　面向灌區(qū)業(yè)務(wù)功能的主題應(yīng)用模式構(gòu)建

灌區(qū)管理的水利業(yè)務(wù)涉及面多，牽扯知識廣，為構(gòu)建主題應(yīng)用模式，以新疆哈密地區(qū)的巴木墩灌區(qū)灌溉管理系統(tǒng)為例進(jìn)行介紹。

2.1業(yè)務(wù)化應(yīng)用主題的設(shè)計

要從眾多水利業(yè)務(wù)中理清頭緒，實(shí)行有效科學(xué)的管理，關(guān)鍵在于將這些業(yè)務(wù)條理化，分為不同的主題集合，每個主題下設(shè)有子主題，分級分類，從而實(shí)現(xiàn)對具體問題的客觀描述，并能直觀解決。根據(jù)對灌區(qū)業(yè)務(wù)的流程分析，將業(yè)務(wù)化內(nèi)容分為以下主題：灌區(qū)基本信息統(tǒng)計，灌區(qū)用水監(jiān)控管理，需水量、可供水量預(yù)測，水量分配，灌區(qū)水資源合理配置，水量分配方案評價，合理改進(jìn)等。巴木墩灌區(qū)的管理流程如圖 2 左側(cè)所示，此圖不同于圖 1 所示的流程圖，它是將相同或相近類型的管理流程進(jìn)行概括整合，圖上每一個方框代表 1 個節(jié)點(diǎn)，每個節(jié)點(diǎn)是對灌區(qū)信息數(shù)據(jù)的獲取或者處理單元，力求對灌區(qū)信息化數(shù)據(jù)充分利用，并且沒有重復(fù)冗余。圖上的箭頭線不是簡單的線條，而是能處理計算上層節(jié)點(diǎn)流下來的數(shù)據(jù)流，使得整個管理決策依據(jù)可視、可信，給予管理者良好的反饋。

2.2主題應(yīng)用模式的實(shí)現(xiàn)

主題內(nèi)容可以通過節(jié)點(diǎn)和連線組成的知識圖形式化、可視化表達(dá)業(yè)務(wù)主題涉及的方面，各元素之間的關(guān)系（聯(lián)系），處理事件的業(yè)務(wù)流程等。業(yè)務(wù)主題對應(yīng)著業(yè)務(wù)流程的知識圖，不同主題的知識圖也可根據(jù)需求增加或刪除相應(yīng)節(jié)點(diǎn)及連接線，從而實(shí)現(xiàn)管理的機(jī)動性。

圖2　知識圖嵌套架構(gòu)示意圖

圖 2 展示了巴木墩灌區(qū)灌溉管理系統(tǒng)知識圖的嵌套架構(gòu)，左側(cè)知識圖的每個節(jié)點(diǎn)單元，嵌套有針對具體灌區(qū)、實(shí)現(xiàn)具體主題業(yè)務(wù)的知識圖和組件，例如點(diǎn)擊灌區(qū)用水監(jiān)控管理子節(jié)點(diǎn)，便展示灌區(qū)用水監(jiān)控管理服務(wù)，如圖 2 右側(cè)所示。在知識圖上能夠很清晰地展示巴木墩灌區(qū)農(nóng)業(yè)、水源、干支渠、用水及其分布等情況，此知識圖由不同類型的知識圖元按照概化的水量傳輸關(guān)系繪制而成。

知識圖節(jié)點(diǎn)下可添加單個或多個類型的服務(wù)組件，用于實(shí)現(xiàn)信息查詢、模型計算等功能。在灌區(qū)灌溉管理系統(tǒng)中具有代表性的知識圖元下都添加了單個或多個相應(yīng)的計算組件，用于將灌區(qū)監(jiān)測管理業(yè)務(wù)功能實(shí)現(xiàn)結(jié)果進(jìn)行可視化展示，如圖 3 所示。單擊圖 3 左上角的時間圖元，運(yùn)行已添加的時間組件，在彈出的時間對話框中選擇需要的監(jiān)測信息對應(yīng)的時間段（年或月），然后單擊任意一個灌區(qū)節(jié)制閘圖元，即可啟動已加載在圖元上相關(guān)組件的運(yùn)行，根據(jù)所輸入的時間尺度從數(shù)據(jù)庫中讀取相關(guān)數(shù)據(jù)，監(jiān)測結(jié)果通過系統(tǒng)以數(shù)據(jù)表的形式予以展示，如圖 3 右側(cè)所示。類似地，單擊用水情況匯總能顯示灌區(qū)每個支渠的用水信息，如圖 3 右下角展示。

單擊圖 2 左上角的時間圖元，運(yùn)行已添加的時間組件，然后單擊左側(cè)的水量分配方案組件，便可運(yùn)行計算組件，組件根據(jù)上層節(jié)點(diǎn)流下來的監(jiān)測數(shù)據(jù)，計算出合理的優(yōu)化水量分配方案，展示結(jié)果與圖 3 右側(cè)類似，可供灌區(qū)管理人員參考。

2.3基于 Web Service 的組件實(shí)現(xiàn)

基于 Web Service 的組件，具體實(shí)現(xiàn)過程如下：根據(jù)相應(yīng)主題知識圖，通過 Java 編程，將程序進(jìn)行打包形成組件包，將組件上傳至 Axis（SOAP 引擎）進(jìn)行管理；然后通過 UDDI（通用描述、發(fā)現(xiàn)與集成服務(wù)）進(jìn)行注冊，形成相應(yīng)主題下的 Web 服務(wù)，最終構(gòu)成相應(yīng)主題的管理組件庫。每個組件采用 XML標(biāo)準(zhǔn)描述，按照業(yè)務(wù)特征，合理分類保存。組件庫建立完成后，即可根據(jù)業(yè)務(wù)主題的知識圖在相應(yīng)組件庫中定制相關(guān)組件，并添加在知識圖的各個節(jié)點(diǎn)上，從而使知識圖形成流程。

3　結(jié)語

針對傳統(tǒng)灌區(qū)管理模式在實(shí)際應(yīng)用中的盲目性大，缺乏直觀性、可操作性等問題，提出以綜合集成平臺為核心的灌區(qū)管理應(yīng)用模式。在主題的牽引下，通過知識圖和組件快速搭建起灌區(qū)管理系統(tǒng)，可視化描述灌區(qū)管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)流程。在編程語言 Java 基礎(chǔ)之上，運(yùn)用 J2EE，Web Service 等技術(shù)對每個灌區(qū)業(yè)務(wù)主題、子主題進(jìn)行組件化和封裝，可提高灌區(qū)管理效率。

圖3　灌區(qū)用水監(jiān)控管理服務(wù)示意圖

相對于 B/S 與其他灌區(qū)信息化管理模式，提出的以綜合集成平臺為核心的灌區(qū)管理應(yīng)用模式具有以下優(yōu)勢：

1）在綜合集成平臺支撐下的組件采用統(tǒng)一的XML 標(biāo)準(zhǔn)描述，并與平臺有良好統(tǒng)一的接口，在此基礎(chǔ)上可以對知識圖快速添加或修改。若將此模式應(yīng)用于另一灌區(qū)，僅需根據(jù)主題業(yè)務(wù)需要從組件庫中選出對應(yīng)組件搭建在知識圖上，結(jié)合灌區(qū)數(shù)據(jù)采集、傳輸設(shè)備，在這一灌區(qū)也可實(shí)現(xiàn)信息化管理，提高了系統(tǒng)重用性。

2）B/S 模式管理系統(tǒng)以瀏覽器為載體，數(shù)據(jù)的處理與展現(xiàn)形式單一，業(yè)務(wù)邏輯不夠明確，系統(tǒng)操作不夠直觀。而以綜合集成平臺為核心的管理系統(tǒng)運(yùn)用知識圖將業(yè)務(wù)流程直觀地體現(xiàn)出來并梳理清楚，數(shù)據(jù)處理流程可視、可信，操作直觀方便。

3）綜合集成平臺的應(yīng)用服務(wù)是在主題的驅(qū)動下產(chǎn)生的，以知識圖的形式直觀體現(xiàn)的，綜合集成了各方面的灌區(qū)業(yè)務(wù)，使灌區(qū)管理人員能更加全面、科學(xué)地管理灌區(qū)。灌區(qū)管理業(yè)務(wù)不是一成不變的，在將來的發(fā)展中可能還會有更多的業(yè)務(wù)主題加入，綜合集成開發(fā)平臺能適應(yīng)這些變化，并可迅速搭建應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 周亞平，李欣苓，李曉輝，等. 淺析我國大型灌區(qū)信息化建設(shè)［J］. 水利水文自動化，2007 （3）: 1-7.

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［5］ 解建倉，羅軍剛. 水利信息化綜合集成服務(wù)平臺及應(yīng)用模式［J］. 水利信息化，2010 （4）: 18-22.

Procedure Teasing and Theme Application of Irrigated Area Business

LIU Bin，YANG Liu，WANG Ni，DU Jinlong，CHENG Xing
（Institute of Water Resources and Hydro-electric Engineering，Xi'an University of Technology，Xi'an 710048，China）

Abstract:In order to solve the problems such as lacking a unified application development standard，ambiguous and belittled operation theme in the informatization construction of irrigated area at present，this paper puts forward a new model which is oriented to irrigated area operational theme application. Based on the meta-synthesis platform，this model teases the irrigated area business procedure and shows flow diagram at first，and then clears and manages subjects by all kinds of business，and constructs application based on topic-driven and the teased business process in the irrigation area. The application of irrigation district management system in Wooden pier，Hami，district Xinjiang shows that，this model organizes and sets up the informatization management system of the irrigated area through subject knowledge map，components and Web Service technology to realize dynamic visible and credible operation of the irrigated area management. It has advantages of system interface simple and unified，good expansibility and high portability，is able to realize dynamic visual and reliable operation of district management.

Key words:irrigated area informationization；business process；tease；theme application；subject service；meta synthesis

中圖分類號：S274

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-9405（2016）03-0011-05

DOI:10.19364/j.1674-9405.2016.03.003

收稿日期：2015-11-15

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51479160）；水利部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（20141019）

作者簡介：劉 斌（1992-），男，陜西藍(lán)田人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)樗畔⒒?/p>