許國艷 ，高祥濤 ，司存友 ，戚榮志 ，王美玲 ，王 穎

（1. 河海大學(xué)計算機(jī)與信息學(xué)院，江蘇 南京 210098；2. 江蘇省水文水資源勘測局，江蘇 南京 210029）

基于水利云的江蘇省水利信息資源整合共享研究

許國艷1，高祥濤2，司存友2，戚榮志1，王美玲2，王 穎2

（1. 河海大學(xué)計算機(jī)與信息學(xué)院，江蘇 南京 210098；2. 江蘇省水文水資源勘測局，江蘇 南京 210029）

為全面提升江蘇省水利信息資源共享和應(yīng)用協(xié)同智能的能力，推動“數(shù)字水利”向“智慧水利”轉(zhuǎn)變，從水利大數(shù)據(jù)全生命周期管理和應(yīng)用的需求入手， 基于云計算技術(shù)，從基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)資源、應(yīng)用系統(tǒng) 3 個層次提出水利信息資源“云服務(wù)”整合共享的思路和方案，建立基礎(chǔ)設(shè)施云、數(shù)據(jù)云、應(yīng)用服務(wù)云、云資源管理平臺，實現(xiàn)基于水利云的信息資源的整合、共享，支撐全省一級部署（省級）、四級應(yīng)用（省、市、縣、鄉(xiāng)級）的水利信息資源整合共享模式，為江蘇省水利信息資源整合共享建設(shè)提供頂層設(shè)計和工作指導(dǎo)。

水利云；云計算；水利信息；資源整合；資源共享；水利大數(shù)據(jù)

0 引言

隨著水利業(yè)務(wù)和信息技術(shù)的發(fā)展，國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略對水利信息資源整合共享建設(shè)提出了新的要求，指出：“要加快發(fā)展云計算，打造信息產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)，推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級和新興產(chǎn)業(yè)成長。”[1]并指出：“加快政府信息平臺整合，消除信息孤島，推進(jìn)數(shù)據(jù)資源向社會開放”“數(shù)據(jù)已成為國家基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源。堅持創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，加快大數(shù)據(jù)部署，深化大數(shù)據(jù)應(yīng)用，已成為穩(wěn)增長、促改革、調(diào)結(jié)構(gòu)、惠民生和推動政府治理能力現(xiàn)代化的內(nèi)在需要和必然選擇?！盵2]在水利系統(tǒng)，隨著水利信息化建設(shè)的積極推進(jìn)，水利信息化資源整合共享成為水利信息化“十三五”發(fā)展應(yīng)著力解決的問題[3-5]。

江蘇省水利信息化經(jīng)歷“十二五”時期的快速發(fā)展，初步形成了包括數(shù)據(jù)資源、業(yè)務(wù)應(yīng)用、基礎(chǔ)設(shè)施、安全體系和支撐保障等構(gòu)成的水利信息化綜合體系。但隨著水利業(yè)務(wù)的不斷深入和發(fā)展，水利信息化中存在的信息孤島、業(yè)務(wù)割據(jù)、設(shè)施分散等問題，已成為影響水利信息化發(fā)展的突出問題，面向水利大數(shù)據(jù)[6]的信息資源整合共享迫在眉睫。

新興信息技術(shù)特別是云計算技術(shù)的發(fā)展，使水利信息化管理和服務(wù)模式產(chǎn)生了根本性改變，為水利信息資源整合共享提供了新的模式。

因此，江蘇省適時開展水利信息資源整合共享建設(shè)研究，對于“十三五”時期充分、合理、有效地利用和建設(shè)水利信息化資源，推動“數(shù)字水利”向“智慧水利”轉(zhuǎn)變是至關(guān)重要的，也是江蘇省作為水利部水利信息資源整合共享省級試點(diǎn)的必然要求。

1 水利信息資源整合共享需求分析

在水利信息資源整合共享建設(shè)中，面向水利業(yè)務(wù)各項工作，在統(tǒng)一安全與環(huán)境保障下，以水利數(shù)據(jù)資源的采集、存儲、管理、共享、應(yīng)用等各個過程為主線，可以將各種資源整合共享的需求劃分成大數(shù)據(jù)的采集與匯集、存儲、管理與共享、應(yīng)用 4 個層次，具體如圖 1 所示。

2 水利信息資源整合共享思路

圖 1 基于水利大數(shù)據(jù)的資源整合共享需求

為全面提升江蘇省水利信息資源共享水平，有力提高水利應(yīng)用協(xié)同智能能力，在分析江蘇省水利信息資源建設(shè)現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，以水利部《水利信息化資源整合共享頂層設(shè)計》[7]為指導(dǎo)，以技術(shù)和體制結(jié)合為手段，利用云計算技術(shù)將各類分散的軟硬件資源匯聚整合，然后通過服務(wù)的形式提供給用戶，實現(xiàn)整合運(yùn)作、集約發(fā)展、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。利用水利云，實現(xiàn)水利信息資源的整合和共享，并將信息資源轉(zhuǎn)化為信息服務(wù)，提供給各部門、公眾和特定的組織用戶，實現(xiàn)服務(wù)增值和信息資源的高效率、低成本開發(fā)利用。資源整合共享思路如圖 2 所示。

圖 2 基于云計算的資源整合共享思路

具體設(shè)計思路從以下 2 個維度展開：第 1 個維度是資源層次，針對不同的資源類型分別設(shè)計整合共享方案，包括信息釆集與監(jiān)控、基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)資源、應(yīng)用系統(tǒng)等層次；第 2 個維度是行政級別，針對國家、省、市、縣四級資源整合共享的需求，設(shè)計整合共享方案。

3 水利信息資源整合共享設(shè)計方案

基于云計算模式，一體化設(shè)計水利信息資源的整合共享方案，通過基礎(chǔ)設(shè)施云、數(shù)據(jù)云、應(yīng)用服務(wù)云的統(tǒng)一建設(shè)和管理，實現(xiàn)基于水利云的信息資源的整合、共享，具體方案如圖 3 所示。

1）基礎(chǔ)設(shè)施云。采用虛擬化等云計算技術(shù)，建設(shè)省水利基礎(chǔ)設(shè)施云平臺，包括存儲、計算、網(wǎng)絡(luò)等資源池及水利基礎(chǔ)設(shè)施云管理平臺。對已有基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行整合加入，對現(xiàn)在和未來建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施擴(kuò)展加入，形成省級集約化的基礎(chǔ)設(shè)施體系，提供可靠、共享、彈性的基礎(chǔ)設(shè)施支撐。

2）數(shù)據(jù)云。建設(shè)省數(shù)據(jù)云，包括數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)資源目錄服務(wù)平臺和統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換平臺?；诿嫦?qū)ο笏枷?，建立省統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，包括基礎(chǔ)、專題、主題和元數(shù)據(jù)庫。基于元數(shù)據(jù)庫和動態(tài)配置思想，建設(shè)水利資源數(shù)據(jù)分類及目錄，實現(xiàn)可定制的資源目錄服務(wù)[8]。采用中間件和 Web 服務(wù)等技術(shù)建設(shè)全省統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換平臺，實現(xiàn)水利數(shù)據(jù)資源交換與共享。

3）水利應(yīng)用服務(wù)云。基于面向服務(wù)體系架構(gòu)，建設(shè)水利應(yīng)用服務(wù)云，包括應(yīng)用支撐平臺和統(tǒng)一門戶，實現(xiàn)公共和應(yīng)用等服務(wù)的集成、升級、擴(kuò)展，支撐實現(xiàn)跨應(yīng)用、平臺的統(tǒng)一水利應(yīng)用門戶，支撐大數(shù)據(jù)應(yīng)用的開展。

4）云資源管理平臺。對于基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)、應(yīng)用服務(wù)等云資源建立統(tǒng)一的云資源管理平臺，具體包括水利基礎(chǔ)設(shè)施云管理、數(shù)據(jù)資源目錄服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)資源管理等 3 個平臺的建設(shè)。

5）實施布局。在提出的以資源層次維度為主的整合共享方案基礎(chǔ)上，需要針對國家、省、市、縣四級資源整合共享的需求，設(shè)計基礎(chǔ)設(shè)施云、數(shù)據(jù)云、應(yīng)用服務(wù)云具體實施布局，支撐全省一級部署（省級）、四級應(yīng)用（省、市、縣、鄉(xiāng)級）的水利信息資源整合共享模式。江蘇省水利云包括省中心、廳屬單位節(jié)點(diǎn)，以及市、縣節(jié)點(diǎn)的建設(shè)，面向全省四級（省、市、縣、鄉(xiāng)級）用戶提供基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)和應(yīng)用服務(wù)資源以服務(wù)方式實現(xiàn)共享使用，為全省水利信息資源整合共享提供統(tǒng)一平臺。

4 水利信息資源整合和共享實施要點(diǎn)

水利信息資源的整合和共享需要基于云平臺進(jìn)行一體化的設(shè)計和實施，實施要點(diǎn)具體如下：

圖 3 基于水利云的信息資源的整合共享方案框架

1）基于虛擬化的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)?；A(chǔ)設(shè)施云基于虛擬化、分布式技術(shù)在省級政務(wù)外網(wǎng)實施，實現(xiàn)計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等資源的按需動態(tài)配置，面向全省提供可伸縮、動態(tài)配置的高可靠和高性能的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。新購置的基礎(chǔ)設(shè)施，需要按照云平臺的要求，通過虛擬化作為云化資源進(jìn)行配置、部署和使用。省級已有的基礎(chǔ)設(shè)施，根據(jù)性能情況，滿足云平臺要求的可以通過虛擬化作為云化資源進(jìn)行配置、部署和使用。

2）基于數(shù)據(jù)資源目錄的數(shù)據(jù)資源服務(wù)。在統(tǒng)一的省水利數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)上，匯集全省已有的水文、防汛防旱、水資源等需要共享的數(shù)據(jù)，集中存儲在省數(shù)據(jù)中心，在省水利基礎(chǔ)設(shè)施云平臺上建成省綜合數(shù)據(jù)庫。在此基礎(chǔ)上，基于元數(shù)據(jù)建立可動態(tài)配置的數(shù)據(jù)資源目錄，并基于 Web Service 實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的共享，為全省提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源共享目錄和服務(wù)，實現(xiàn)為各類業(yè)務(wù)應(yīng)用提供規(guī)范、權(quán)威和高效的數(shù)據(jù)云。

3）基于服務(wù)框架的應(yīng)用開發(fā)。應(yīng)用系統(tǒng)的整合和開發(fā)通過應(yīng)用支撐平臺實現(xiàn)，應(yīng)用支撐平臺建設(shè)內(nèi)容包括公共基礎(chǔ)和應(yīng)用支撐服務(wù)。應(yīng)用支撐平臺向各個業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供統(tǒng)一的、公共的開發(fā)運(yùn)行環(huán)境，遵照平臺的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，抽取各子系統(tǒng)功能模塊，將模塊服務(wù)化，形成松耦合的服務(wù)群，通過接口界面向用戶提供服務(wù)。

4）基于一體化的資源管理平臺。需要建設(shè)一體化的資源管理平臺，理清水利應(yīng)用、數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)對基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)、應(yīng)用服務(wù)等資源和動態(tài)管理關(guān)系的統(tǒng)一管理，為用戶提供更準(zhǔn)確、實時的云服務(wù)。

5 結(jié)語

提出基于水利云的江蘇省水利信息資源整合共享實施方案，通過基礎(chǔ)設(shè)施云、數(shù)據(jù)云、應(yīng)用服務(wù)云的統(tǒng)一建設(shè)和管理，為全省水利信息資源整合與共享提供清晰的思路和一體化的設(shè)計與實施，先進(jìn)可行，可指導(dǎo)江蘇省水利信息資源整合共享建設(shè)，并為全國水利信息資源整合共享建設(shè)提供寶貴的經(jīng)驗和思路。今后水利信息資源整合共享實施方案在數(shù)據(jù)和應(yīng)用資源的服務(wù)化，統(tǒng)一資源管理等方面還需進(jìn)一步推進(jìn)和優(yōu)化完善。

[1] 中華人民共和國國務(wù)院. 關(guān)于促進(jìn)云計算創(chuàng)新發(fā)展培育信息產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)的意見（國發(fā)〔2015〕5 號）[A] . 北京：中華人民共和國國務(wù)院，2015.

[2] 中華人民共和國國務(wù)院. 關(guān)于印發(fā)促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要的通知（國發(fā)〔2015〕50 號）[A]. 北京：中華人民共和國國務(wù)院，2015.

[3] 蔡陽. 關(guān)于水利信息化資源整合共享的思考[J]. 水利信息化，2014 (6): 1-6.

[4] 蔡陽. 水利信息化“十三五”發(fā)展應(yīng)著力解決的幾個問題[J]. 水利信息化，2016 (1): 1-5.

[5] 曾焱，王愛莉，黃藏青. 全國水利信息化發(fā)展“十三五”規(guī)劃關(guān)鍵問題的研究與思考[J]. 水利信息化，2015 (1):14-19.

[6] 馮鈞，許瀟，唐志賢，等. 水利大數(shù)據(jù)及其資源化關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 水利信息化，2013 (4): 6-9.

[7] 水利部信息化工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室. 水利信息化資源整合共享頂層設(shè)計（水信息〔2015〕169 號文）[A]. 北京：水利部信息化工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室，2015.

[8] 朱躍龍，許峰，馮鈞，等. 水利信息資源目錄體系構(gòu)建研究[J].水利信息化，2010 (2): 4-8.

Research on resources integration and sharing about water resources information based on water resources cloud of Jiangsu province

XU Guoyan1, GAO Xiangtao2, SI Cunyou2, QI Rongzhi1, WANG Meiling2, WANG Ying2
(1. College of Computer and Information, Hohai University, Nanjing 210098, China;2. Hydrology and Water Resources Surveying Off i ce of Jiangsu Province, Nanjing 210029, China)

In order to fully promote water resources information resources sharing and water resources application collaborative intelligent ability of Jiangsu province, promote the“Digital Water Resources”to“Smart Water Resources”, starting from management and application requirements of water resources big data in whole life cycle,based on cloud computing technology, ideas and solutions of water resources information resources integration and sharing are put forward from three levels“cloud services”about infrastructure, data resources, application system.Infrastructure cloud, data cloud, application service cloud, cloud resource management platform are built, to achieve integration of information resources based on water resources cloud and sharing of information resources based on service. The water resources information integration and sharing model is provided, which is one level deployment(provincial) and four level applications (provincial, municipal, county and township). The solution provided is a toplevel design and work instruction for water resources information resources sharing of Jiangsu province.

cloud computing; water resources information; resources integration; resources sharing; water resources big data

TP39；TV213

A

1674-9405(2017)06-0037-04

10.19364/j.1674-9405.2017.06.007

2017-05-19

2015 年江蘇省水利科技科研項目（2015001）；2016年江蘇省水利科技科研項目（2016023）

許國艷（1971-），女，江蘇南京人，博士，副教授，主要研究方向為數(shù)據(jù)管理、信息資源集成。