陶 鋒 ，張阮玲子 ，朱光軍 ，藺 璐

（1. 鄂北地區(qū)水資源配置工程建設(shè)與管理局（籌），湖北 武漢 430071；2. 湖北省水文水資源局，湖北 武漢 430071；3. 湖北省水利廳信息中心，湖北 武漢 430071；4. 東華軟件股份公司，北京 100190）

0 引言

自 2012 年起，用 3 a 左右時(shí)間，湖北省基本建立與水資源開發(fā)利用控制、用水效率控制和水功能區(qū)限制納污紅線管理相適應(yīng)的重要取水戶和水功能區(qū)等監(jiān)控體系，基本建立水資源管理系統(tǒng)，初步形成與實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度相適應(yīng)的水資源監(jiān)控能力，逐步增強(qiáng)支撐水資源定量管理和“三條紅線”監(jiān)督考核的能力[1]。

湖北省水資源監(jiān)控能力項(xiàng)目的建設(shè)任務(wù)主要有：對(duì)湖北省重要取用水戶（國控、省控等）進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn) 70% 以上重點(diǎn)取用水戶的在線監(jiān)測(cè)；對(duì)湖北省水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心和 9 處分中心進(jìn)行改造，新增 43 個(gè)水功能區(qū)巡測(cè)國控監(jiān)測(cè)點(diǎn)，確保重要江河湖泊水功能區(qū)監(jiān)測(cè)覆蓋率達(dá)到 80%；對(duì)湖北省列入已核準(zhǔn)公布的 175 個(gè)全國重要飲用水水源地基本實(shí)現(xiàn)100% 監(jiān)測(cè)，并建設(shè) 8 個(gè)重要飲用水源區(qū)水質(zhì)在線國控監(jiān)測(cè)點(diǎn)；建設(shè)湖北省水資源監(jiān)控管理信息平臺(tái)；對(duì)上（水利部、流域）和對(duì)下（地市、縣）實(shí)現(xiàn)重要取用水戶的取用水，重要地表水水功能區(qū)水質(zhì)、水量，重要城市飲用水水源地水質(zhì)、水量、供水等信息的共享；實(shí)現(xiàn)國家、流域、省三級(jí)水資源管理業(yè)務(wù)的在線處理。

1 平臺(tái)集成設(shè)計(jì)

湖北省水資源監(jiān)控管理信息平臺(tái)集成工作，在吸收引用國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目通用性的技術(shù)成果和遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的基礎(chǔ)上，依據(jù)《國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目湖北省技術(shù)方案（2012—2014 年）》，結(jié)合湖北省節(jié)點(diǎn)的實(shí)際需求完成本級(jí)節(jié)點(diǎn)集成實(shí)施；利用水利部統(tǒng)一下發(fā)的集成支撐軟件，實(shí)現(xiàn)湖北省節(jié)點(diǎn)平臺(tái)與中央節(jié)點(diǎn)平臺(tái)、流域節(jié)點(diǎn)平臺(tái)和市縣節(jié)點(diǎn)的互聯(lián)互通[2]。湖北省水資源監(jiān)控管理信息平臺(tái)集成架構(gòu)如圖1 所示。

湖北省水資源監(jiān)控管理信息平臺(tái)的集成實(shí)施，按照國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目統(tǒng)一要求，采用統(tǒng)一下發(fā)的集成支撐軟件及本次項(xiàng)目采購的 ETL 工具，并應(yīng)用 JAVA 和 SQL 語言完成平臺(tái)內(nèi)部與外部集成實(shí)施。

圖1 湖北省水資源監(jiān)控管理信息平臺(tái)集成架構(gòu)圖

2 平臺(tái)內(nèi)部集成

基于湖北省水利信息化基礎(chǔ)環(huán)境，運(yùn)用水利部統(tǒng)一下發(fā)的應(yīng)用支撐軟件進(jìn)行資源整合和數(shù)據(jù)貫通，同時(shí)結(jié)合湖北省水資源業(yè)務(wù)管理的特點(diǎn)，以政務(wù)外網(wǎng)為依托，全面掌握地表水年取用水量 300 萬m3以上取用水戶、列入國家重要水功能區(qū)名錄的 184 個(gè)水功能區(qū)及 8 個(gè)全國重要飲用水水源地的水量水質(zhì)信息，形成與實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度相適應(yīng)的水資源監(jiān)控能力，構(gòu)建支撐水資源管理體系的工作業(yè)務(wù)平臺(tái)和決策支持環(huán)境[3]。

2.1 基礎(chǔ)環(huán)境集成

基礎(chǔ)環(huán)境集成時(shí)設(shè)計(jì)了湖北省的水資源數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，按照現(xiàn)有物理和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，組織協(xié)調(diào)硬件廠商、軟件廠商、運(yùn)營商完成 VPN 專線，交換機(jī)，服務(wù)器及安全設(shè)備等硬件環(huán)境的部署及中間件的安裝、配置、調(diào)試。湖北省取水監(jiān)測(cè)信息和自動(dòng)水源地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與控制單元，將采集到的流量或水質(zhì)數(shù)據(jù)以 3G/4G 無線通信方式傳輸?shù)胶笔∷Y源監(jiān)控管理平臺(tái)，并通過數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)中央、流域、省三級(jí)共享。水功能區(qū)人工巡測(cè)數(shù)據(jù)由各地市水文局通過湖北省水資源省級(jí)信息監(jiān)控平臺(tái)，錄入每個(gè)月人工采樣的水功能區(qū)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，經(jīng)省級(jí)業(yè)務(wù)管理部門審核后，數(shù)據(jù)入庫并交換至中央。湖北省數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖2 所示。

2.2 數(shù)據(jù)集成

基于政務(wù)外網(wǎng)水資源專項(xiàng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫內(nèi)容如下：信息服務(wù)庫、業(yè)務(wù)管理庫、應(yīng)急管理庫、調(diào)配決策支持庫、信息服務(wù)門戶數(shù)據(jù)庫和集成支撐庫，根據(jù)每個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用承建單位進(jìn)行 schema 及用戶的劃分，對(duì)應(yīng) 1 個(gè) schema 和 user，每個(gè) user 授予角色權(quán)限控制。1 個(gè)用戶對(duì)應(yīng) 1 個(gè) schema，該用戶的schema 名等于用戶名，并作為該用戶缺省 schema。

通過 ETL 工具（包括數(shù)據(jù)采集工具）實(shí)現(xiàn)取用水戶、水功能區(qū)等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)向數(shù)據(jù)匯聚庫寫入，同時(shí)，通過 ETL 工具完成數(shù)據(jù)匯聚庫到綜合業(yè)務(wù)庫的抽取、轉(zhuǎn)換，最終實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與平臺(tái)的集成，數(shù)據(jù)集成關(guān)系如圖3 所示。

圖2 湖北省數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

湖北省現(xiàn)有的取用水、雨水情、水質(zhì)等數(shù)據(jù)庫主要部署在政務(wù)外網(wǎng)，因此數(shù)據(jù)的抽取與更新主要在政務(wù)外網(wǎng)平臺(tái)完成。

3 平臺(tái)外部集成

平臺(tái)外部集成完成現(xiàn)有水資源應(yīng)用相關(guān)系統(tǒng)與水資源平臺(tái)之間的集成，主要包括與湖北省水利業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)集成門戶、水資源管理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)信息服務(wù)平臺(tái)、水資源管理年報(bào)信息系統(tǒng)和取用水許可登記系統(tǒng)等水資源相關(guān)系統(tǒng)集成開發(fā)任務(wù)[4]。

3.1 湖北省水利業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)集成門戶

為符合我國水利信息化建設(shè)五個(gè)一的要求——“統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一運(yùn)行環(huán)境、統(tǒng)一安全保障、統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心和統(tǒng)一門戶”，結(jié)合湖北省水利信息化的實(shí)際，將水資源監(jiān)控平臺(tái)納入到湖北省已建設(shè)水利業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的統(tǒng)一集成門戶。該門戶為湖北省水利每個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)提供了統(tǒng)一入口，湖北省水資源監(jiān)控管理信息平臺(tái)通過單點(diǎn)登錄的方式集成到該門戶，如圖4 所示。

3.2 湖北省水資源管理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)信息服務(wù)平臺(tái)

湖北省水資源管理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)信息服務(wù)平臺(tái)主要用于對(duì)取用水監(jiān)測(cè)信息報(bào)文進(jìn)行解析，對(duì)取用水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行展示；取用水的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過 ETL工具從湖北省水資源管理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)信息服務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫中抽取到湖北省水資源監(jiān)控管理信息平臺(tái)的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫中。

3.3 水資源管理年報(bào)信息系統(tǒng)

湖北省水資源監(jiān)控管理信息平臺(tái)通過集成水資源管理年報(bào)信息系統(tǒng)中年報(bào)填報(bào)、查詢等功能模塊和數(shù)據(jù)，從而為水資源相關(guān)業(yè)務(wù)人員的年報(bào)管理提供服務(wù)。

3.4 取用水許可登記系統(tǒng)

湖北省水資源監(jiān)控管理信息平臺(tái)通過集成取用水許可登記系統(tǒng)中取水許可信息填報(bào)用戶、取水許可信息審核和備案用戶等功能模塊和數(shù)據(jù)，進(jìn)而方便水利部，各流域機(jī)構(gòu)，各省、市、縣的水資源相關(guān)業(yè)務(wù)人員使用。

4 與中央、流域節(jié)點(diǎn)的貫通集成

湖北省水資源監(jiān)控管理信息平臺(tái)政務(wù)外網(wǎng)平臺(tái)與中央節(jié)點(diǎn)平臺(tái)的貫通集成，主要包括取用水戶、水功能區(qū)、水源地等的基礎(chǔ)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，與流域節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的貫通也是通過與中央節(jié)點(diǎn)政務(wù)外網(wǎng)平臺(tái)交換庫及數(shù)據(jù)交換支撐軟件交互完成的。

在與中央節(jié)點(diǎn)貫通集成中，聯(lián)調(diào)水利部統(tǒng)一下發(fā)數(shù)據(jù)交換支撐軟件、平臺(tái)交換庫，依據(jù)三級(jí)交換目錄規(guī)則[5]，完成中央節(jié)點(diǎn)與湖北省平臺(tái)交換庫、多媒體文件等的貫通。

圖3 平臺(tái)數(shù)據(jù)集成設(shè)計(jì)

與長江水利委員會(huì)流域平臺(tái)互聯(lián)互通方面，通過中央中轉(zhuǎn)，流域平臺(tái)能夠通過數(shù)據(jù)交換軟件實(shí)時(shí)將流域各省級(jí)平臺(tái)數(shù)據(jù)裝載到流域平臺(tái)，并進(jìn)行綜合展示。

4.1 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上報(bào)與訂閱

湖北省水資源監(jiān)控管理信息平臺(tái)政務(wù)外網(wǎng)主要存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，湖北省節(jié)點(diǎn)平臺(tái)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上報(bào)與訂閱，流程如圖5 所示。

湖北省節(jié)點(diǎn)上報(bào)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)主要是湖北省轄區(qū)內(nèi)水功能區(qū)、水源地、取用水等的流量或水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。通過 ETL 工具（TI 軟件）配置相關(guān)任務(wù)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)從匯聚庫抽取到湖北省節(jié)點(diǎn)平臺(tái)綜合業(yè)務(wù)庫，然后將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)從平臺(tái)綜合業(yè)務(wù)庫抽取到平臺(tái)交換庫，通過數(shù)據(jù)交換中間件（DXP，GTP）完成對(duì)中央節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上報(bào)。

中央節(jié)點(diǎn)下發(fā)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)主要是與湖北省節(jié)點(diǎn)相關(guān)流域的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)交換中間件下發(fā)到湖北省節(jié)點(diǎn)平臺(tái)交換庫，通過 ETL 工具配置相關(guān)任務(wù)將下發(fā)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)抽取到湖北省節(jié)點(diǎn)平臺(tái)綜合業(yè)務(wù)庫。

圖4 湖北省水資源監(jiān)控管理信息平臺(tái)示意圖

圖5 政務(wù)外網(wǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上報(bào)與訂閱集成

4.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)上報(bào)與訂閱

湖北省本級(jí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)根據(jù)項(xiàng)目統(tǒng)一要求，需要上報(bào)到中央平臺(tái)，另外由于實(shí)際業(yè)務(wù)需要，湖北省需從中央訂閱省內(nèi)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，因此政務(wù)外網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與中央平臺(tái)貫通包括上報(bào)與訂閱，流程圖如圖6 所示。

湖北省節(jié)點(diǎn)上報(bào)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要為轄區(qū)內(nèi)的取用水戶、水功能區(qū)、水源地、三級(jí)用戶信息等數(shù)據(jù)。通過 ETL 工具（TI 軟件）配置相關(guān)任務(wù)將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)從平臺(tái)綜合業(yè)務(wù)庫抽取到平臺(tái)交換庫，通過數(shù)據(jù)交換中間件（DXP，GTP）完成對(duì)中央節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)上報(bào)。

中央節(jié)點(diǎn)下發(fā)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)交換中間件下發(fā)到湖北省節(jié)點(diǎn)平臺(tái)交換庫，通過 ETL 工具配置相關(guān)任務(wù)將下發(fā)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)抽取到湖北省節(jié)點(diǎn)平臺(tái)綜合業(yè)務(wù)庫。

5 結(jié)語

本研究的集成設(shè)計(jì)思路在湖北省水資源監(jiān)控體系建設(shè)中得到有效應(yīng)用，對(duì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)、硬件、軟件及數(shù)據(jù)庫環(huán)境高度整合，橫向業(yè)務(wù)上抽取了相關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并通過貫通，在縱向上完成了與水利部、相關(guān)流域機(jī)構(gòu)平臺(tái)間的集成，能夠滿足“三級(jí)聯(lián)通、五級(jí)應(yīng)用”的要求[6]。該集成設(shè)計(jì)不僅可用于水資源監(jiān)控體系，也可為湖北水利其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)和數(shù)據(jù)資源整合提供一些借鑒思路。

圖6 政務(wù)外網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與中央平臺(tái)貫通

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫雪濤. 貫徹落實(shí)中央一號(hào)文件實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度[J]. 中國水利，2011 (6): 33-34，52.

[2] 蔣云鐘，萬毅. 水資源監(jiān)控能力建設(shè)功能需求及實(shí)施策略[J]. 中國水利，2012 (7): 26-30.

[3] 朱國勛. 流域管理與最嚴(yán)格水資源管理制度[J]. 治淮，2012 (10): 26-28.

[4] 水利部水利信息中心. 國家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目湖北省技術(shù)方案（2012—2014 年）[R]. 武漢：湖北省水利廳，2013.

[5] 李文軍. 水利信息化工程運(yùn)行管理[J]. 黑龍江科技信息，2011 (7): 131.

[6] 程曉冰，石玉波，蔣云鐘. 國家水資源管理系統(tǒng)建設(shè)總體架構(gòu)[J]. 中國水利，2008 (19): 19-20.