王 超，李寶芬，楊發(fā)瑞，張 振

(1.云南省水文水資源局，云南昆明650106；2.云南省水文水資源局昆明分局，云南昆明650103；3.昆明市松華壩水庫(kù)管理處，云南昆明650201；4.東華軟件股份公司，北京100086)

0 引 言

水是生態(tài)之基、生命之源、生產(chǎn)之要。人均水資源少、時(shí)空分布不均是我國(guó)的基本水情。當(dāng)前，我國(guó)水資源面臨的形勢(shì)異常嚴(yán)峻，水資源短缺、水污染嚴(yán)重以及水生態(tài)環(huán)境惡化等問(wèn)題日益突出，已成為制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)平穩(wěn)發(fā)展的主要瓶頸。隨著城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化不斷推進(jìn)，水資源供求矛盾日益凸顯。為達(dá)到更加可靠、經(jīng)濟(jì)、安全、高效的管理水資源業(yè)務(wù)，水資源管理部門通過(guò)信息科技手段，提高其信息化管理水平顯得尤為迫切。為此，2012年國(guó)家啟動(dòng)了水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目，一期項(xiàng)目(2012年～2014年)已基本建成，在水資源管理中逐步發(fā)揮了相應(yīng)的作用。

移動(dòng)信息化是傳統(tǒng)信息化的擴(kuò)展延伸，是利用通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動(dòng)終端，隨時(shí)隨地進(jìn)行各項(xiàng)業(yè)務(wù)、管理活動(dòng)以及服務(wù)的一種新方式，為規(guī)范、高效、互動(dòng)的全方位管理與服務(wù)提供了支撐。為推動(dòng)最嚴(yán)格水資源管理工作，國(guó)家已啟動(dòng)了水資源監(jiān)控能力建設(shè)二期項(xiàng)目(2016年～2018年)已啟動(dòng)，在二期項(xiàng)目中移動(dòng)應(yīng)用將成為主要的發(fā)展方向。本文設(shè)計(jì)了水資源移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)的總體架構(gòu)，設(shè)計(jì)和規(guī)劃了水資源業(yè)務(wù)管理中的移動(dòng)應(yīng)用的需求及典型應(yīng)用場(chǎng)景，及相關(guān)移動(dòng)應(yīng)用的落地，有助于全面提升水資源業(yè)務(wù)的移動(dòng)信息化水平和水資源管理系統(tǒng)的智能、高效水平。

1 移動(dòng)應(yīng)用對(duì)水資源管理的價(jià)值

水資源關(guān)系到國(guó)計(jì)民生，是發(fā)展經(jīng)濟(jì)不可或缺的戰(zhàn)略自然資源。伴隨著經(jīng)濟(jì)穩(wěn)健持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)水資源的需求與消耗量不斷增漲。特別是水源污染、人口劇增、工農(nóng)業(yè)用水技術(shù)落后、浪費(fèi)嚴(yán)重和水生態(tài)環(huán)境惡化，更使水資源短缺的問(wèn)題更加凸顯，并成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的瓶頸。這就要求提高水資源利用率，保證水資源的持續(xù)長(zhǎng)久的開發(fā)利用，充分發(fā)揮水源工程的效益，在滿足水量和水質(zhì)要求的前提下，使水資源發(fā)揮最大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。移動(dòng)應(yīng)用在水資源管理中有廣泛的應(yīng)用范圍，比如在水行政主管部門的水資源監(jiān)測(cè)作業(yè)、日常辦公、公眾服務(wù)、智能分析中，移動(dòng)應(yīng)用可以提升其工作效率、管理水平與公眾或用水戶的滿意度，意義十分重大。

現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)作業(yè)及移動(dòng)辦公可利用移動(dòng)終端開展水資源監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，如現(xiàn)場(chǎng)檢察和調(diào)查作業(yè)、設(shè)備巡檢、物資管理、應(yīng)急事件處理等業(yè)務(wù)，可以解決傳統(tǒng)人工操作、手工紙質(zhì)記錄等工作方式中存在的人為因素多、效率低、管理成本高等可能的問(wèn)題，有利于實(shí)現(xiàn)工作方式的變更；移動(dòng)辦公系統(tǒng)打破了辦公的物理邊界，人員外出時(shí)，也可以進(jìn)行公文閱覽、審批、查閱公告和文件、收發(fā)郵件、查看水資源監(jiān)測(cè)及用水情況，可以大大提升公文流轉(zhuǎn)的速度，實(shí)現(xiàn)辦公環(huán)境無(wú)差異化，有利于提高工作效率。移動(dòng)公眾服務(wù)包括余量、水費(fèi)記錄查詢、購(gòu)水和故障提醒、舉報(bào)投訴，移動(dòng)支付等功能，可以幫助管理部門建立與取用水戶等用戶溝通低成本、高效率的互動(dòng)渠道，有利于增強(qiáng)取用水戶等用戶滿意度[1- 2]。

2 移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)總體架構(gòu)

為了實(shí)現(xiàn)水資源管理部門便捷、高效、智能和安全的移動(dòng)信息化建設(shè)目標(biāo)，參考目前水資源管理信息化的各業(yè)務(wù)系統(tǒng)，移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)采用3層(基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)邏輯層和移動(dòng)終端層)架構(gòu)(見圖1)模式構(gòu)建，平臺(tái)將業(yè)務(wù)邏輯轉(zhuǎn)移到服務(wù)器端，客戶端負(fù)責(zé)交互實(shí)現(xiàn)和界面的展現(xiàn)。這種架構(gòu)最大優(yōu)勢(shì)是模塊的松耦合、擴(kuò)展性好、跨平臺(tái)，也降低了客戶端開發(fā)的復(fù)雜度和維護(hù)難度。

圖1 水資源移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)功能構(gòu)架

(1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層。目前大多數(shù)水行政主管部門已基本建成了水資源信息服務(wù)系統(tǒng)、水資源業(yè)務(wù)管理、監(jiān)測(cè)設(shè)備管理、門戶和辦公等系統(tǒng)。其可根據(jù)移動(dòng)客戶端的實(shí)際需求，選擇相應(yīng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，并通過(guò)數(shù)據(jù)抽取、清洗、校驗(yàn)、轉(zhuǎn)換等數(shù)據(jù)處理服務(wù)，為業(yè)務(wù)邏輯層的數(shù)據(jù)接口調(diào)用提供數(shù)據(jù)源。

(2)業(yè)務(wù)邏輯層?？蛻舳瞬恢苯釉L問(wèn)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)，而是數(shù)據(jù)處理之后，通過(guò)搭建的移動(dòng)應(yīng)用服務(wù)器，以Web service方式創(chuàng)建數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口，使用HTML/XML/JSON等格式進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，并通過(guò)移動(dòng)應(yīng)用服務(wù)器中間件發(fā)布和管理各接口方法，為移動(dòng)終端層訪問(wèn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層提供通道。在業(yè)務(wù)邏輯層要處理移動(dòng)應(yīng)用訪問(wèn)數(shù)據(jù)的安全性問(wèn)題，具體體現(xiàn)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全、訪問(wèn)權(quán)限的安全、移動(dòng)設(shè)備管理的安全和系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的安全(見圖2)。

圖2 水資源業(yè)務(wù)應(yīng)用移動(dòng)安全訪問(wèn)、數(shù)據(jù)處理及業(yè)務(wù)層框架示意

(3)移動(dòng)終端層。提供移動(dòng)應(yīng)用的人機(jī)交互界面，適配不同操作系統(tǒng)的移動(dòng)終端設(shè)備，目前主流的移動(dòng)操作系統(tǒng)是IOS、Android、Windows Phone。針對(duì)水行政主管部門的實(shí)際需求，本研究設(shè)計(jì)了移動(dòng)作業(yè)、移動(dòng)辦公、移動(dòng)公眾服務(wù)和移動(dòng)智能4類移動(dòng)應(yīng)用。針對(duì)原生態(tài)應(yīng)用程序的開發(fā)，遵循充分利用移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，定制差異化的用戶體驗(yàn)，遵守用戶使用習(xí)慣的同時(shí)，使得各移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)最大地發(fā)揮的理念。

移動(dòng)應(yīng)用運(yùn)行于公共的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，且移動(dòng)終端具有易丟失等風(fēng)險(xiǎn)；其安全問(wèn)題也是水行政主管部門移動(dòng)信息化面臨的重大問(wèn)題。只有解決了移動(dòng)應(yīng)用程序所涉及的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸、身份認(rèn)證、訪問(wèn)準(zhǔn)入、設(shè)備可管理性、木馬病毒等諸多安全問(wèn)題，才能真正推動(dòng)移動(dòng)應(yīng)用在水行政主管部門中的發(fā)展。因此，在移動(dòng)終端用戶的接入和數(shù)據(jù)傳輸上，可使用SSL或VPN安全連接技術(shù)。該技術(shù)把SSL的安全性和基于標(biāo)準(zhǔn)的接入控制和細(xì)粒度策略制定相結(jié)合，IOS、Android和Windows phone等主流移動(dòng)操作系統(tǒng)全面支持。

3 典型移動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景分析

3.1 移動(dòng)作業(yè)

水資源監(jiān)測(cè)設(shè)施具有明顯的特點(diǎn)：點(diǎn)多面廣，多部署在野外、山區(qū)等特殊地理位置，容易受到天氣影響，處地偏僻，難以監(jiān)控、定位與維護(hù)。

目前，正在建設(shè)中的國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目，其目的是初步形成與實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度近期目標(biāo)相適應(yīng)的國(guó)家水資源監(jiān)控能力，為支撐水資源定量管理考核工作奠定基礎(chǔ)。本項(xiàng)目中僅云南省一期就建設(shè)了國(guó)控重點(diǎn)取用水戶監(jiān)測(cè)站點(diǎn)近700個(gè)；同時(shí)還建設(shè)有水源地水質(zhì)監(jiān)測(cè)站，所有站點(diǎn)分布全省16個(gè)州市，前期監(jiān)測(cè)站點(diǎn)建設(shè)任務(wù)多，后期的站點(diǎn)維護(hù)任務(wù)繁重，其移動(dòng)應(yīng)用主要為：

(1)移動(dòng)設(shè)備監(jiān)控，通過(guò)在監(jiān)測(cè)站點(diǎn)上裝配無(wú)線傳感器或視頻監(jiān)控器等無(wú)線監(jiān)控設(shè)備，再利用GPRS或北斗等通訊技術(shù)進(jìn)行無(wú)線傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的有效監(jiān)控。如進(jìn)行設(shè)備參數(shù)、水位、流量、設(shè)備電壓等監(jiān)測(cè)工作，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果發(fā)送到移動(dòng)終端上，可以實(shí)現(xiàn)故障設(shè)備的預(yù)警、快速定位和及時(shí)響應(yīng)，為快速恢復(fù)正常監(jiān)測(cè)創(chuàng)造條件[3- 4]。

(2)移動(dòng)巡檢，可以讓巡檢人員通過(guò)移動(dòng)終端的二維碼識(shí)別技術(shù)，進(jìn)行設(shè)備的地理定位、設(shè)備信息的識(shí)別，從而便捷創(chuàng)建巡檢任務(wù)，也可以讓巡檢人員隨時(shí)隨地查詢巡檢與維修記錄、查詢巡檢統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告、完成設(shè)備的多媒體信息采集和上傳。移動(dòng)巡檢減少了書面工作和數(shù)據(jù)錄入，節(jié)省成本和時(shí)間并提高了工作效率，也降低了手工操作的失誤率。

(3)移動(dòng)定位和搶修，可以讓設(shè)備搶修人員通過(guò)移動(dòng)終端，迅速查詢并定位周邊的故障站點(diǎn)或突發(fā)事件，通過(guò)移動(dòng)定位裝置，進(jìn)行故障定位和尋路工作，實(shí)現(xiàn)故障站點(diǎn)的緊急搶修和突發(fā)事件的移動(dòng)定位。

3.2 移動(dòng)辦公

水資源管理人員可以使用移動(dòng)終端設(shè)備，在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，處理單位事務(wù)(如公文審批、文件管理、日程管理等)，從而促進(jìn)內(nèi)部信息溝通，提高工作效率，降低管理成本，增強(qiáng)事務(wù)處理和程序性和可控性，讓協(xié)同辦公變得高效，提高單位和企業(yè)的整體管理水平。

水資源業(yè)務(wù)審批量大且程序多，傳統(tǒng)辦公系統(tǒng)歷時(shí)過(guò)長(zhǎng)，影響業(yè)務(wù)進(jìn)度；工作人員在公文審批方面可以在移動(dòng)辦公系統(tǒng)上，通過(guò)移動(dòng)終端查閱待辦事項(xiàng)、請(qǐng)(批)示事件，實(shí)現(xiàn)及時(shí)的業(yè)務(wù)審批。

此外，在日程管理方面，主要考慮實(shí)現(xiàn)個(gè)人工作日程、領(lǐng)導(dǎo)日程、部門日程或委托他人日程的功能，支持日程提醒與查看，提高個(gè)人時(shí)間管控效率，從而提高整個(gè)組織的績(jī)效。在文件管理方面，主要實(shí)現(xiàn)文件收集、存儲(chǔ)、分類整理和文件共享等功能，配合文件權(quán)限管理功能，即可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)的文件管理。

3.3 移動(dòng)公眾服務(wù)

傳統(tǒng)的水行政主管部門，承擔(dān)著用水查詢、水費(fèi)收繳、欠費(fèi)催繳、投訴舉報(bào)、電話通知等大量工作。這種管理模式，成本高、效率低，不能及時(shí)將各類信息及時(shí)準(zhǔn)確傳遞到取用水用戶，也不便于收集取用水用戶的建議和反饋。移動(dòng)公眾服務(wù)，可以讓普通取用水用戶通過(guò)移動(dòng)終端，實(shí)時(shí)進(jìn)行計(jì)劃用水余額和用水歷史記錄查詢；借助“支付寶”、“銀聯(lián)”或“微信”提供的移動(dòng)安全支付服務(wù)，進(jìn)行在線購(gòu)水和移動(dòng)支付；對(duì)于繳費(fèi)提醒、故障消息或停水通知等與取用水用戶密切相關(guān)的信息，移動(dòng)應(yīng)用服務(wù)器推送相關(guān)提示信息至取用水用戶的移動(dòng)應(yīng)用終端，使取用水用戶隨時(shí)隨地獲取最新信息。移動(dòng)公眾服務(wù)提供的取用水的一站式服務(wù)，不但可以增加取用水戶的滿意度，也可以實(shí)現(xiàn)水資源管理效率的最大化。

3.4 移動(dòng)智能

傳統(tǒng)的商業(yè)智能(BI)主要為管理高層決策者服務(wù)，因其受到安全因素影響，數(shù)據(jù)分析僅能在本地用戶終端完成，通用性、實(shí)時(shí)性、交互性不足，隨著水資源業(yè)務(wù)管理信息化程度的不斷提高，商業(yè)智能不僅要為管理高層決策者提供戰(zhàn)略性決策支持，還需為其他用戶提供操作型決策支持。

移動(dòng)智能，借助豐富的圖表、GIS、氣泡圖等展現(xiàn)形式，讓數(shù)據(jù)直觀可視，可為水行政管理部門決策提供強(qiáng)有力的支持。通過(guò)一系列預(yù)設(shè)指標(biāo)，可及時(shí)、直觀地查看取用水的情況；通過(guò)對(duì)特定指標(biāo)的分解和對(duì)比，可以分析取水用水管理中出現(xiàn)的問(wèn)題；通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，分析各關(guān)鍵指標(biāo)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并利用數(shù)據(jù)計(jì)算模型，預(yù)測(cè)決策方案的影響；通過(guò)細(xì)化分解關(guān)鍵業(yè)務(wù)的關(guān)鍵指標(biāo)和管控范圍，可以監(jiān)控水資源開發(fā)利用的全過(guò)程；通過(guò)建立取用水戶分析模型，對(duì)取用水戶進(jìn)行分析與挖掘，可以為水資源分配及調(diào)度提供決策支持，提升服務(wù)能力和服務(wù)精細(xì)化管理[5- 6]。

移動(dòng)智能的支點(diǎn)是對(duì)大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)挖掘和分析，所以移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)后臺(tái)需要處理大量存儲(chǔ)和計(jì)算的請(qǐng)求。為了提高移動(dòng)智能系統(tǒng)的訪問(wèn)速度，建議在平臺(tái)層采用分布式存儲(chǔ)與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合的方式。為此，移動(dòng)智能的應(yīng)用架構(gòu)，具體方法是:對(duì)高實(shí)時(shí)性的請(qǐng)求，采用分布式計(jì)算平臺(tái)從傳統(tǒng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中抽取解析數(shù)據(jù)，之后將數(shù)據(jù)裝載到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，以實(shí)時(shí)響應(yīng)用戶請(qǐng)求；對(duì)低實(shí)時(shí)性請(qǐng)求，分布式計(jì)算平臺(tái)先將用戶請(qǐng)求分解到多個(gè)并行的子任務(wù)，之后從傳統(tǒng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中抽取數(shù)據(jù)并解析，將子任務(wù)和解析后的數(shù)據(jù)交由運(yùn)行環(huán)境中的多個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)分散進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，最后將計(jì)算結(jié)果裝載至分布式存儲(chǔ)中，用以響應(yīng)用戶的低實(shí)時(shí)性查詢、數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析任務(wù)。這種方式可以同時(shí)滿足用戶高實(shí)時(shí)請(qǐng)求及大數(shù)據(jù)計(jì)算的需求。

3.5 水資源移動(dòng)應(yīng)用實(shí)例

在國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)二期項(xiàng)目推進(jìn)過(guò)程中，多數(shù)省份都提出了移動(dòng)平臺(tái)的開發(fā)計(jì)劃，水資源管理移動(dòng)應(yīng)用在各地逐步開展和落地。例如，云南的水資源移動(dòng)應(yīng)用的建設(shè)就已啟動(dòng)，建設(shè)調(diào)研過(guò)程中各類用戶均對(duì)水資源移動(dòng)應(yīng)用表現(xiàn)出濃厚的興趣，并充滿期待，提出許多具有地方特點(diǎn)的應(yīng)用場(chǎng)景。目前，設(shè)計(jì)版已初具雛形(見圖3)，下一階段將在用戶需求詳細(xì)調(diào)研的基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)化完善功能。

圖3 云南水資源業(yè)務(wù)移動(dòng)應(yīng)用界面

4 結(jié)論和展望

(1)本文所研究并設(shè)計(jì)的移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)總體框架、移動(dòng)應(yīng)用的應(yīng)用需求及使用場(chǎng)景可以作為水資源業(yè)務(wù)移動(dòng)應(yīng)用及其平臺(tái)的研究與建設(shè)的參考，而相關(guān)移動(dòng)應(yīng)用的落地可以為取用水用戶提供更便捷的服務(wù)，使其能夠隨時(shí)隨地享受移動(dòng)應(yīng)用帶來(lái)的便利。

(2)移動(dòng)應(yīng)用為水資源業(yè)務(wù)管理的高效智能發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇，在移動(dòng)作業(yè)、辦公、公眾服務(wù)、業(yè)務(wù)分析處理等各個(gè)方面，移動(dòng)應(yīng)用有助于顯著提升其工作效率、管理水平與用戶滿意度。

(3)移動(dòng)應(yīng)用在水行政管理部門中的推進(jìn)也面對(duì)很多的挑戰(zhàn):一方面，如何低成本地部署移動(dòng)智能終端與移動(dòng)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，使移動(dòng)應(yīng)用盡可能多地滿足水行政管理部門的各種業(yè)務(wù)需求，是一個(gè)挑戰(zhàn)；另一方面市場(chǎng)上各種的移動(dòng)終端平臺(tái)正在日益多元化、移動(dòng)設(shè)備型號(hào)成千上萬(wàn)，移動(dòng)設(shè)備和移動(dòng)應(yīng)用的適配是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，為不同的移動(dòng)設(shè)備的各移動(dòng)應(yīng)用定制差異化的用戶體驗(yàn)，充分利用移動(dòng)設(shè)備的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，使得各移動(dòng)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮，值得深入研究。