李 強(qiáng)

（沈陽智信佰達(dá)科技有限公司，遼寧 沈陽 110000）

農(nóng)業(yè)是用水大戶，也是浪費(fèi)水資源最多的環(huán)節(jié)，所以建設(shè)節(jié)水型灌區(qū)對(duì)于水資源的調(diào)度分配和有效利用是必不可少的。那么作為節(jié)水的重點(diǎn)內(nèi)容，灌區(qū)除了工程措施，灌排技術(shù)的提升外，還應(yīng)該考慮科學(xué)的管理方法和高效的信息化手段[1]。在基礎(chǔ)建設(shè)達(dá)到一定程度后，科學(xué)合理的用水調(diào)度、計(jì)量和管理是提升灌區(qū)效益，節(jié)約用水的根本途徑。隨著物聯(lián)網(wǎng)和5G 時(shí)代的到來，信息化的管理模式能夠越來越精準(zhǔn)的了解整個(gè)灌區(qū)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，使灌區(qū)從粗放型向精細(xì)型轉(zhuǎn)變。GMS 平臺(tái)根據(jù)灌區(qū)業(yè)務(wù)特殊定制，針對(duì)灌區(qū)的共性和特性將傳統(tǒng)的軟件系統(tǒng)優(yōu)化成為支持云平臺(tái)架構(gòu)的工具型平臺(tái)，讓用戶有更多的自主性和易用性，在數(shù)據(jù)中臺(tái)的支持下，還能夠同時(shí)接入多種類型和品牌的設(shè)備，共享自身和其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、計(jì)算模塊，支持第三方系統(tǒng)的調(diào)用，大數(shù)據(jù)的分析和挖掘[2]，是現(xiàn)行水利行業(yè)市場比較先進(jìn)的云平臺(tái)，對(duì)于灌區(qū)信息化及農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革等現(xiàn)代化的管理有一定的指導(dǎo)意義。

1.GMS 平臺(tái)總體技術(shù)架構(gòu)

GMS 平臺(tái)總體架構(gòu)總共分為四層，分別是立體智能感知、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、數(shù)據(jù)中臺(tái)和智慧應(yīng)用，另外還有技術(shù)保障及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和信息安全保障兩大體系。立體智能感知是基礎(chǔ)層的核心，是數(shù)據(jù)的來源；網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是傳輸?shù)拿浇?，通過光纖、4G/5G、VPN 專線、超短波等進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；數(shù)據(jù)中臺(tái)是匯集平臺(tái)的核心，包括“一源三臺(tái)”，一源是指一個(gè)數(shù)據(jù)資源池，將數(shù)據(jù)分為五大類，即基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)和多媒體數(shù)據(jù)[3]。三臺(tái)是指物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、數(shù)據(jù)交互與分析平臺(tái)和應(yīng)用支撐平臺(tái)。數(shù)據(jù)中臺(tái)在整個(gè)系統(tǒng)中起到了承上啟下的重要作用。對(duì)下與采集設(shè)備對(duì)接，與其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫對(duì)接，通過網(wǎng)絡(luò)環(huán)境將原始數(shù)據(jù)匯集到物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，平臺(tái)根據(jù)數(shù)據(jù)的類型采取相應(yīng)的配置方式，從而將數(shù)據(jù)進(jìn)行初步篩選并儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)交互與分析平臺(tái)是將原始數(shù)據(jù)按照用戶自定義的要求進(jìn)行加工和處理。對(duì)上使用應(yīng)用支撐平臺(tái)與業(yè)務(wù)應(yīng)用對(duì)接，將很多非定制的服務(wù)集中在應(yīng)用支撐平臺(tái)處理，這樣一方面減輕智慧應(yīng)用平臺(tái)的負(fù)擔(dān)，另一方面提升系統(tǒng)效率以及降低維護(hù)成本。最上層的智慧應(yīng)用的整個(gè)平臺(tái)的核心和門戶，是直接面對(duì)用戶需求的展示和使用平臺(tái)，通過六大應(yīng)用板塊將灌區(qū)需求基本涵蓋，還可以根據(jù)特殊要求進(jìn)行定制化開發(fā)。每個(gè)板塊下都包含不同的功能模塊，平臺(tái)采用工具式研發(fā)，自由定義式組合，用戶可以根據(jù)不同需求選擇板塊中不同功能模塊的不同子功能，從而組成一套具有自身特色的業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)系統(tǒng)。各板塊中的數(shù)據(jù)來源即是數(shù)據(jù)中臺(tái)中的不同層級(jí)，與傳統(tǒng)的B/S 架構(gòu)平臺(tái)相比更適合未來大數(shù)據(jù)、大并發(fā)量、大整合的趨勢，而且搭建速度成倍增長對(duì)于項(xiàng)目群模式更能發(fā)揮其建設(shè)優(yōu)勢。

GMS 平臺(tái)總體架構(gòu)圖

2.傳統(tǒng)應(yīng)用存在的問題

傳統(tǒng)的信息化平臺(tái)對(duì)于設(shè)備的接入存在局限性。首先，平臺(tái)對(duì)于能夠接入的設(shè)備種類不夠豐富，很多平臺(tái)支持某些特定的設(shè)備種類；其次，對(duì)于設(shè)備的連續(xù)性不能很好地進(jìn)行處理，例如同一部位的設(shè)備更換后，新舊設(shè)備數(shù)據(jù)無法銜接；最后，對(duì)于新增設(shè)備的接入傳統(tǒng)應(yīng)用平臺(tái)無法快速進(jìn)行，只能通過通訊協(xié)議對(duì)接、數(shù)據(jù)入庫、后臺(tái)代碼修改、前端代碼修改和配置來實(shí)現(xiàn)設(shè)備新增。傳統(tǒng)的信息化平臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)基本上都是固定模式的開發(fā)程序，即便是模塊化的開發(fā)也存在靈活度不夠的問題。然而對(duì)于行業(yè)軟件而言，最大的問題是開發(fā)人員不懂業(yè)務(wù)，這樣就會(huì)導(dǎo)致技術(shù)與業(yè)務(wù)存在銜接不好，技術(shù)不能引領(lǐng)業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)也無法指導(dǎo)技術(shù)。

3.智慧應(yīng)用的優(yōu)勢

通過GMS 的架構(gòu)可以看出通過微服務(wù)和工具式的開發(fā)可以很好地解決傳統(tǒng)應(yīng)用不能解決的問題。首先，數(shù)據(jù)中臺(tái)具備多種設(shè)備的接入、自定義和自動(dòng)連接，并且所有參數(shù)配置通過前端即可操作無需代碼編寫，地圖定位及設(shè)備配置也是同樣的，用戶可以隨時(shí)隨地新增、配置、定位設(shè)備。其次，通過數(shù)據(jù)中臺(tái)對(duì)所有設(shè)備實(shí)行“身份認(rèn)證”機(jī)制，給每一次接入的設(shè)備一個(gè)身份識(shí)別碼，這個(gè)編碼會(huì)隨其整個(gè)生命周期。然后采用部位關(guān)聯(lián)設(shè)備，部位參數(shù)能夠很好的銜接設(shè)備與數(shù)據(jù)。最后，GMS最大的優(yōu)勢就在于智慧應(yīng)用的工具模式。通過對(duì)農(nóng)水標(biāo)準(zhǔn)的研究將所有的業(yè)務(wù)流程分解成最小的獨(dú)立單元，以工具式的模式供用戶自由組合，即業(yè)務(wù)人員可以根據(jù)自身需求自由定義自己的項(xiàng)目和平臺(tái)內(nèi)容而無需再進(jìn)行代碼編譯，解決了多年以來困擾用戶的平臺(tái)建設(shè)和業(yè)務(wù)難理解的問題。

4.應(yīng)用實(shí)例簡介

一是自定義監(jiān)測點(diǎn)。用戶可以通過特定權(quán)限進(jìn)入后臺(tái)管理來接入設(shè)備，首先為設(shè)備申請“身份證”，然后通過名稱、部門、位置、發(fā)送地址、發(fā)送端口等設(shè)置將設(shè)備定義到前端頁面作為一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。然后在設(shè)備配置完成后就可以對(duì)已經(jīng)接入的設(shè)備進(jìn)行管理了，主要的工作就是設(shè)置設(shè)備類型、數(shù)據(jù)名稱、數(shù)據(jù)單位等自定義信息。由于設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)不只一種，所以用戶同樣可以定義需要顯示的數(shù)據(jù)和需要隱藏的數(shù)據(jù)。以廣東省遂溪縣農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革平臺(tái)項(xiàng)目為例，平臺(tái)接入的2 種設(shè)備：插入式流量計(jì)和觸感水位計(jì)就是通過以上方式由用戶自行鏈接的，設(shè)備接入后由多組數(shù)據(jù)，用戶從溫度、電壓、電流、水位、流速、流量中選取水位、流速和流量作為使用數(shù)據(jù)在智慧應(yīng)用中進(jìn)行展示。

二是自定義地圖。GMS 的智慧應(yīng)用提供了地圖的自定義內(nèi)容，底圖可以根據(jù)需求選擇Google 地圖、百度地圖、高德地圖、天地圖等，搭配相應(yīng)的影像地圖，底圖沒有的部分可以自行繪制水工建筑、渠道、排水溝、灌區(qū)面積、地塊信息等等，同時(shí)還可以給繪制的要素隨意配置相關(guān)的信息，使其在點(diǎn)擊過程中會(huì)有相應(yīng)的互動(dòng)。以廣東省遂溪縣農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革平臺(tái)項(xiàng)目為例，在Google 地圖為底圖的前端頁面繪制項(xiàng)目區(qū)的支渠、斗渠和農(nóng)渠，還有灌溉井及相關(guān)管線和水工建筑物，然后再將接入的監(jiān)測點(diǎn)安置在相應(yīng)的渠首、渠間或者泵站位置，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)依據(jù)水文水資源協(xié)議，水利要素依據(jù)全國水利普查數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行展示。以上所有的操作全部在前面頁面進(jìn)行，無需代碼編寫，只要熟悉業(yè)務(wù)即可。

三是自定義業(yè)務(wù)展示。通過設(shè)備接入和地圖繪制，系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了監(jiān)測的基本功能，在此基礎(chǔ)上智慧應(yīng)用根據(jù)農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行了單元拆分和改造，讓用戶可以創(chuàng)建屬于自己的業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)。首先，根據(jù)定義設(shè)備的不同有多種流量計(jì)算公式供用戶選擇，流量統(tǒng)計(jì)分為日、月、年和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表，同時(shí)還支持圖形展示，讓內(nèi)容更豐富查詢更直觀。其次，根據(jù)水價(jià)改革的要求，所有功能模塊都按照國家標(biāo)準(zhǔn)制作成獨(dú)立模塊，用戶在此框架下只需根據(jù)引導(dǎo)填好自己項(xiàng)目區(qū)的相關(guān)參數(shù)即可讓系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到使用目的。以廣東省遂溪縣農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革平臺(tái)項(xiàng)目為例，為插入式流量計(jì)選擇流速面積法計(jì)算流量，為觸感水位計(jì)選擇水位流量法計(jì)算流量；定義計(jì)量設(shè)備在渠首的系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將流量和渠道控制面積進(jìn)行匹配，得到畝均用水量，如果在一條渠道上有2 個(gè)以上的量水設(shè)備，系統(tǒng)會(huì)提示用戶使用分段計(jì)量的方法通過公式進(jìn)行分段水量計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，分別得出相應(yīng)的畝均用水量。用戶自行填寫運(yùn)行成本即可得到末級(jí)渠系和骨干工程的水費(fèi)計(jì)算結(jié)果，對(duì)于水費(fèi)征收制度有加價(jià)額度和階梯水價(jià)供用戶選擇，對(duì)于地塊管理可以在各級(jí)渠道分配對(duì)應(yīng)的地塊，系統(tǒng)會(huì)以地塊為單元統(tǒng)計(jì)用水量然后按照渠道規(guī)律逐級(jí)計(jì)算最終匯總出整個(gè)項(xiàng)目區(qū)各級(jí)渠系用水量統(tǒng)計(jì)圖表及灌溉進(jìn)度圖。

5.結(jié)語

GMS 的智慧應(yīng)用模式以一種全新的架構(gòu)和工具式的形式很好地解決了專業(yè)平臺(tái)建設(shè)困難，效果差，需求不明確的難題，同時(shí)還提高了建設(shè)效率。以廣東省湛江市下屬各區(qū)縣為例，建設(shè)周期普遍縮短了一倍，其中徐聞縣83 個(gè)監(jiān)測點(diǎn)更是硬件與軟件平臺(tái)同時(shí)建設(shè)，在短短30 天內(nèi)完成，依靠的就是設(shè)備自動(dòng)連接和自定義體系，讓設(shè)備安裝和軟件平臺(tái)同步，用戶自己就可以建立個(gè)性化的農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革平臺(tái)，讓懂業(yè)務(wù)的人不依靠代碼即可創(chuàng)建平臺(tái)，真正實(shí)現(xiàn)行業(yè)業(yè)務(wù)與軟件開發(fā)的融合。