藺悅霞

(新疆水利廳網(wǎng)絡(luò)信息中心，新疆 烏魯木齊 830000)

1 背景

全國(guó)各省已建成省級(jí)、市級(jí)山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警信息平臺(tái)，在山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警、決策支持、信息支撐等防洪減災(zāi)救災(zāi)工作中發(fā)揮了不可替代的重要作用。但目前的山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)還不能完全滿足新形勢(shì)下水旱災(zāi)害防御的實(shí)際要求，現(xiàn)有系統(tǒng)沒(méi)有整合，都是單線連接，針對(duì)隱患區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)、河流、水庫(kù)水位流量的綜合分析和預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)不全面。為了貫徹落實(shí)水利部辦公廳關(guān)于印發(fā)2020年度山洪災(zāi)害防治項(xiàng)目建設(shè)工作要求的通知精神，加快山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警信息化水平，現(xiàn)對(duì)省級(jí)山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)架方案進(jìn)行分析。

2 需求

根據(jù)全國(guó)山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用推廣工作部署，需解決以下問(wèn)題：

2.1 功能需求

2.1.1 信息監(jiān)控

實(shí)時(shí)監(jiān)控省內(nèi)各類監(jiān)測(cè)站點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)信息，包括成功接收數(shù)據(jù)信息、入庫(kù)信息、共享數(shù)據(jù)信息以及監(jiān)測(cè)設(shè)備工況進(jìn)行監(jiān)控。

平臺(tái)自備服務(wù)監(jiān)控功能，對(duì)接收服務(wù)、解析服務(wù)主動(dòng)監(jiān)控，服務(wù)故障時(shí)自動(dòng)重啟及通知提醒。

主要監(jiān)測(cè)RTU是否在線、蓄電池電壓報(bào)警、設(shè)備操作箱是否打開(kāi)、流量?jī)x表故障、水位儀表故障等。

2.1.2 數(shù)據(jù)接收

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接收主要是按照水文傳輸協(xié)議接收站點(diǎn)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，包括采集的雨量、水位、流量等數(shù)據(jù)。接收模塊對(duì)系統(tǒng)注冊(cè)的站點(diǎn)進(jìn)行采集數(shù)據(jù)接收、解析，然后通過(guò)配置任務(wù)將解析數(shù)據(jù)存入相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)表，如實(shí)時(shí)水雨情數(shù)據(jù)庫(kù)。

同時(shí)監(jiān)聽(tīng)多種數(shù)據(jù)通道，支持網(wǎng)絡(luò)TCP數(shù)據(jù)接收、北斗衛(wèi)星、短信模塊等通道的實(shí)時(shí)接收并支持圖片、視頻等流媒體的接收。

2.1.3 查詢統(tǒng)計(jì)

對(duì)一段時(shí)間內(nèi)的監(jiān)測(cè)站報(bào)送情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可通過(guò)數(shù)據(jù)接收統(tǒng)計(jì)分析對(duì)監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)上報(bào)、接口服務(wù)接收情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)內(nèi)容包括上報(bào)報(bào)文條數(shù)、準(zhǔn)點(diǎn)報(bào)文條數(shù)、站點(diǎn)上報(bào)率、站點(diǎn)及時(shí)率等。從而對(duì)監(jiān)測(cè)站的建設(shè)質(zhì)量、傳輸質(zhì)量、運(yùn)行狀況進(jìn)行宏觀評(píng)價(jià)。

2.1.4 遠(yuǎn)程控制

在監(jiān)測(cè)站點(diǎn)運(yùn)行過(guò)程中，平臺(tái)具有校時(shí)、召測(cè)、遠(yuǎn)程參數(shù)修改、設(shè)備遠(yuǎn)程自動(dòng)升級(jí)等功能，具備監(jiān)聽(tīng)多種數(shù)據(jù)通道。

2.1.5 站點(diǎn)信息管理

有操作權(quán)限用戶可以對(duì)測(cè)站的信息進(jìn)行查看、修改、添加和刪除等管理操作?？商峁?duì)多類監(jiān)測(cè)終端機(jī)廠家的設(shè)備接入，對(duì)不同廠家的設(shè)備可進(jìn)行分類管理等功能，同時(shí)提供服務(wù)接口便于運(yùn)維單位通過(guò)平臺(tái)統(tǒng)一管理或與其他平臺(tái)軟件進(jìn)行系統(tǒng)對(duì)接。

2.2 性能需求

軟件系統(tǒng)必須有很強(qiáng)的健壯性，不能因?yàn)榇罅坑脩舨l(fā)使用而造成系統(tǒng)崩潰。系統(tǒng)建成后，系統(tǒng)性能不低于以下性能要求：

2.2.1 2000個(gè)用戶同時(shí)在線

簡(jiǎn)單功能1 s內(nèi)，復(fù)雜功能2 s內(nèi)，地圖分析功能3 s內(nèi)。

2.2.2 后臺(tái)業(yè)務(wù)服務(wù)接口響應(yīng)時(shí)間

(1)對(duì)于單一簡(jiǎn)單功能時(shí)間小于1 s，復(fù)雜業(yè)務(wù)功能時(shí)間小于3 s。

(2)單表簡(jiǎn)單業(yè)務(wù)接口服務(wù)小于1 s，多表復(fù)雜業(yè)務(wù)接口響應(yīng)時(shí)間小于3 s。

2.2.3 數(shù)據(jù)處理服務(wù)響應(yīng)時(shí)間

(1)數(shù)據(jù)抽取小于1 s。

(2)數(shù)據(jù)傳輸小于2 s。

(3)數(shù)據(jù)入庫(kù)小于1 s。

(4)單表檢索響應(yīng)時(shí)間小于1 s，多表聯(lián)合檢索響應(yīng)時(shí)間小2 s。

2.3 安全需求

平臺(tái)建設(shè)需要綜合考慮軟硬件環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)與應(yīng)用軟件安全，健全安全管理制度，形成系統(tǒng)性的安全保障體系。在平臺(tái)運(yùn)行環(huán)境方面，可部署到水利云平臺(tái)，根據(jù)《信息系統(tǒng)安全等級(jí)保護(hù)基本要求》，達(dá)到三級(jí)等級(jí)保護(hù)水平。

3 總體設(shè)計(jì)

3.1 總體框架

省級(jí)山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警平臺(tái)運(yùn)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，基于SOA架構(gòu)，采用B/S模式，建設(shè)適應(yīng)Web和移動(dòng)終端的山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警信息平臺(tái)，分為數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、業(yè)務(wù)層和應(yīng)用層，其中，服務(wù)層可采用Web Service架構(gòu)。Web方式為平臺(tái)主要應(yīng)用模式，同時(shí)，針對(duì)常用功能開(kāi)發(fā)移動(dòng)終端app，app與Web網(wǎng)頁(yè)版本應(yīng)采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)和服務(wù)接口(見(jiàn)圖1)。

圖1 總體架構(gòu)圖

3.1.1 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)資源層主要用于系統(tǒng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理，數(shù)據(jù)資源層完成對(duì)項(xiàng)目整體數(shù)據(jù)成果的統(tǒng)一管理。數(shù)據(jù)層包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)雨水情數(shù)據(jù)庫(kù)、調(diào)查評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)、預(yù)警響應(yīng)庫(kù)。

3.1.2 服務(wù)層

服務(wù)層是山洪平臺(tái)的核心，開(kāi)展應(yīng)用日常支撐服務(wù)，包括地圖服務(wù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)、數(shù)據(jù)分析服務(wù)、預(yù)報(bào)分析服務(wù)等，進(jìn)一步推進(jìn)山洪業(yè)務(wù)管理成果的更深層次的應(yīng)用，為業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)提供通用接口服務(wù)和集成服務(wù)。同時(shí)將省級(jí)監(jiān)測(cè)預(yù)警信息共享到中央級(jí)平臺(tái)。

3.1.3 業(yè)務(wù)層

業(yè)務(wù)應(yīng)用層是原有系統(tǒng)功能(監(jiān)視、雨水情、預(yù)警響應(yīng)、基礎(chǔ)信息、災(zāi)害快報(bào)、氣象、平臺(tái)使用監(jiān)視、設(shè)備運(yùn)行監(jiān)視、數(shù)據(jù)維護(hù)、系統(tǒng)管理)的應(yīng)用，和新建系統(tǒng)(預(yù)報(bào)預(yù)警、運(yùn)維平臺(tái)、省級(jí)功能完善、移動(dòng)端、社會(huì)化服務(wù))等的應(yīng)用。業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)作為用戶訪問(wèn)山洪管理成果的主要交互界面，通過(guò)與后臺(tái)服務(wù)的集成與調(diào)用，為山洪用戶提供基于GIS地理系統(tǒng)的交互式查詢和分析處理服務(wù)能力，提供對(duì)山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警平臺(tái)管理的統(tǒng)一入口。

3.1.4 應(yīng)用層

主要包括省級(jí)山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警平臺(tái)Web端和App端。

3.1.5 用戶

應(yīng)用交互層主要指系統(tǒng)使用對(duì)象，包括系統(tǒng)使用用戶、各種終端設(shè)備，用戶包括省級(jí)用戶、市級(jí)用戶、縣級(jí)用戶及社會(huì)公眾，項(xiàng)目為不同級(jí)別用戶提供不同角色、權(quán)限的管理，滿足各級(jí)用戶應(yīng)用交互需求。

3.2 技術(shù)路線

省級(jí)山洪監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警平臺(tái)建設(shè)需要綜合考慮山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警軟件、移動(dòng)端功能、平臺(tái)運(yùn)維、社會(huì)化服務(wù)提升、環(huán)境支撐體系提升、會(huì)商環(huán)境和等級(jí)保護(hù)測(cè)評(píng)等內(nèi)容，所以技術(shù)路線的選擇由其重要，現(xiàn)從以下四個(gè)方面進(jìn)行闡述。

3.2.1 應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)路線

應(yīng)用系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)總體采用B/S與C/S相結(jié)合的架構(gòu)。軟件采用多層體系架構(gòu)，軟件建立在主流的軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)之上，軟件中數(shù)據(jù)資源管理類軟件、應(yīng)用支撐類軟件、應(yīng)用類軟件相互獨(dú)立，互不影響。

系統(tǒng)總體建設(shè)在技術(shù)路線上，采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、統(tǒng)一API接口方式實(shí)現(xiàn)，在技術(shù)框架上分為數(shù)據(jù)層、緩存層、服務(wù)層、API層、應(yīng)用層和用戶層共六層。

3.2.2 前端微應(yīng)用

微應(yīng)用是借鑒后端微服務(wù)的概念來(lái)應(yīng)用在前端上，將每一個(gè)大的前端功能模塊拆分成一個(gè)個(gè)具有獨(dú)立業(yè)務(wù)邏輯的小組件，這些小組件具備獨(dú)立開(kāi)發(fā)、獨(dú)立邏輯處理、可移植等能力，但需借助布局界面(運(yùn)行容器)才能運(yùn)行，并可通過(guò)不同的布局界面快速組成一個(gè)個(gè)個(gè)性化應(yīng)用(即微應(yīng)用)或業(yè)務(wù)專題。

3.2.3 服務(wù)式地理信息系統(tǒng)技術(shù)

服務(wù)式地理信息系統(tǒng)技術(shù)是一種基于面向服務(wù)軟件工程方法的GIS技術(shù)體系，它支持按照一定規(guī)范把GIS的全部功能以服務(wù)的方式發(fā)布出來(lái)，可以跨平臺(tái)、跨網(wǎng)絡(luò)、跨語(yǔ)言地被多種客戶端調(diào)用，并具備服務(wù)聚合能力以集成來(lái)自其他服務(wù)器發(fā)布的GIS服務(wù)。

Service GIS可以提供開(kāi)放的、易于定制和擴(kuò)充的、可復(fù)用和聚合的地理空間信息服務(wù)，具備很強(qiáng)的兼容性、適應(yīng)性和業(yè)務(wù)敏捷性，能為山洪成果查詢及服務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)提供一個(gè)理想的架構(gòu)體系。

ArcGIS是ESRI發(fā)布的提供面向Web 空間數(shù)據(jù)服務(wù)的一個(gè)企業(yè)級(jí)GIS服務(wù)軟件平臺(tái)，提供創(chuàng)建和配置GIS應(yīng)用程序和服務(wù)的框架，可以滿足不同客戶的各種需求。本次項(xiàng)目中GIS服務(wù)平臺(tái)將繼續(xù)使用原有建設(shè)項(xiàng)目中采購(gòu)的ArcGIS產(chǎn)品線，發(fā)布各種GIS服務(wù)、專題圖，用于支撐水旱災(zāi)害防御業(yè)務(wù)需求以及向外部提供相關(guān)GIS服務(wù)。

3.2.4 云運(yùn)維平臺(tái)建設(shè)

針對(duì)省內(nèi)一些測(cè)站數(shù)據(jù)無(wú)管理、機(jī)房設(shè)備無(wú)監(jiān)控、運(yùn)維能力弱、運(yùn)維工作效率低下、運(yùn)維經(jīng)費(fèi)不足等問(wèn)題，云運(yùn)維平臺(tái)建設(shè)實(shí)現(xiàn)預(yù)先、主動(dòng)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行過(guò)程中的站點(diǎn)和平臺(tái)的異常問(wèn)題，指導(dǎo)運(yùn)維人員及時(shí)處理故障、恢復(fù)故障。

云運(yùn)維平臺(tái)以創(chuàng)新桌面應(yīng)用與移動(dòng)應(yīng)用無(wú)縫銜接的應(yīng)用模式，實(shí)現(xiàn)從前端監(jiān)測(cè)感知設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)，到機(jī)房設(shè)備(含網(wǎng)絡(luò)接入、服務(wù)器等硬件)、監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)(含基礎(chǔ)支撐軟件、應(yīng)用等)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控管理，構(gòu)建監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)建設(shè)單位、管理單位協(xié)同工作的新生態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處置監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)運(yùn)行各環(huán)節(jié)中存在的故障及風(fēng)險(xiǎn)隱患，解決縣級(jí)力量薄弱，人少事雜，身兼數(shù)職，信息化意識(shí)和水平比較弱等實(shí)際問(wèn)題，大幅度降低了基層單位運(yùn)行維護(hù)壓力，同時(shí)增加了考核評(píng)價(jià)，根據(jù)運(yùn)維數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行考核、排名。各級(jí)用戶實(shí)時(shí)監(jiān)控省內(nèi)的站點(diǎn)、平臺(tái)、機(jī)房、異常故障、工單、考核評(píng)價(jià)等信息；縣級(jí)實(shí)時(shí)查看本區(qū)域的監(jiān)控信息，當(dāng)縣防辦當(dāng)發(fā)現(xiàn)測(cè)站故障時(shí)，可直接看到負(fù)責(zé)此測(cè)站的承建商信息，包括單位、姓名、聯(lián)系方式等，也可修改承建商的信息。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)省級(jí)山洪災(zāi)害業(yè)務(wù)需求，在充分利用先進(jìn)的云計(jì)算、大數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際，從技術(shù)線路、關(guān)鍵技術(shù)、平臺(tái)設(shè)計(jì)3個(gè)方面，對(duì)省級(jí)山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)架方案的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了設(shè)計(jì)探討和論述，得出省級(jí)山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)架方案基本滿足業(yè)務(wù)需求，完全可以實(shí)施，為同類項(xiàng)目建設(shè)提供了參考。