李 磊 ，李家歡 ，李鑫雨 ，王 鈞 ，賈廣平

（1．水利部信息中心，北京 100053；2．東華軟件股份公司，北京 100091）

0 引言

農村水利水電工程是指為增強抗御干旱洪澇、改善農業(yè)生產(chǎn)和農民生活條件、提高農業(yè)綜合生產(chǎn)能力、保護與改善農村生態(tài)環(huán)境服務的水利措施，這些工程大多分布在田間地頭，服務于千家萬戶，無論是農村、灌溉供水，還是小水電建設運行，都是關系到農村億萬群眾生存發(fā)展的大事[1-2]。近年來水利部認真貫徹黨中央、國務院決策部署，積極踐行“十六字”治水方針，聚焦農村飲水安全、灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造、農村水電綠色發(fā)展等重點工作，強化農村水利水電信息化建設，推動農村水利水電高質量發(fā)展。

目前農村水利水電業(yè)務支撐的信息系統(tǒng)主要有2 個：1）全國農村水利管理信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)是在2009年原有系統(tǒng)上改造而來，涵蓋農村供水、灌區(qū)和泵站等工程信息的匯集，管理和分析等業(yè)務[3]。2）全國農村水電統(tǒng)計信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)是 2009年根據(jù)水電統(tǒng)計需要開發(fā)的具備省、市、縣各級水電年報，快報數(shù)據(jù)錄入和統(tǒng)計等功能的業(yè)務系統(tǒng)。隨著中央國家機關機構改革部署，2018年底水利部將農村水利與水電業(yè)務合并，成立農村水利水電司[4]，業(yè)務系統(tǒng)整合改造工作也隨之提上日程。

為了整合系統(tǒng)資源，避免多頭管理、維護造成的低效率、高成本，實現(xiàn)信息共享和功能復用，充分先進技術方法、多源信息，進一步提升農村水利水電信息化管理能力。在水利部農村水利水電司的指導下，水利部信息中心按照“需求牽引、應用至上、數(shù)字賦能、提升能力”的總體要求[5]，利用先進、安全、可靠的技術手段開展系統(tǒng)整合改造工作，將農村水利、全國農村水電統(tǒng)計的信息管理系統(tǒng)及長江經(jīng)濟帶小水電清理整改工作管理平臺納入整合范圍，通過拆分、融合、重構，打造統(tǒng)一的全國農村水利水電信息管理系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)總體設計

由于原有系統(tǒng)開發(fā)時間久遠，受制于當時技術條件和能力，缺乏系統(tǒng)性的頂層設計，特別是對于農村水電系統(tǒng)功能、業(yè)務流程和數(shù)據(jù)管理沒有明確統(tǒng)一框架，導致信息數(shù)據(jù)質量低、共享互聯(lián)程度低、應用深度不夠等一系列問題。

因此，全新設計的全國農村水利水電信息管理系統(tǒng)（以下簡稱農水信息系統(tǒng)），農水信息系統(tǒng)總體架構如圖 1 所示。

圖1 全國農村水利水電信息管理系統(tǒng)總體架構

農水信息系統(tǒng)采用了以下 6 個層級為主體，并以標準規(guī)劃與安全、運維與質量 2 個保障體系為支撐的“6 + 2”層次體系設計：

1）環(huán)境層。指在服務器、網(wǎng)絡、存儲資源及終端設備基礎之上搭建的水利云平臺[6]，具備了存儲、計算、交換、備份等功能。

2）數(shù)據(jù)層。用于存儲農村水利水電各項業(yè)務信息，包括內部獲取及外部交換獲得的各類數(shù)據(jù)。

3）支撐層。以現(xiàn)有的水利部應用支撐平臺為依托，使用統(tǒng)一用戶、單點登錄、短信服務、服務管理平臺實現(xiàn)對應用層的功能支撐。

4）應用層。根據(jù)原有系統(tǒng)的各類功能進行部分遷移、重開發(fā)，通過模塊化配置實現(xiàn)灌區(qū)管理、泵站機井管理、農村供水、基層水利服務機構、農民用水合作組織、農村水電、一張圖、大屏展示、用戶行為分析、系統(tǒng)管理等各項業(yè)務應用。

5）展現(xiàn)層。承擔著應用層與用戶層交互的重要任務，通過 Web 端、移動端等多種方式將農村水利水電各項功能展示給用戶，實現(xiàn)業(yè)務化應用。

6）用戶層。包括水利部、流域、省、地（市）、縣及水利工程單位用戶。

2 關鍵技術方法

農水信息系統(tǒng)的整合改造，在軟件功能方面主要采用了微服務技術和應用優(yōu)化重組，在硬件及軟件運行環(huán)境方面采用了全新環(huán)境。

2.1 微服務技術

系統(tǒng)采用面向微服務體系架構，首先將原有系統(tǒng)的業(yè)務按照灌區(qū)、泵站、機井、農村供水工程、基層水利服務機構、農民用水合作組織、農村水電站等對象進行歸納整合，最后按照前后端分離的模式，以業(yè)務應用最小化為原則，將農村水利、全國農村水電統(tǒng)計的信息系統(tǒng)和長江經(jīng)濟帶小水電清理整改工作管理平臺 3 個系統(tǒng)，拆分為灌區(qū)管理微服務、泵站、機井管理、農村供水、基層水利服務機構、農民用水合作組織、農村水電和系統(tǒng)管理 8 個業(yè)務群，在此基礎上進行微服務拆分，最終形成 7 個微服務和 1 個互聯(lián)互通接口的服務體系。微服務拆分具體如圖 2 所示。

圖2 農村水利水電業(yè)務微服務拆分

2.2 應用優(yōu)化重組

在充分調研業(yè)務需求的基礎上，對原有功能進行了優(yōu)化重組，共完成應用改造 22 項、應用提升 15 項、整合應用 2 項：利用 GIS 空間分析、多維數(shù)據(jù)聯(lián)動分析等技術，增加農村供水、農村水電和灌區(qū)管理 3 類業(yè)務的數(shù)字大屏，一張圖，增加集中供水工程現(xiàn)狀、行業(yè)概況等專題應用，考慮到實際業(yè)務需要開發(fā)了移動端應用并實現(xiàn)與桌面端的互聯(lián)互通、功能復用和信息共享，增加了用戶行為、權限、審核流程配置等功能性應用模塊，整合農村水電基本資料和業(yè)務管理應用。優(yōu)化重組后的農村水利水電業(yè)務系統(tǒng)如圖 3 所示。

圖3 農村水利水電業(yè)務應用優(yōu)化重組

2.3 分布式部署與全新替代

農水信息系統(tǒng)采用了前后端分離的部署技術，利用全新軟硬件進行替代，其中：環(huán)境層采用水利云平臺、華為服務器、麒麟 V10 操作系統(tǒng)；數(shù)據(jù)層方面選擇了具備空間信息存儲功能、分布式部署的瀚高數(shù)據(jù)庫，華為 NAS 存儲服務和 Redis 內存數(shù)據(jù)庫；支撐層平臺統(tǒng)一采用水利部應用支撐平臺[7]，支持安全、身份認證等；應用層前端采用 Vue 架構和 HTML5 技術，容器平臺采用 Linux 容器虛擬技術 Docker 和集群管理平臺 Kubernetes，中間件采用 Tongweb 組件并結合常用多種 UI 插件，展現(xiàn)層全面支持奇安信、火狐等主流瀏覽器。

3 系統(tǒng)功能特點

此次整合改造借助新技術、新環(huán)境實現(xiàn)了農村水利水電業(yè)務功能和服務的提檔升級，數(shù)字大屏、農村水利一張圖等 5 個方面是此次整合改造的特點和亮點。

3.1 數(shù)字大屏

為全面、直觀掌握農村水利水電業(yè)務的整體情況，按照模塊化設計思路定制開發(fā)數(shù)字大屏功能，全面展示各項工程業(yè)務信息，如圖 4 所示。除中間位置的地圖顯示區(qū)外，其他區(qū)域可由用戶按照特定需要進行配置，包括數(shù)字大屏各個模塊的位置、顯示與否等均可自定義。

圖4 農村水利水電數(shù)字展示

3.2 農水一張圖

實現(xiàn)農村水利水電工程全部上圖，支持按行政區(qū)劃、空間位置、統(tǒng)計年份等條件檢索，能夠展示工程關鍵業(yè)務參數(shù)、屬性信息，結合全國水利一張圖河流、湖泊和流域等基礎要素，為農村水利水電業(yè)務管理提供地理信息服務，如圖 5 所示。

圖5 農村水利水電一張圖

3.3 多源信息匯集

充分融合來自其他不同系統(tǒng)的業(yè)務信息，包括水利部監(jiān)督舉報平臺 12314 關于農村飲水安全相關問題、水利部水情會商系統(tǒng)的土壤墑情實時監(jiān)測、氣象會商系統(tǒng)中的未來數(shù)值降雨預報等信息，為后面的智慧化模擬和精準化決策奠定了數(shù)據(jù)基礎。

3.4 業(yè)務輔助工具

考慮到日常業(yè)務工作需要，提供文檔庫、任務進度提醒、消息通知和模板報告等工作輔助工具，用戶可根據(jù)具體任務進度情況，設置短信、郵件提醒方式和頻次，通過系統(tǒng)進行任務分發(fā)和管理、定制常用的工作文檔模板，對系統(tǒng)內部數(shù)據(jù)進行抽取和加工，自動生成報告，顯著提升工作效率和水平。

3.5 權限角色管理

考慮到不同用戶層級對系統(tǒng)功能的需求不同，按照水利部、省、市、縣和工程管理單位 5 層對用戶進行分級，每一級別用戶根據(jù)具體工作需要賦予相應的角色權限，能夠對本級及下一級的用戶進行管理，這種自上而下的用戶體系極大減輕系統(tǒng)運維的工作量，能夠更為精準地對用戶角色進行管理，操作靈活便捷，有力保障了農水信息系統(tǒng)高效運轉。

4 結語

整合后的全國農村水利水電信息管理系統(tǒng)將農村供水、水電和灌區(qū)等多項業(yè)務集中管理，充分利用微服務、空間地理信息、分布式存儲等主流技術手段，實現(xiàn)信息線上匯集和統(tǒng)計分析，避免了分散式開發(fā)造成的用戶、業(yè)務和數(shù)據(jù)不一致情況，能夠根據(jù)需求實現(xiàn)個性化定制，進一步提升了業(yè)務管理效率和水平。此次改造也是農水水電業(yè)務智慧化發(fā)展的堅實一步，為了避免重建輕管造成系統(tǒng)資源浪費，今后要在實際工作中不斷迎合新任務、新需求，不斷升級完善，充分發(fā)揮好系統(tǒng)功能，才能實現(xiàn)由數(shù)字化到網(wǎng)絡化最終向智能化的終極目標。