張 璇，汪 妮，張 勵，周荔楠，黃泳華

（西安理工大學水利水電學院，陜西 西安 710048）

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區(qū)域計劃用水業(yè)務(wù)化管理的主題服務(wù)及應(yīng)用案例

張 璇，汪 妮，張 勵，周荔楠，黃泳華

（西安理工大學水利水電學院，陜西 西安 710048）

摘 要：為解決傳統(tǒng)計劃用水管理在實際應(yīng)用中存在的核定復雜，過程繁瑣，缺乏通用性、可操作性，且不易推廣等問題，以綜合集成平臺為支撐，以區(qū)域計劃用水業(yè)務(wù)化管理為主題，以知識圖可視化的方式描述區(qū)域計劃用水業(yè)務(wù)流程，運用組件技術(shù)將方法組件化，構(gòu)建區(qū)域計劃用水管理系統(tǒng)，實現(xiàn)不同時間尺度下的計劃用水方案制定。并以陜西省為實例進行應(yīng)用，結(jié)果表明，區(qū)域計劃用水管理系統(tǒng)具有易操作和動態(tài)性強、易拓展的優(yōu)點，可為各級水行政主管部門制定用水計劃、實現(xiàn)水量調(diào)配決策提供技術(shù)支持，且易于推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：區(qū)域；計劃用水；業(yè)務(wù)化管理；主題服務(wù)；知識圖；組件；綜合集成

0 引言

計劃用水管理是實現(xiàn)用水總量控制與節(jié)水管理的重要手段，是全面落實最嚴格水資源管理制度的突破口[1]。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，對計劃用水業(yè)務(wù)的要求越來越高，區(qū)域計劃用水管理成為水資源管理和優(yōu)化配置的基礎(chǔ)。《中華人民共和國水法》第 47 條明確規(guī)定：“縣級以上地方人民政府發(fā)展計劃主管部門會同同級水行政主管部門，根據(jù)用水定額、經(jīng)濟技術(shù)條件以及水量分配方案確定的可供本行政區(qū)域使用的水量，制定年度用水計劃，對本行政區(qū)域內(nèi)的年度用水實行總量控制”[2]。區(qū)域計劃用水管理主要包括確定可供本級行政區(qū)域使用的水量，核定、調(diào)整及向其所轄各行政區(qū)域下達年度用水計劃指標等管理工作[3]。

傳統(tǒng)計劃用水的管理方式和手段主要集中在數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和報表上，由水行政主管部門制定出紙質(zhì)化的用水計劃，但是計劃用水涉及的問題十分復雜，數(shù)據(jù)量巨大，傳統(tǒng)的管理手段落后，效率低下，用水計劃核定復雜、過程繁瑣，實際應(yīng)用中局限性很大，已經(jīng)不適應(yīng)信息化社會的需要；現(xiàn)有的計劃用水管理系統(tǒng)大多不適宜大規(guī)模應(yīng)用，通用性較差[4]，且系統(tǒng)功能單一，可擴展性差[5]，難以適應(yīng)發(fā)展變化。當前最嚴格水資源管理的新形勢對計劃用水管理提出了更高要求，必須使計劃用水業(yè)務(wù)管理由“靜態(tài)管理”向“動態(tài)管理”轉(zhuǎn)變，充分發(fā)揮信息化的作用，建立水資源現(xiàn)代化管理系統(tǒng)，高效、簡單、直觀地為決策者提供輔助決策支持。

針對存在的問題，基于綜合集成平臺，在面向服務(wù)的體系架構(gòu)（SOA）下，以區(qū)域計劃用水業(yè)務(wù)化管理為主題，將計劃用水管理業(yè)務(wù)組件化，采用Web Service 技術(shù)將計劃用水業(yè)務(wù)封裝成標準的組件，采用知識圖可視化的方式描述計劃用水業(yè)務(wù)流程，建立區(qū)域計劃用水管理系統(tǒng)，并以陜西省為例進行應(yīng)用，為各級水行政主管部門制定用水計劃提供參考與技術(shù)支持。

1 區(qū)域計劃用水主題業(yè)務(wù)化分析

區(qū)域計劃用水管理的工作內(nèi)容大概分為用水計劃的建議、核定、下達、調(diào)整等管理工作。各省、地市、縣（區(qū)）水行政主管部門主要負責確定可供本行政區(qū)域使用的水量，制定各自區(qū)域的年度用水計劃，并按照一定原則對用水戶的用水計劃進行核定、下達、調(diào)整等[6]。區(qū)域計劃用水主題業(yè)務(wù)化，即將區(qū)域計劃用水服務(wù)要求提取出來，通過流程圖（知識圖）描述出主題業(yè)務(wù)，用組件方式實現(xiàn)流程中每個節(jié)點的信息來源與處理，最終形成響應(yīng)業(yè)務(wù)的個性化主題服務(wù)。

以陜西省為例，具體介紹區(qū)域計劃用水管理業(yè)務(wù)流程。陜西省主要取水水源分為地表、地下 2 部分，地表水源分為渭河、漢江、黃河干流 3 部分。要確定陜西省初始用水計劃，需先確定這 4 部分的水量調(diào)度或用水計劃。渭河、漢江年度水量調(diào)度計劃是根據(jù)年度用水計劃、上年實際用水、流域年取水量制定的。陜西省初始用水計劃由渭河、漢江水量調(diào)度計劃，上報的地下水用水計劃及下發(fā)的黃河干流調(diào)度計劃相加所得。得到陜西省年度初始用水計劃后，根據(jù)下發(fā)的紅線考核指標對超計劃水量進行調(diào)整，使各地市用水總量在紅線水量之下，并對各流域及地下水調(diào)度計劃進行相應(yīng)的核定，最終形成陜西省年度核定用水計劃。陜西省月核定用水計劃制定過程與年計劃類似，區(qū)別在于考核標準為每個月的計劃考核指標。區(qū)域年度核定用水計劃業(yè)務(wù)流程圖如圖 1 所示。

圖 1 區(qū)域年度計劃用水業(yè)務(wù)流程圖

2 區(qū)域計劃用水業(yè)務(wù)化管理實現(xiàn)技術(shù)與組織流程

2.1 實現(xiàn)技術(shù)

由于傳統(tǒng)計劃用水管理方式在實際應(yīng)用中存在著數(shù)據(jù)量大、管理過程復雜等問題，因此在應(yīng)用方面缺乏通用性、可操作性，而根據(jù) SL 538—2011《水利信息處理平臺技術(shù)規(guī)定》設(shè)計和建設(shè)的知識可視化綜合集成支持平臺[4]，能夠為計劃用水業(yè)務(wù)化管理提供有效的技術(shù)支撐和工作平臺。綜合集成平臺與傳統(tǒng)平臺不同之處在于沒有具體業(yè)務(wù)功能[7]，這是由于綜合集成平臺體系框架是基于面向服務(wù)的體系架構(gòu)設(shè)計的，所有的業(yè)務(wù)應(yīng)用都是以知識圖、組件的方式通過 SOA 和 Web Service 技術(shù)被實現(xiàn)的。采用 SOA 體系[8]可有效提高組件的重復利用率及靈活性，能使用戶避開繁瑣的代碼，僅需制定相關(guān)業(yè)務(wù)組件便可組織業(yè)務(wù)應(yīng)用。Web Service 是配合實現(xiàn) SOA 技術(shù)的集合[9]，能實現(xiàn)不同系統(tǒng)間的相互調(diào)用，實現(xiàn)基于 Web 無縫集成的目標[7]。

區(qū)域計劃用水管理系統(tǒng)以綜合集成平臺作為環(huán)境支撐，以數(shù)據(jù)庫作為基本信息支撐，輔以友好的人機交互界面，可有效實現(xiàn)年、月計劃用水管理功能，并以應(yīng)用主題、知識圖、業(yè)務(wù)組件的形式快速搭建形成。

2.2 組織流程

基于綜合集成平臺的區(qū)域計劃用水管理系統(tǒng)組織流程如下：

1）業(yè)務(wù)主題的擬定。區(qū)域計劃用水管理系統(tǒng)以區(qū)域計劃用水業(yè)務(wù)化管理為主題，按時間尺度分為年、月計劃用水管理 2 部分。

2）知識圖技術(shù)的實現(xiàn)。本應(yīng)用根據(jù)計劃用水業(yè)務(wù)流程搭建知識圖總體框架，這樣運用知識圖可視化的方式，既可以清晰地描述水行政主管部門制定計劃用水的業(yè)務(wù)流程，還可根據(jù)不同的區(qū)域適時地修改知識圖，例如當水源發(fā)生變化時，只需增加或刪除相應(yīng)節(jié)點及連接線，即可形成新的計劃用水業(yè)務(wù)化管理知識圖，適應(yīng)區(qū)域的變化，增加實用性。

3）組件的合理劃分、開發(fā)及組件庫的建立。本應(yīng)用按業(yè)務(wù)流程劃分組件，劃分后的核心組件主要包括各流域水量調(diào)度計劃、區(qū)域初始用水計劃、區(qū)域超計劃水量調(diào)整、各流域水量調(diào)度計劃核定、區(qū)域核定用水計劃等組件。各流域水量調(diào)度計劃組件包括年度（月）用水計劃、上年（月）實際用水、流域年（月）取水量組件等。

組件劃分完后，運用 Java 語言進行組件的開發(fā)，然后運用 eclipse 軟件中的 Axis2 Service Archiver插件將代碼進行組件的封裝，并在 AXIS 的管理頁面上傳打包好的服務(wù)文件，注冊到 UDDI 中心形成用于計劃用水管理的 Web 服務(wù)[10]，建立計劃用水管理組件庫。組件庫的主要任務(wù)是對外提供組件，需要什么組件，用戶只要從組件庫“取”即可[11]。

4）組件的定制與知識圖的鏈接。組件庫建立完成后，根據(jù)知識圖在組件庫中定制相關(guān)組件，添加在知識圖相應(yīng)的節(jié)點上，使節(jié)點與服務(wù)相關(guān)聯(lián)后即可進行應(yīng)用。

3 區(qū)域計劃用水業(yè)務(wù)化管理實例

以綜合集成平臺為技術(shù)支撐，構(gòu)建的陜西省計劃用水管理系統(tǒng)包括陜西省年、月計劃用水管理系統(tǒng) 2 個子系統(tǒng)，主要包括陜西省初始用水計劃制定、超計劃水量調(diào)整，以及陜西省核定用水計劃制定及信息數(shù)據(jù)的查看等功能。渭河、漢江水量調(diào)度計劃根據(jù)用水計劃、實際用水量及用水指標制定；渭河用水計劃及實際用水量都分為行政區(qū)（不包含省屬灌區(qū)）及省屬灌區(qū)用水 2 部分；超計劃水量調(diào)整分為省年度超計劃水量調(diào)整，以及渭河和漢江水量調(diào)度、黃河干流調(diào)度、地下水用水的計劃核定等部分。

陜西省年計劃用水管理系統(tǒng)應(yīng)用界面如圖 2a所示，圖中所有圖標都是節(jié)點，鐘表為時間選擇節(jié)點，帶箭頭的連接線代表數(shù)據(jù)的流向。在此狀態(tài)下可實現(xiàn)用水計劃制定、水量調(diào)整，以及結(jié)果、信息數(shù)據(jù)的查看等業(yè)務(wù)功能，例如點擊省年度初始用水計劃，可查看制定的初始用水計劃結(jié)果。圖 2b 所示為知識圖繪制及應(yīng)用構(gòu)建界面，各節(jié)點之間由帶有方向性的連接線相連，鏈接的方向代表了節(jié)點間數(shù)據(jù)流向。每個節(jié)點下面都添加了相應(yīng)的服務(wù)組件進行業(yè)務(wù)的應(yīng)用，根據(jù)需要可把知識圖中的部分計算節(jié)點、數(shù)據(jù)流向線進行隱藏，應(yīng)用狀態(tài)下將不顯示相應(yīng)節(jié)點。

圖 2 陜西省年計劃用水管理系統(tǒng)主界面

水量分配過程需要人為的參與決策，依靠已有的運行調(diào)度策略和專家經(jīng)驗作定性的邏輯推理。陜西省計劃用水管理系統(tǒng)可對超計劃水量進行實時調(diào)整，調(diào)整后其核定用水計劃結(jié)果也會隨之發(fā)生相應(yīng)的變化，方便靈活，極大地減少了計算量。圖 3a上部為陜西省年度超計劃水量調(diào)整界面，最右側(cè)超紅線水量一欄顏色加深的區(qū)域說明已經(jīng)超過考核紅線，可通過調(diào)整超紅線地市對應(yīng)水源的水量，使水量值在紅線水量之下，例如咸陽市超紅線水量為10 826.8 萬m3，則可調(diào)整咸陽市對應(yīng)的渭河及地下水的水量，使水量合計小于紅線水量，如將咸陽市渭河水量調(diào)整為 60 068.7 萬m3，調(diào)整后的水量界面如圖 3b 上部所示。對超計劃水量進行調(diào)整后，需對相應(yīng)的各流域及地下水超計劃水量進行核定，圖 3a 下部為渭河流域水量調(diào)度計劃核定界面，可根據(jù)陜西省年度超計劃水量調(diào)整情況對咸陽市逐月水量進行調(diào)整，使水量合計小于或等于控制水量，調(diào)整后的核定界面如圖 3b 下部所示。最終形成的陜西省年度用水核定計劃如圖 4 下部所示。

陜西省月計劃用水管理系統(tǒng)所實現(xiàn)的功能及業(yè)務(wù)流程與年計劃用水管理系統(tǒng)類似，區(qū)別在于月超計劃水量調(diào)整是以生成的年核定用水計劃中各個月的計劃水量作為計劃考核指標進行調(diào)整的，且以旬為單位進行計算，最終得到省月核定用水計劃。

4 結(jié)語

針對傳統(tǒng)水資源計劃用水管理存在的可操作性差、難以實現(xiàn)水量調(diào)整、無法適應(yīng)變化等問題，利用信息化手段，基于綜合集成平臺，采用知識圖可視化方法描述區(qū)域計劃用水業(yè)務(wù)化管理流程，采用知識圖、組件及可視化工具快速搭建區(qū)域計劃用水管理系統(tǒng)，提高計劃用水管理的靈活性和可操作性；通過對知識圖、組件的靈活快速修改，提高區(qū)域計劃用水管理系統(tǒng)的可拓展性，使得系統(tǒng)具有較強的適應(yīng)發(fā)展變化的能力。

實例研究及應(yīng)用結(jié)果表明，基于綜合集成平臺的區(qū)域計劃用水管理系統(tǒng)具有以下特點：

1）通過主題服務(wù)能夠制定出年、月 2 種時間尺度下的計劃用水，對各級水行政主管部門制定計劃用水提供參考，具有指導意義。

2）區(qū)域用水業(yè)務(wù)化管理系統(tǒng)與水資源管理考核相結(jié)合，以紅線指標為參考依據(jù)，能夠促進考核對水資源管理工作約束作用的發(fā)揮。

3）業(yè)務(wù)化管理系統(tǒng)動態(tài)性強，以組件，SOA， Web Service 等技術(shù)為實現(xiàn)手段，時間尺度變化靈活，且對于不同的區(qū)域，計劃用水管理流程都是類似的，只需要更改知識圖上部分節(jié)點與組件，即可搭建適合該區(qū)域的計劃用水管理系統(tǒng)，靈活搭建，快速修改，提高了系統(tǒng)的重用度，避免了低水平重復開發(fā)，縮短了開發(fā)周期，提高了開發(fā)效率。

4）業(yè)務(wù)化管理系統(tǒng)易操作，具有較好的通用性和可操作性，按照年、月不同時間尺度進行計劃用水業(yè)務(wù)化管理，中間的每一個模塊都可看到相應(yīng)的計算結(jié)果，過程可視可信，特別是可視化的人機交互管理界面可對超計劃水量進行實時調(diào)整，易于操作，便于推廣應(yīng)用。

目前雖然作了一些探索和研究，但依然有待改進，如可在進行計劃用水方案制定時，在系統(tǒng)中增加能夠存儲和處理多個方案的功能，便于進行多個方案比較及評價。后續(xù)還需進一步開展研究進行完善，使其更具靈活性與實用性。

圖 4 陜西省年度用水計劃結(jié)果界面

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Theme Service and Application Case of Regional Water Using Planning Business Management

ZHANG Xuan, WANG Ni, ZHANG Li, ZHOU Linan, HUANG Yonghua
(Institute of Water Resources and Hydro-electric Engineering, Xi'an University of Technology, Xi'an 710048, China)

Abstract:In order to solve the problems such as difficulties in water verification, tedious process, lacking universality, operability and hamper in popularization in practical application of water using planning management, this paper structures the regional water using planning management system under different time-scales on the metasynthesis platform, with the subject of regional planning business management, visualized regional planning water use business process on the knowledge graph and componentized the method with component technology. Then the paper puts Shanxi province into use. Application shows that the system has the advantage of operability, dynamic and maneuverable, can provide technology support for departments of water administration at different levels to formulate water using planning scheme and water distribution and allocation and can be widely applied.

Key words:region; water using planning; business process management; theme service; knowledge map; component; comprehensive integration

中圖分類號：TV 213.4

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9405(2016)02-0012-06

收稿日期：2015-11-15

基金項目：國家自然科學基金項目（51209170）；陜西省科技攻關(guān)項目（2012-16）

作者簡介：張 璇（1991-） 女，陜西蒲城人，碩士研究生，主要從事水利信息化及水資源管理方面的研究。