田盛華，周 威，付大偉，鄧 偉

（江河瑞通科技集團(tuán)有限公司，100097，北京）

山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警云平臺設(shè)計(jì)及應(yīng)用

田盛華，周 威，付大偉，鄧 偉

（江河瑞通科技集團(tuán)有限公司，100097，北京）

山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警平臺是國家山洪災(zāi)害防治工作的重要非工程措施手段，經(jīng)過多年的建設(shè)完善，在山洪防治工作中發(fā)揮了極大的效益，有效地減少了山洪災(zāi)害帶來的損失及影響。在傳統(tǒng)技術(shù)模式應(yīng)用過程中，山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警平臺也存在著一些問題，如數(shù)據(jù)資源分散、數(shù)據(jù)質(zhì)量偏低、決策支撐能力不足、運(yùn)維管理困難等。隨著物聯(lián)網(wǎng)和云服務(wù)技術(shù)的逐步成熟，利用新技術(shù)手段提升原有系統(tǒng)功能，逐步提升山洪業(yè)務(wù)應(yīng)用效果，是山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警非工程措施建設(shè)的必要手段，以此實(shí)現(xiàn)山洪災(zāi)害防治精細(xì)化管理、精準(zhǔn)化應(yīng)用。

山洪災(zāi)害；云平臺；物聯(lián)網(wǎng)；定制化

我國許多地區(qū)山洪災(zāi)害頻發(fā)，由山洪引發(fā)的滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害帶來的損失巨大。國家對山洪災(zāi)害防御高度重視，堅(jiān)持“以防為主，防治結(jié)合”“以非工程措施為主，非工程措施與工程措施相結(jié)合”的原則，建成了覆蓋全國29個(gè)省（自治區(qū)、直轄市）、305個(gè)地市、2 058個(gè)縣的山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，山洪防治取得了初步成效。

由于系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)相對較早，各地信息化發(fā)展水平參差不齊，全國山洪災(zāi)害防治系統(tǒng)也存在著一些問題，如數(shù)據(jù)資源分散、數(shù)據(jù)質(zhì)量偏低、決策支撐能力不足、運(yùn)維管理困難等，導(dǎo)致山洪防治管理工作效率偏低，成本也較高。

隨著物聯(lián)網(wǎng)云技術(shù)的逐步成熟，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入也由以往的初步實(shí)現(xiàn)設(shè)備和系統(tǒng)對接階段，逐步轉(zhuǎn)向設(shè)備統(tǒng)一接入云端并在云端做應(yīng)用管理的階段，利用新技術(shù)解決傳統(tǒng)模式下的主要問題成為必然趨勢，也為山洪災(zāi)害云應(yīng)用提供了技術(shù)保障。為此，研究山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警云平臺應(yīng)用推廣，將為下一步省市縣山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用模式、數(shù)據(jù)共享管理模式、運(yùn)維管理模式提供新的技術(shù)思路。

一、建設(shè)目標(biāo)

結(jié)合現(xiàn)有山洪災(zāi)害防治體系，利用物聯(lián)網(wǎng)云技術(shù)實(shí)現(xiàn)山洪災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)集約集中管理，通過系統(tǒng)云服務(wù)應(yīng)用模式，減輕省級以下防汛部門軟硬件運(yùn)行維護(hù)的壓力，借助云計(jì)算能力，提高行業(yè)模型計(jì)算速度及范圍，擴(kuò)大山洪災(zāi)害防御信息服務(wù)范圍，提升平臺公眾服務(wù)能力。

二、建設(shè)方案

1.總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警云平臺總體框架設(shè)計(jì)將考慮按照“一張智能感知網(wǎng)、一個(gè)云中心平臺、一套安全保障管理”的總體思路，結(jié)合云技術(shù)架構(gòu)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，如圖1所示。

一是數(shù)據(jù)源層。山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警云平臺數(shù)據(jù)源將考慮融入測站監(jiān)測數(shù)據(jù)、視頻圖像數(shù)據(jù)、已有歷史山洪數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)、山洪相關(guān)文檔數(shù)據(jù)、水文氣象同步數(shù)據(jù)及輿情抓取數(shù)據(jù)，形成山洪多源異構(gòu)數(shù)據(jù)源。

二是IAAS層。通過硬件資源配置，利用虛擬化技術(shù)手段，搭建山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警云平臺基礎(chǔ)云環(huán)境，實(shí)現(xiàn)資源管理的云化及異地云備份。

三是PAAS層。實(shí)現(xiàn)山洪數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入及大數(shù)據(jù)規(guī)則存儲，提供云計(jì)算分析引擎、模型庫平臺支撐，并充分利用已有的基礎(chǔ)中間件及GIS平臺，構(gòu)建山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警云支撐應(yīng)用。

圖1 總體架構(gòu)圖

四是SAAS層。在滿足山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警基本業(yè)務(wù)應(yīng)用基礎(chǔ)上，提供可定制化的基于模型應(yīng)用的山洪業(yè)務(wù)分析，以及山洪移動業(yè)務(wù)應(yīng)用。

五是終端用戶。山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警云平臺終端用戶主要包括省級防辦、市級防辦、縣級防辦及社會公眾等。

2.數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入模式

目前全國各省山洪災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)大多由測站采集傳輸?shù)娇h級防辦數(shù)據(jù)庫，由縣級防辦同步到水情分中心，由水情分中心同步到省水文數(shù)據(jù)中心，再由省水文數(shù)據(jù)中心同步到省防辦數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)傳輸過程涉及多個(gè)節(jié)點(diǎn)，在傳輸環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題的概率很大。

為減少過程節(jié)點(diǎn)，提高傳輸質(zhì)量，可采用新的物聯(lián)網(wǎng)總線技術(shù)，通過兼容各家設(shè)備傳輸協(xié)議，將各省區(qū)縣監(jiān)測站點(diǎn)統(tǒng)一接入到省防辦數(shù)據(jù)庫，由省防辦通過數(shù)據(jù)交換共享下發(fā)給各區(qū)縣，實(shí)現(xiàn)山洪災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)集約集中管理。

3.云平臺建設(shè)

（1）IAAS 層建設(shè)

山洪云平臺IAAS層建設(shè)可選擇兩種不同模式建設(shè)：一種模式是省廳信息中心利用已有計(jì)算資源設(shè)備及存儲設(shè)備（現(xiàn)有資源不足時(shí)需補(bǔ)充設(shè)備），通過虛擬化手段實(shí)現(xiàn)山洪云基礎(chǔ)環(huán)境搭建，同時(shí)在異地建設(shè)數(shù)據(jù)備份中心，保障數(shù)據(jù)安全，省市縣三級業(yè)務(wù)應(yīng)用可通過水利專網(wǎng)訪問；另一種模式是通過租賃公有云方式獲取基礎(chǔ)云環(huán)境，在公有云環(huán)境下搭建省市縣三級業(yè)務(wù)應(yīng)用，此種模式各級業(yè)務(wù)應(yīng)用需要通過互聯(lián)網(wǎng)訪問。

（2）PAAS 層建設(shè)

山洪云平臺PAAS層建設(shè)主要是為山洪業(yè)務(wù)應(yīng)用提供大數(shù)據(jù)混合存儲、數(shù)據(jù)服務(wù)、基礎(chǔ)應(yīng)用支撐，模型應(yīng)用支撐、云計(jì)算引擎支撐等內(nèi)容，構(gòu)建多租戶應(yīng)用架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)租戶之間數(shù)據(jù)隔離；建設(shè)云計(jì)算及模型應(yīng)用分析引擎，為平臺的業(yè)務(wù)應(yīng)用提供分析計(jì)算的支撐服務(wù)，通過設(shè)定引擎啟動的接口，實(shí)現(xiàn)引擎的啟用，同時(shí)與本地GIS平臺實(shí)現(xiàn)無縫對接，通過二維GIS及三維GIS平臺滿足山洪災(zāi)害“一張圖”應(yīng)用支撐。

（3）SAAS 層建設(shè)

山洪云平臺SAAS層建設(shè)將利用云平臺靈活擴(kuò)展能力實(shí)現(xiàn)山洪業(yè)務(wù)定制化應(yīng)用，滿足省市縣及鄉(xiāng)鎮(zhèn)功能延伸定制化需求，實(shí)現(xiàn)已建業(yè)務(wù)功能優(yōu)化整合，避免重復(fù)開發(fā)，保障系統(tǒng)應(yīng)用簡潔實(shí)用，同時(shí)融入專業(yè)模型云計(jì)算，提升預(yù)報(bào)預(yù)警能力，結(jié)合動態(tài)臨界雨量，實(shí)現(xiàn)山洪災(zāi)害精準(zhǔn)預(yù)警，針對性發(fā)布，逐步提升移動端和微信公眾信息服務(wù)，進(jìn)一步增強(qiáng)各級用戶的山洪災(zāi)害決策指揮能力，達(dá)到山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警精細(xì)化、智能化管理應(yīng)用。

三、應(yīng)用效果展望

1.集約管理，減少運(yùn)行維護(hù)壓力

縣級防辦信息化專業(yè)人才相對缺乏，造成現(xiàn)有縣級平臺的軟硬件運(yùn)維負(fù)擔(dān)較大，在近年實(shí)際工作中，不乏因管理不善造成監(jiān)測預(yù)警不及時(shí)的問題出現(xiàn)，利用云平臺技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在云中心統(tǒng)一應(yīng)用的集約化管理，市縣級用戶無須再增加軟硬件設(shè)備及運(yùn)行維護(hù)管理，只需通過網(wǎng)絡(luò)訪問云端即可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用。

2.統(tǒng)一接入，提高數(shù)據(jù)入庫質(zhì)量

利用物聯(lián)網(wǎng)總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)山洪數(shù)據(jù)從前端采集設(shè)備統(tǒng)一接入到云端，在云端統(tǒng)一進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控，針對異常數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)提醒，逐步改善數(shù)據(jù)入庫后其質(zhì)量無人問津的現(xiàn)狀，同時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入云端后減少了數(shù)據(jù)交換節(jié)點(diǎn)，解決了數(shù)據(jù)應(yīng)用交換節(jié)點(diǎn)過多導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失及數(shù)據(jù)不一致等問題。

3.專業(yè)模型，提升業(yè)務(wù)應(yīng)用能力

基于模型云計(jì)算的技術(shù)應(yīng)用，提升山洪預(yù)測預(yù)報(bào)能力，延長預(yù)警預(yù)見期，同時(shí)充分利用山洪災(zāi)害調(diào)查評價(jià)成果數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)預(yù)警影響分析，逐步提升精準(zhǔn)預(yù)警和精準(zhǔn)發(fā)布能力，為用戶提供真正有價(jià)值的業(yè)務(wù)應(yīng)用支撐。

四、小 結(jié)

山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警云平臺設(shè)計(jì)為山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警應(yīng)用提供了新的思維方式，建設(shè)山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警云平臺，將有效解決傳統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用模式產(chǎn)生的一系列問題，保障山洪災(zāi)害非工程措施與工程措施有效結(jié)合，全面提升山洪防治整體能力，減輕各級運(yùn)維管理負(fù)擔(dān)。山洪云平臺的設(shè)計(jì)融入了物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動應(yīng)用等新技術(shù)手段，平臺架構(gòu)設(shè)計(jì)采用了最新的云平臺架構(gòu)，從而保障了山洪平臺技術(shù)的先進(jìn)性。

[1]涂勇，等.山洪災(zāi)害數(shù)據(jù)共享問題初探[J].中國防汛抗旱，2014（4）.

[2]何秉順，黃先龍，郭良.我國山洪災(zāi)害防治路線與核心建設(shè)內(nèi)容[J].山洪災(zāi)害防治，2012（5）．

Design of cloud platform for mountain flood disaster monitoring and early-warning and its utilization

//Tian Shenghua,Zhou Wei,Fu Dawei,Deng Wei

Platform for mountain flood disaster monitoring and warning is one of key non-structural measures for flood prevention in China.After years of improvement,the platform has played a significant role and effectively reduced losses and negative effect of the disaster.In the process of application of this traditional technical model,we found some problems,such as large scale of data sources and low quality of data,and lacking of decision support capacity as well as funds for operation and maintenance.Along with mature of technologies of internet of things and cloud platform service,it is necessary to apply these to upgrade the system and make beneficial use of the platform,so as to realize precise and accurate application of technology for disaster reduction.

mountain flood disaster;cloud platform;internet of things;customization

TV87+TP39

B

1000-1123（2017）19-0063-02

2017-09-20

田盛華，總經(jīng)理。

責(zé)任編輯 軒 瑋