溫少林，楊菲菲，胡 陽，潘云鵬

（南京市三汊河河口閘管理處，江蘇 南京 210036）

0 引言

南京地處江河下游，中上游11個省市、面積176萬km2范圍內降雨產生的洪水都要從南京通過，是一個典型的“洪水走廊”。同時，南京320萬畝耕地中，45%的耕地分布在沿江沿河兩岸，地勢低洼，易發(fā)生嚴重內澇；55%耕地分布在丘陵山區(qū)，地勢較高，容易發(fā)生旱災。此外，南京降雨分布十分不勻，豐水年降雨量高達1621 mm，枯水年只有448 mm，汛期降雨量占全年降雨量的65%[1]，汛期中梅雨明顯，梅期經常發(fā)生連降暴雨、大暴雨，極易出現內澇；出梅以后，又經常出現長時間晴熱高溫天氣，極易形成旱災。因此，防汛抗旱是關系到區(qū)域經濟可持續(xù)發(fā)展、和諧社會建設的重要因素，也是南京市水務局管理全市涉水事務，保障民生安全的首要職責。

南京市水務局掛牌成立之前，南京市防辦與城區(qū)防辦業(yè)務應用相互獨立，信息資源不能互通，業(yè)務不能協同辦理，而且原先的2個系統(tǒng)建設年代久遠，功能也不夠完善，運行反應遲緩且經常死機，已不能滿足目前的工作需要。南京市水務局掛牌成立后，在確立了“一龍管水、團結治水、合力興水”的嶄新格局下，為進一步發(fā)揮信息技術對水利現代化管理的支撐作用，構建一個科學化、智能化、現代化的防汛防旱綜合信息系統(tǒng)，實現全市防汛業(yè)務統(tǒng)一指揮調度與決策已迫在眉睫。

1 系統(tǒng)構架

為能實現與省級防汛防旱決策支持系統(tǒng)資源與信息共享，南京市防汛防旱綜合信息系統(tǒng)構建遵循“兩臺一庫”（兩個平臺一個數據庫）技術框架，基于南京市政府信息中心提供的云計算運行環(huán)境、采用面向服務的體系架構，結合大數據、移動互聯網等先進技術對各項內容進行建設。

總體框架分為4層，從上至下分別是：業(yè)務應用層、應用支撐層、數據層和數據采集層?？蚣軋D1如下。

其中，業(yè)務應用層是以水務管理的實際需求為導向，建立防汛防旱管理、水資源管理、河長制管理、水利工程管理為一體的水務管理應用平臺。提供防汛防旱會商、防汛預警、洪水分析、預報調度、工程巡查、防汛物資管理、GIS三維融合、視頻監(jiān)視、信息查詢顯示和信息發(fā)布等人機交互服務，并可以與其他部門實現信息共享。

應用支撐層主要包括數據資源管理、應用服務管理和服務平臺監(jiān)控等內容。（1）數據資源管理主要是對各類系統(tǒng)資源進行的綜合管理，這些資源包括數據資源、通信資源、存儲資源等，它們可以被面向業(yè)務應用的服務組件所使用。（2）應用服務管理主要包含了與業(yè)務應用層緊密相關的各類服務，比如工作流、GIS平臺、智能表單等服務，這些服務可以由各類上層應用直接使用，服務的功能粒度較大，上層應用可以對這些服務做簡單的組合來滿足自身的需求。（3）服務平臺監(jiān)控包括日志管理、平臺運行狀態(tài)監(jiān)控、應用系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控、服務運行狀態(tài)監(jiān)控、用戶狀態(tài)監(jiān)控等功能。這些監(jiān)控功能對系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行起到保障作用。

圖1 防汛防旱綜合信息系統(tǒng)總體框架

數據層包括數據匯集和數據庫，數據匯集有水情匯集、工情匯集、旱情匯集、災情匯集等；數據庫有實時水雨情數據庫、工情數據庫、水利工程基礎數據庫、預警規(guī)則庫、模型庫、防汛綜合庫、歷史險情庫，以及應用系統(tǒng)產生的業(yè)務數據匯集及存儲。數據庫的維護管理如下圖2所示。

數據采集層主要負責下級部門或監(jiān)測點的數據采集。下級部門主要包括城區(qū)防辦、市水文局、市供水處和河道管理處等單位。采集的數據有工程主要信息、水雨情、災情、旱情，險情和視頻數據等信息。

整個防汛防旱綜合信息系統(tǒng)是南京“智慧水務”的重要組成部分，系統(tǒng)所有數據全部匯集接入“智慧水務”管理系統(tǒng)平臺，并在平臺頁面設置入口登錄。

圖2 數據庫維護管理

2 技術應用

信息系統(tǒng)建設是充分利用現有的運行環(huán)境，以實現最大程度資源整合共享，在技術路線的選擇上，采用了面向對象編程技術思想及當前業(yè)界主流的開發(fā)技術，系統(tǒng)采用Java開發(fā)，數據庫采用Oracle數據庫，GIS開發(fā)平臺選擇ArcGIS 10.5軟件作為GIS底圖管理和服務服務發(fā)布平臺，東方通Tong Integrator-ESB V5用于不同數據源之間的數據同步共享；同時利用現有的服務器及新購置的服務器，以及Vmware虛擬化軟件，構建大數據運行計算環(huán)境，為洪水分析、大數據分析提供運行支撐。滿足跨平臺、多終端的要求[2]。

（1）整個業(yè)務系統(tǒng)的體系結構采用一個統(tǒng)一的集成開發(fā)框架，保證業(yè)務應用平臺的完整性，能夠對所有軟硬件之間進行有效、穩(wěn)定、安全的集成?？傮w采用B/S（瀏覽器/服務器）模式，用戶使用瀏覽器能夠完成所有操作。系統(tǒng)功能圍繞南京市水務局防汛防旱需要及本次建設內容，采用面向服務的SOA架構體系，便于軟件功能模塊的獨立開發(fā)和關聯整合。

（2）前端 javascript框架采用jQuery、require.js，采用AMD模塊化開發(fā)模式，形成系統(tǒng)前端整體的框架結構，便于后期js文件的管理和系統(tǒng)的維護。頁面展現能夠支持IE10以上版本以及當前主流瀏覽器。

（3）PC端的業(yè)務應用系統(tǒng)采用基于HTML5 CSS、JavaScript的web開發(fā)方式，它提供開發(fā)人員創(chuàng)建企業(yè)級Web應用程序所需的服務。系統(tǒng)支持多種數據庫及其數據抽取、清洗、裝載，如SQL Oracle、Access、MySQL等數據庫。

（4）移動端業(yè)務應用采用android、IOS原生開發(fā)結合html形式開發(fā)，服務端使用JAVA開發(fā)，后端使用Tomcat作為服務發(fā)布，結合GIS電子地圖技術，并合理設置有效的權限控制級別。

（5）系統(tǒng)能夠提供相關業(yè)務功能的接口服務，支持WebService的引入，并在此基礎上預留服務接口，保證系統(tǒng)的高內聚低耦合，便于與后期新增信息化系統(tǒng)的兼容對接。

（6）為了提高系統(tǒng)的復用性，在系統(tǒng)架構上，將各架構層實現組件化開發(fā)，組件功能對外開放統(tǒng)一的API和Service接口，組件內部程序的邏輯相對獨立，修改程序時不影響其他組件的調用。

3 功能設計

結合南京市水務局防汛防旱業(yè)務的實際需要，綜合信息系統(tǒng)設計為2種終端版本：計算機終端和移動終端。計算機端防汛防旱綜合信息系統(tǒng)人機交互界面的應用功能設計成兩大模塊：綜合信息顯示模塊和業(yè)務管理模塊。

綜合信息顯示模塊主要包括：氣象信息、水雨情、旱情、工情、工程信息、統(tǒng)計分析、視頻監(jiān)視和決策調度。詳細功能設計如下表1所示。

業(yè)務管理模塊包括：工程巡查管理，協調辦公管理和智能維護管理。詳細功能設計如下表2所示。

當前，移動終端和移動通信的迅猛發(fā)展也為水務信息化提供了另一種便捷而有效的工具。本系統(tǒng)還分別設計了移動APP版本和微信版本，包含了計算機端綜合信息系統(tǒng)的主要功能，并偏重于防汛防旱主要信息數據的查詢和日常主要業(yè)務的管理。

4 安全保障

表1 綜合信息功能設計

表2 業(yè)務管理功能設計

安全性對信息系統(tǒng)的正常運行尤為重要，南京市水務局防汛防旱綜合信息系統(tǒng)主要從以下幾個方面保障系統(tǒng)的安全運行。

（1）內外網隔離

整套信息系統(tǒng)在南京市水務局內網和外網各部署一套，內網提供全面的各類信息服務，外網為市、區(qū)、縣各級防汛管理人員提供基礎的信息服務，兩套服務器之間采用雙向網閘進行數據安全防護。

（2）身份驗證

身份驗證是權限控制的基礎。SSO提供了對客戶和服務方雙向身份的驗證，采用SSL握手協議與Kerberos身份認證協議相結合的方式或PKI認證方式[3]。

（3）集中的權限控制

集中的權限控制實現基于角色的權限管理。對用戶的訪問權限進行控制，設置每個功能的授權訪問用戶，用戶只能訪問自己權限范圍內的功能模塊。

（4）數據保密和數據完整性

可根據用戶需求選用多種密碼算法，以防止網上傳輸的數據被修改、刪除、插入、替換或重發(fā)，保證合法用戶接收和使用數據的真實性。

（5）完整的審計和日志

通過SSO用戶必須從唯一的入口以單一的身份登錄，使用應用系統(tǒng)，并進行集中審計記錄?；谟脩羯矸?，可以準確地記錄用戶對資源訪問的詳細情況，為抗否認性提供依據，實現完善的審計服務和管理[4]。

（6）系統(tǒng)運行狀況監(jiān)控

對信息系統(tǒng)運行狀況進行監(jiān)控，當某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障或問題時，能夠給出相應的信息提示。

通過以上措施的綜合應用，有效保障了防汛防旱綜合信息系統(tǒng)的安全運行。

5 結語

根據南京市發(fā)改委2014年擬定的發(fā)展目標，南京將在2020年建成國內一流的智慧城市，成為國內智慧城市建設的引領者。屆時，電力、燃氣、交通、水務等公用基礎設施的智能化水平得到大幅提升，而涉及水務管理現代化和智能化的“智慧水務”是其中重要的一環(huán)，防汛防旱綜合信息系統(tǒng)是“智慧水務”重要的組成部分。整套系統(tǒng)涵蓋了南京水務防汛防旱的方面，并能與氣象、環(huán)保和交通等其他部門實現信息實時共享，為南京市水務局防汛防旱的決策指揮提供了技術保障。隨著4G移動通信、大數據、云計算、物聯網等先進信息技術在信息系統(tǒng)中的成熟應用，為“智慧水務”的實現提供了有力的支撐。

[1]南京市水務局 . 防汛防旱概況[Z] . 2017.

[2]談娟娟，卞晶晶，閆先銅，等 . 南京市水務局防汛防旱指揮信息系統(tǒng)設計說明書[Z] . 2017 .

[3]賈元元 . 水利工程信息化管理的應用研究[J] . 水利科技與經濟，2012，18（7） ：38-39 .

[4]陳子丹 . 水利信息化工作中若干問題的探討[J] . 水利信息化 . 2012 (2) ：1-4 .