信息化是當今世界發(fā)展的大趨勢，中國正處在信息化快速發(fā)展的歷史進程之中，以云計算、物聯(lián)網、大數(shù)據、智慧城市、互聯(lián)網+為代表的新技術新業(yè)態(tài)迅速興起，不斷推動全世界、各行業(yè)發(fā)生深刻變革。河南水利歷來高度重視信息化的規(guī)劃和建設工作，建成了省、市、縣三級互聯(lián)互通的計算機網絡系統(tǒng)和山洪災害監(jiān)測預警信息管理系統(tǒng)、水雨情遙測系統(tǒng)、遠程視頻監(jiān)控等應用系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)建設分散，采用多種技術架構開發(fā)而成，技術標準不統(tǒng)一，缺乏有效集成，不能實現(xiàn)互聯(lián)互通和資源共享，數(shù)據資源復用度不夠，造成了一定程度的資源浪費。

一、水利數(shù)據資源管理現(xiàn)狀及存在問題

1.數(shù)據存儲分散、安全性低、利用率不足

通過前期的水利信息化建設，初步構建了河南水利數(shù)據存儲系統(tǒng)，但各類業(yè)務數(shù)據資源分散存儲在不同業(yè)務部門，尚未建立統(tǒng)一的信息存儲、管理和交換平臺；數(shù)據割據現(xiàn)象嚴重、數(shù)據庫之間互連互通不足，數(shù)據共享、交互效率比較低，數(shù)據安全保護管理手段落后。

2.缺乏統(tǒng)一標準體系，各部門之間數(shù)據資源交換各異

由于缺乏統(tǒng)一的數(shù)據共享交換標準，雖然目前河南省防辦與水文、氣象等部門實現(xiàn)了數(shù)據交換，但數(shù)據格式、交換工具、交換方法不統(tǒng)一，且沒有數(shù)據交換過程的跟蹤監(jiān)控，存在著數(shù)據格式不統(tǒng)一、數(shù)據內容不統(tǒng)一等問題，無法為相應業(yè)務應用系統(tǒng)提供數(shù)據支撐。

3.缺乏統(tǒng)一的應用服務平臺，業(yè)務應用系統(tǒng)整合困難

近年來，水利信息化部門提出了“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一開發(fā)、統(tǒng)一使用”的信息化建設原則，但在實際實施過程中，仍然面臨新的問題與挑戰(zhàn)，首當其沖的是沒有一個統(tǒng)一的應用服務平臺，使得業(yè)務系統(tǒng)建設各自為政，已建、在建乃至將建的各業(yè)務系統(tǒng)缺乏統(tǒng)一的技術架構，沒有統(tǒng)一的數(shù)據訪問及接口規(guī)范，難以實現(xiàn)數(shù)據和軟硬件資源的有效共享。

二、水利數(shù)據交換共享平臺設計

1.水利數(shù)據交換共享平臺總體技術架構

水利數(shù)據交換共享平臺依據云平臺特點，依托河南省水利信息專網，采用東方通數(shù)據交換軟件為中間數(shù)據傳輸通道、交換平臺服務總線為核心的分布式系統(tǒng)架構，開發(fā)元數(shù)據管理系統(tǒng)、數(shù)據資源目錄及數(shù)據交換管理系統(tǒng)，通過水利信息專網實現(xiàn)省水文局雨水情數(shù)據庫、省水利信息中心視頻圖像監(jiān)測數(shù)據庫、省防辦山洪調查評價數(shù)據、洪水風險圖數(shù)據、省氣象局氣象數(shù)據庫之間的對接，并在此基礎上實現(xiàn)向省應急辦數(shù)據庫推送數(shù)據，數(shù)據共享交換平臺總體技術架構如圖1所示。

圖1 數(shù)據共享交換平臺總體技術架構圖

圖2 數(shù)據交換共享服務平臺設計圖

水利數(shù)據交換共享服務平臺以面向服務體系結構（SOA）為框架，以服務總線技術（ESB）為基礎，采取松散藕合方式構建。平臺提供跨平臺數(shù)據交換服務，對數(shù)據轉換和傳輸過程實現(xiàn)集中統(tǒng)一控制和規(guī)范管理，同時保持各業(yè)務系統(tǒng)的獨立性。

元數(shù)據管理系統(tǒng)用于對數(shù)據交換前置數(shù)據庫和防辦現(xiàn)有數(shù)據庫進行元數(shù)據管理，實現(xiàn)數(shù)據的溯源管理，并對業(yè)務應用提供穩(wěn)定的數(shù)據支撐。

數(shù)據交換共享總線是數(shù)據神經系統(tǒng)的重要組成部分，它主要承擔適配功能、服務注冊、數(shù)據檢查和安全保障功能，連接網絡中的各種數(shù)據源和服務對象，以中間件的形式向各種服務對象提供XML等數(shù)據服務。

數(shù)據的共享交換是基于交換平臺服務總線來實現(xiàn)的，節(jié)點服務器之間不允許直接通信，減少數(shù)據庫的訪問壓力，增強了數(shù)據共享交換的安全性。

2.數(shù)據交換方式

目前河南水利數(shù)據主要面臨4種不同類型的交換需求，分別是原有系統(tǒng)的數(shù)據交換、新建核心業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據交換、新建非核心業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據交換、與外部系統(tǒng)的數(shù)據交換。

（1）原有系統(tǒng)的數(shù)據交換

采取平滑升級至非中心交換方式（直接交換）。由手工或點對點交換方式平滑升級到利用交換平臺來進行數(shù)據交換，以解決其交換效率低、時效性差等問題，提高其交換效率和質量。同時，保留其數(shù)據格式，不作標準化轉換，以保證原有系統(tǒng)的正常運行。

（2）新建核心業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據交換

采取中心交換方式。當河南水利數(shù)據中心交換庫建成之后，通過數(shù)據交換平臺向新建核心業(yè)務系統(tǒng)提供其所需共享的數(shù)據，同時新建核心業(yè)務系統(tǒng)中的數(shù)據也向河南水利數(shù)據中心交換庫提供其可共享的數(shù)據，形成中心數(shù)據庫與新建核心業(yè)務系統(tǒng)間的數(shù)據共享和交換，確保數(shù)據唯一、準確、規(guī)范。

（3）新建非核心業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據交換

采取非中心交換方式（直接交換）。不經過河南水利數(shù)據中心交換數(shù)據庫，而是利用數(shù)據交換平臺進行直接交換，以保證數(shù)據交換的效率和質量。

（4）與外部系統(tǒng)的數(shù)據交換

采取前置交換方式。因無法直接訪問外單位數(shù)據庫，則利用數(shù)據交換平臺數(shù)據訪問封裝成Web服務，部署在安全區(qū)的前置機上，以此訪問其它單位基于Web服務接口的數(shù)據交換系統(tǒng)，獲取或提供相關數(shù)據。

3.數(shù)據交換范圍

河南省水利數(shù)據交換共享服務平臺通過水利寬帶計算機網絡上聯(lián)水利部、黃河水利委員會、海河水利委員會、長江水利委員會和淮河水利委員會；下聯(lián)省水利信息中心、省水科院和全省18個市水利局、14個市水文局、10座大型水庫、4個大型水管單位以及134個縣（市、區(qū)）水利部門等；通過光纖專線實現(xiàn)省防汛抗旱指揮辦公室與省應急辦、省氣象局、省國土資源廳進行數(shù)據交換。

4.信息交換數(shù)據分類

以JMS、Web服務等形式對功能層各項功能進行封裝后提供服務，主要包括文件交換服務和數(shù)據庫交換服務等。文件交換服務接受文件交換請求，將文件交換到指定位置。數(shù)據庫交換服務接受數(shù)據庫交換請求，將數(shù)據庫中的數(shù)據交換到指定的數(shù)據庫中。

交換的信息主要包括實時雨水情數(shù)據、實時工情數(shù)據、山洪災害預警信息、氣象共享數(shù)據、國土共享數(shù)據、地理信息數(shù)據、遙感影像數(shù)據、墑情監(jiān)測數(shù)據、洪澇災情數(shù)據、三維空間信息數(shù)據等。

5.水利數(shù)據交換共享服務平臺詳細設計

水利數(shù)據交換共享服務平臺采用多點交換、集中管理的軟件架構。交換節(jié)點的數(shù)據交換共享采用發(fā)布訂閱的模式。

如圖2所示，在數(shù)據交換共享服務平臺中，主要包括兩大功能模塊：管理中心、交換節(jié)點。

（1）管理中心

管理中心包含統(tǒng)一配置管理和統(tǒng)一監(jiān)控管理兩個子模塊。

①統(tǒng)一配置管理

統(tǒng)一配置管理提供交換基礎信息配置，交換業(yè)務配置及系統(tǒng)管理，所有的交換基礎信息例如交換節(jié)點、交換通道、交換拓撲、數(shù)據發(fā)布、數(shù)據訂閱等都在此模塊統(tǒng)一配置管理。

②統(tǒng)一監(jiān)控管理

包含交換環(huán)境監(jiān)控、交換業(yè)務數(shù)據監(jiān)控，通過監(jiān)控管理模塊，用戶能更好的監(jiān)控整個交換環(huán)境和數(shù)據交換的情況。

（2）交換節(jié)點

交換節(jié)點提供從交換數(shù)據庫采集數(shù)據、數(shù)據處理、傳輸、入目標庫等整個交換環(huán)節(jié)的處理能力。

交換節(jié)點可分為前置交換和數(shù)據傳輸兩個模塊。

①前置交換

包括數(shù)據抽取、流程觸發(fā)，數(shù)據處理等模塊，這里主要包含了不同的數(shù)據抽取模式、觸發(fā)模式及數(shù)據處理等。

②數(shù)據傳輸

數(shù)據傳輸鏈接，可根據業(yè)務需要配置為長鏈接和短鏈接，同時支持斷點續(xù)傳，加密，壓縮，對數(shù)據安全可靠傳輸提供有力的支持。

在一個中心節(jié)點，多個交換節(jié)點的數(shù)據交換共享平臺中，中心節(jié)點包含了一個管理中心和一個邏輯節(jié)點；交換節(jié)點由于不需要管理功能，所以不必部署管理中心。

管理中心是一個B/S 管理監(jiān)控服務，提供平臺的配置管理以及監(jiān)控功能，所有的交換配置、管理及監(jiān)控都可以通過此服務完成。

交換節(jié)點底層通過TI 和TLQ 來實現(xiàn)數(shù)據交換；完成了對本地業(yè)務數(shù)據庫的數(shù)據抽取、加工轉換及打包等工作，打包后的數(shù)據通過各個節(jié)點上的消息中間件（TLQ）完成可靠、完整、安全的傳輸。

由于中心節(jié)點在數(shù)據共享交換平臺系統(tǒng)中比較關鍵，同時各交換節(jié)點的數(shù)據匯總到中心的數(shù)據量比較大，為保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，對中心節(jié)點做雙機熱備是個不錯的方案。

（3）數(shù)據交換共享服務平臺應用

河南水利數(shù)據交換共享服務平臺，以省水利廳為管理中心，省水文局、水利信息中心、省氣象局、省應急辦為交換節(jié)點。平臺的建成，解決了水情中心雨水情數(shù)據、省水利信息中心視頻圖像數(shù)據、山洪調查評價、洪水風險圖數(shù)據、氣象局氣象數(shù)據、省應急辦數(shù)據之間的文件、數(shù)據交換問題，提高了水利數(shù)據安全和利用效率，初步制定了數(shù)據共享交換標準，管理中心和各交換節(jié)點協(xié)同運行，為河南水利省、市、縣三級信息化業(yè)務開展提供了堅實的數(shù)據支撐。

省水利廳管理中心，接收各交換節(jié)點傳輸上來的數(shù)據，整理后寫入數(shù)據中心，并監(jiān)控管理各交換節(jié)點的運行情況。

省水情中心雨水情數(shù)據—交換節(jié)點，定時向管理中心同步雨水情的增量數(shù)據及修改的基礎數(shù)據。

省水利信息中心視頻圖像數(shù)據—交換節(jié)點，定時向管理中心同步信息中心視頻圖像的增量數(shù)據及修改的基礎數(shù)據。

山洪調查評價、洪水風險圖數(shù)據—交換節(jié)點，定時向管理中心同步山洪調查評價、洪水風險圖的增量數(shù)據及修改的基礎數(shù)據。

省氣象局氣象數(shù)據—交換節(jié)點，定時向管理中心解析、同步省氣象局氣象共享的氣象數(shù)據及修改的基礎數(shù)據。

省應急辦數(shù)據—交換節(jié)點，定時向管理中心同步省應急辦數(shù)據的增量數(shù)據及修改的基礎數(shù)據。

三、結語

通過河南水利數(shù)據共享交換服務平臺建設，有效提升了防洪抗旱、水資源管理等水利數(shù)據的集約管理水平，擴大了水利數(shù)據服務的范圍和對象，減輕了基層系統(tǒng)運行維護壓力，為相關水利業(yè)務應用系統(tǒng)的整合提供了支撐環(huán)境，初步建立了水利業(yè)務相關數(shù)據和設備接口標準，為今后智慧水利信息化建設工作的持續(xù)開展和完善積累了經驗■