豆喜朋

(河南省水利勘測有限公司，河南 鄭州 450003)

0 引言

當(dāng)前我國水資源面臨的形勢十分嚴(yán)峻，水污染嚴(yán)重、水生態(tài)環(huán)境惡化、水資源短缺等問題日益突出，已成為制約經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸。全面推行河長制是落實綠色發(fā)展理念、推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的內(nèi)在要求，是解決我國復(fù)雜水問題、維護(hù)河湖健康生命的有效舉措，是完善水治理體系、保障國家水安全的制度創(chuàng)新。

然而河長制是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及上下游、左右岸、不同行政區(qū)域和行業(yè)。在推行河長制的過程中，出現(xiàn)了一些問題：(1)河長制信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重，其主要表現(xiàn)在河湖相關(guān)信息大多數(shù)分散在省、市、縣三級與各個相關(guān)部門之間，造成信息無法共享與整合，致使數(shù)據(jù)分散，難以發(fā)揮大數(shù)據(jù)分析功能，無法支撐領(lǐng)導(dǎo)的輔助決策；(2)各級河長管理缺乏抓手及幫手，其主要表現(xiàn)在雖有基于網(wǎng)絡(luò)的劃分，但基層河長的巡河工作難以考核，以及基層河長發(fā)現(xiàn)問題后無法聯(lián)動解決，且各級上報、處理機(jī)制不暢通；(3)基層河長發(fā)現(xiàn)問題無法及時處理，其主要表現(xiàn)在基層河長容易漏報、瞞報或者上報不及時，河長無法及時掌握河湖環(huán)境的突發(fā)問題，而且并沒有業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)，出現(xiàn)問題時無法有效執(zhí)行。故而，河長制推行過程中迫切需要一種新的方式來系統(tǒng)解決上述問題。

隨著GIS技術(shù)、計算機(jī)等技術(shù)的日益成熟，其強大的空間信息管理和分析能力為河長制信息管理提供了有力的保障，河長制管理工作也因此進(jìn)入了一個新的信息化、數(shù)字化、定量化階段。高效統(tǒng)一的信息管理不僅通過節(jié)省大量人力物力提高了工作效率，避免信息孤島加大信息共享，而且GIS強大的空間數(shù)據(jù)分析能力使得問題處置、應(yīng)急響應(yīng)等工作更具科學(xué)性。同時也是對“智慧城市”建設(shè)的支持、補充和完善。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)基于SOA的規(guī)劃體系，從全局的角度審視與信息化相關(guān)的業(yè)務(wù)、信息、技術(shù)和應(yīng)用間的相互作用關(guān)系以及這種關(guān)系對業(yè)務(wù)流程和功能的影響。該架構(gòu)對突破河長制信息化建設(shè)過程中長期存在的瓶頸，諸如信息孤島、適應(yīng)需求能力差、重復(fù)建設(shè)、應(yīng)用周期長等問題提供了有效的解決手段。

開發(fā)模型基于構(gòu)件的開發(fā)模型，利用模塊化方法將整個系統(tǒng)模塊化，并在一定構(gòu)件模型的支持下復(fù)用構(gòu)件庫中的構(gòu)件，通過優(yōu)化組合構(gòu)造應(yīng)用系統(tǒng)。基于構(gòu)件的開發(fā)方法使軟件開發(fā)不再一切從頭開發(fā)，開發(fā)的過程就是構(gòu)件組裝的過程，維護(hù)的過程就是構(gòu)件升級、替換和擴(kuò)充的過程。其優(yōu)點是構(gòu)件組裝形成了軟件的復(fù)用，提高了軟件開發(fā)的效率，允許多個項目同時開發(fā)，降低了費用，提高了可維護(hù)性，可實現(xiàn)分步提交軟件產(chǎn)品。

1.1 總體設(shè)計

河長制應(yīng)用平臺基于政務(wù)混合云網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，采用面向服務(wù)的軟件設(shè)計思想，通過梳理河道網(wǎng)格化管理思想，整合現(xiàn)有各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為各級河長、辦公室人員、執(zhí)法人員、社會公眾提供多層次、多維度的立體式河長制信息管理平臺。從下到上劃分為感知層、解析層、數(shù)據(jù)層、組件層、服務(wù)層、展示層、應(yīng)用層共七層，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 平臺架構(gòu)圖

1.2 數(shù)據(jù)流程

數(shù)據(jù)是實現(xiàn)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)和核心，河長制應(yīng)用平臺所需基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于已建監(jiān)測感知體系，充分利用省水利廳及河長制相關(guān)廳局單位已有的各類信息化資源為系統(tǒng)服務(wù)。數(shù)據(jù)流程如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)流程圖

1.3 業(yè)務(wù)流程

河長制應(yīng)用平臺的用戶主要有四類，涵蓋各級河長、河長制管理辦公室、各級巡查人員及社會公眾。

各級巡查人員現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)問題，可現(xiàn)場處理，也可將問題上報至河長制信息管理系統(tǒng)，由后臺管理人員派遣任務(wù)至處置部門，處置部門處理完畢后返回后臺管理人員，將處理情況并同步通知巡查人員，由巡查人員檢查處理結(jié)果，形成業(yè)務(wù)流程閉環(huán)。

社會公眾發(fā)現(xiàn)問題后上報至河長制信息應(yīng)用平臺，由后臺管理人員派遣任務(wù)至處置部門，處置部門處理完畢后返回后臺管理人員，將處理情況并同步通知巡查人員，由巡查人員檢查是否處理，處理完畢后向社會公眾發(fā)布，形成業(yè)務(wù)流程閉環(huán)。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 平臺網(wǎng)絡(luò)傳輸體系建設(shè)

對于河長制應(yīng)用平臺，最主要的就是安全、速度和穩(wěn)定。信息化平臺越來越成熟，數(shù)據(jù)的重要性也不言而喻，需要具備對數(shù)據(jù)安全方面有針對性的解決辦法，從而既保證了數(shù)據(jù)的安全，也要在安全的基礎(chǔ)上解決訪問速度和調(diào)取速度的問題；同時應(yīng)盡量減少重復(fù)投資避免浪費，以租用運行商電路、光纖資源為主，盡可能避免自建，兼顧網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)充原則。

基于以上實際需求和原則，使用混合云模式，采用公有云+本地機(jī)房的混合云模式，由于是門戶網(wǎng)站，不可避免的會涉及一些敏感數(shù)據(jù)信息，這類信息放到本地的機(jī)房相對來說更加安全，公有云的主要作用是做用戶的請求處理，而本地的機(jī)房主要是存放重要信息，公有云和本地機(jī)房之間使用VPN通道和專線雙線互通，并且做好自動切換，在任何一種線路出現(xiàn)問題的時候能夠及時地切換，避免業(yè)務(wù)中斷，詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 混合云網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

公有云客戶通過訪問到SLB(負(fù)載均衡)，智能分發(fā)到云服務(wù)器，云服務(wù)器會根據(jù)請求來調(diào)用相應(yīng)的存儲。其中云服務(wù)器的主要作用是放置前端的引用層，也就是網(wǎng)站程序，存儲是保存核心數(shù)據(jù)等，二者通過內(nèi)網(wǎng)訪問，內(nèi)部傳輸速度是萬兆接口，幾乎不存在網(wǎng)絡(luò)延時。同時，云服務(wù)器無限平行擴(kuò)展，當(dāng)訪問量增加到一定數(shù)額時，可以在負(fù)載均衡下繼續(xù)增加來處理請求，可以解決高并發(fā)和單點故障問題。

2.2 綜合信息高性能存儲與管理

通過構(gòu)建高效的時空動態(tài)模型數(shù)據(jù)庫，研究數(shù)據(jù)模型的高性能存儲和快速檢索方法，實現(xiàn)多源、多尺度、多質(zhì)量數(shù)據(jù)的綜合集成與管理。主要內(nèi)容包括：(1)綜合數(shù)據(jù)的高性能存儲與動態(tài)更新，針對河長制應(yīng)用平臺綜合信息的海量性和時空動態(tài)變化特性，研究數(shù)據(jù)的高性能存儲技術(shù)，以適應(yīng)高性能環(huán)境下可擴(kuò)展并行計算及應(yīng)用的需要。在顧及數(shù)據(jù)模型對各種數(shù)據(jù)通用性的基礎(chǔ)上，設(shè)計適用于地理實體數(shù)據(jù)的時空數(shù)據(jù)模型，有效地組織、管理和完善時態(tài)數(shù)據(jù)的屬性、空間和時間信息；(2)綜合數(shù)據(jù)模型的快速檢索方法，針對河長制海量數(shù)據(jù)在幾何、紋理等方面存在的相似性，研究數(shù)據(jù)的快速檢索技術(shù)，以滿足數(shù)據(jù)的綜合使用需求。具體技術(shù)內(nèi)容有數(shù)據(jù)模型的幾何相似性度量方法；數(shù)據(jù)的底層視覺特征提??；知識引導(dǎo)下的數(shù)據(jù)模型檢索技術(shù)。

3 系統(tǒng)功能模塊及部署

3.1 系統(tǒng)功能模塊

河長制信息管理應(yīng)用平臺建設(shè)以兩辦“意見”為基礎(chǔ)，結(jié)合實施辦法，充分利用現(xiàn)有水利信息化資源，采用云計算和虛擬化技術(shù)，可視化地再現(xiàn)河長制各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，建立個人電腦、移動平板、手機(jī)等多端應(yīng)用的集約化、信息化綜合管理平臺。該系統(tǒng)實現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、涉河湖工程、水域岸線管理、水質(zhì)監(jiān)測等信息化、數(shù)字化管理，可綜合展現(xiàn)涉河湖基礎(chǔ)信息、實時斷面水質(zhì)、河湖保護(hù)管理突出問題等信息，同時集工作即時通訊、河長工作平臺、日常巡查、巡河信息管理、責(zé)任落實督辦、投訴處理追查、監(jiān)督考核評價、情況通報、責(zé)任落實等功能，有效實現(xiàn)各級河湖動態(tài)化管理，確保水環(huán)境治理效果說得清、看得明。河長制信息管理應(yīng)用平臺建設(shè)方案組成如圖4。

圖4 河長制信息管理應(yīng)用平臺組成

系統(tǒng)主要包括：信息綜合查詢、綜合展現(xiàn)、污染源監(jiān)管、河湖巡檢、統(tǒng)計分析、應(yīng)急處置、業(yè)務(wù)受理、數(shù)據(jù)管理、專題管理、考核管理、公眾監(jiān)督、系統(tǒng)管理等功能，面向各級河長、工作人員、公眾三類用戶分別提供電腦、PAD、手機(jī)等三種終端訪問。

各級河長版: 支持PAD、電腦、大屏等方式訪問，多維度展現(xiàn)各類專題分析圖表，實現(xiàn)對河長制相關(guān)工作管理監(jiān)督；工作人員版: 工作人員版軟件分為手機(jī)版和電腦版，主要提供日常巡查管理、日常工作管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、事件上報核實、任務(wù)處理等功能；公眾版:公眾版手機(jī)應(yīng)用軟件提供事件上報、信息獲取、互動參與、公眾監(jiān)督等功能。社會公眾也可通過微信、電話、短信、網(wǎng)站等其它方式參與。

3.2 系統(tǒng)部署

河長制信息管理應(yīng)用平臺采用省、市、縣三級部署，省級平臺針對省級河長所負(fù)責(zé)相關(guān)工作，為省級河長制管理服務(wù)，并可對其他各級河長制信息管理平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)匯聚、統(tǒng)計、分析等；其他各級平臺針對本級河長制管理相關(guān)業(yè)務(wù)，并與上級系統(tǒng)實現(xiàn)互聯(lián)互通。

各級平臺建設(shè)整合已建信息采集系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)保證“一數(shù)一源”，實現(xiàn)河長制各級平臺數(shù)據(jù)互通，方便與外部門數(shù)據(jù)對接交換，最終實現(xiàn)全河道信息的綜合管理及面向社會公眾提供信息化服務(wù)。

4 結(jié)束語

平臺綜合運用計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，通過建設(shè)信息化管理應(yīng)用平臺賦能河長制日常管理工作，河長制信息管理平臺是河長制建設(shè)重要組成部分，更是智慧水利建設(shè)與水安全保障的主要保障措施。通過建立“一河一檔”實現(xiàn)了對“河”信息的準(zhǔn)確掌握，能夠全面了解河湖現(xiàn)狀；通過“一河一策”，實現(xiàn)了“長”對河流的全面管理，同時兼顧了工作方案制定、組織體系、制度實施和監(jiān)督考評等日常工作；同時結(jié)合河長制工作要求實際細(xì)化具體方案，對“制”的各項任務(wù)一一落實，具有較強的針對性和可操作性。