江蘇省防汛防旱會商系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

李春華，王紹勤，宋 煒，劉 燁，戚榮志，黃田田

（1. 江蘇省防汛防旱指揮部辦公室，江蘇 南京 210029；2. 河海大學計算機與信息學院，江蘇 南京 211100）

江蘇省防汛防旱會商系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

李春華1，王紹勤1，宋 煒1，劉 燁1，戚榮志2，黃田田2

（1. 江蘇省防汛防旱指揮部辦公室，江蘇 南京 210029；2. 河海大學計算機與信息學院，江蘇 南京 211100）

防汛防旱會商系統(tǒng)作為江蘇省防汛防旱指揮系統(tǒng)的重要組成部分，從防汛防旱業(yè)務需求出發(fā)，對現(xiàn)有系統(tǒng)進行功能梳理、集成和整合，以提高工作效率、實現(xiàn)資源共享。防汛防旱會商系統(tǒng)以水雨情信息、水利工程信息、實時工險情信息等功能模塊為依托，全面梳理并整合現(xiàn)有各類應用系統(tǒng)資源和數(shù)據(jù)資源；搭建統(tǒng)一的防汛業(yè)務應用支撐平臺，為各類應用資源的共享提供松耦合的服務總線解決方案；最終在 1 個（數(shù)據(jù)）中心、1 個（應用支撐）平臺、1 張（GIS）地圖上實現(xiàn)各類信息的綜合展現(xiàn)和應用的靈活調(diào)用。

防汛防旱；會商系統(tǒng)；GIS

0 引言

自國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)一期工程開始，經(jīng)過十多年的信息化建設，江蘇省防汛防旱指揮部辦公室已經(jīng)建設并投運了一批防汛防旱業(yè)務應用系統(tǒng)[1]，系統(tǒng)功能覆蓋實時水雨情、實時工情、險情、災情、氣象、衛(wèi)星云圖、防汛物資等各個方面。

但是從目前的建設與使用情況看，各防汛防旱業(yè)務應用系統(tǒng)仍存在很多問題，由于建設時間跨度大，早期信息化技術不成熟，沒有制定業(yè)務應用系統(tǒng)統(tǒng)一的技術架構方案等原因，各業(yè)務部門只能結合各自的業(yè)務應用目標，開發(fā)建設各自的應用軟件，沒有建成有效的信息資源共享技術支撐環(huán)境，阻礙了各部門信息資源的共享。各應用系統(tǒng)內(nèi)大多數(shù)數(shù)據(jù)庫與具體業(yè)務處理緊密綁定，服務目標單一；有些數(shù)據(jù)庫文檔不全，導致只能在有限范圍、人員中使用。

為此需要搭建靈活可擴展的防汛防旱會商系統(tǒng)，能夠在修改較小的情況下進行與其他防汛系統(tǒng)的集成與空間的移植，從而減少開發(fā)成本，提高開發(fā)效率，使得防汛收益最大化。

1 總體方案

利用 Web Service 技術[2]，基于 Java EE 平臺[3]，采用 B/S 體系[4]，基于數(shù)據(jù)和應用支撐 2 個平臺，以標準服務的形式調(diào)用平臺中的服務，以 GIS[5]為展示平臺，圍繞決策支持主題，按照業(yè)務應用的工作流程、應急預案和規(guī)則庫，基于江蘇省水利地理信息系統(tǒng)提供相關的實時水雨情、水利工程信息、實時工程信息、氣象信息、衛(wèi)星云圖、臺風路徑、水質(zhì)、防汛組織、防汛文件等信息查詢和可視化展示，以及災情信息、洪水預報成果、防汛物資的展現(xiàn)，實現(xiàn)水利要素查詢、檢索、定位，對水庫防洪決策提供輔助支持業(yè)務開展。通過應用支撐組件的功能開發(fā)，系統(tǒng)具有通用性的同時，還可進行定制，對信息的范圍、內(nèi)容能夠?qū)崿F(xiàn)自定義，從而適用于輔助決策支持系統(tǒng)的不同需求。

遵循設計思想，參照國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)二期工程中系統(tǒng)集成與整合總體框架的分層設計方法，防汛防旱會商系統(tǒng)總體框架[6]分為基礎設施層、數(shù)據(jù)平臺層、應用服務層和應用系統(tǒng)層 4 個層次，總體框架如圖 1 所示。

圖 1 系統(tǒng)總體框架

基礎設施是防汛防旱指揮系統(tǒng)所依托的軟硬件設施設備和產(chǎn)品，主要包括服務器、網(wǎng)絡、安全設施、系統(tǒng)軟件。基礎設施應嚴格遵守系統(tǒng)配置準則，保障資源有效集成。

數(shù)據(jù)平臺層是介于基礎設施層和應用服務層之間，為各類應用服務提供數(shù)據(jù)支持的平臺。通過數(shù)據(jù)平臺的建設，提供數(shù)據(jù)整合，整合實時水雨情、水利工程、實時工情、水旱災害、防汛物資、氣象數(shù)據(jù)、防汛輔助信息等基礎數(shù)據(jù)，為應用服務提供數(shù)據(jù)基礎，實現(xiàn)應用服務間的數(shù)據(jù)交換與共享。

應用服務層負責對服務進行管理，下接數(shù)據(jù)平臺層，上接應用系統(tǒng)層，主要完成業(yè)務邏輯與服務的流程管理。

應用系統(tǒng)層是具體的業(yè)務應用系統(tǒng)，將應用服務通過服務流組成應用系統(tǒng)對用戶展示，即防汛防旱指揮會商系統(tǒng)。

2 數(shù)據(jù)平臺層設計

數(shù)據(jù)平臺層由防汛防旱綜合數(shù)據(jù)庫組成，主要包括以下數(shù)據(jù)庫：

1）實時雨水情數(shù)據(jù)庫。主要存儲由報汛站測報的實時水雨情、水文特征及土壤墑情信息等。

2）水利工程基礎數(shù)據(jù)庫。水利工程數(shù)據(jù)庫內(nèi)容廣、數(shù)據(jù)量大，主要包括河流、水庫、堤防、海堤、蓄（滯）洪區(qū)、湖泊、圩區(qū)、水閘等 22 類工程基礎數(shù)據(jù)。

3）實時工情數(shù)據(jù)庫。存儲人工、移動或固定實時工情采集系統(tǒng)采集的實時工情信息，包括工程運行狀況和險情信息。其中工程運行狀況包括堤防（段）、水庫、蓄滯行洪區(qū)、水閘和治河工程運行狀況信息，工程險情信息包括決口、漫溢、管涌、陷坑、滑坡、裂縫等。

4）洪澇旱災情數(shù)據(jù)庫。包括洪澇災情、歷史洪澇災情、旱情等統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以及歷史旱情、抗旱基礎數(shù)據(jù)等。其中洪澇災情統(tǒng)計數(shù)據(jù)包括洪澇災害基本情況、農(nóng)林牧漁業(yè)和工業(yè)交通運輸業(yè)洪澇災害、水利設施洪澇災害、死亡人員基本情況、城市受淹情況統(tǒng)計表、抗洪搶險綜合情況統(tǒng)計；旱情統(tǒng)計數(shù)據(jù)包括農(nóng)業(yè)旱情動態(tài)、抗旱情況、旱災及抗旱效益，城市干旱缺水及水源情況、抗旱情況，干旱缺水城市供水水源基本情況。

5）氣象數(shù)據(jù)庫。主要存儲重要天氣實況、天氣預報、天氣快報、24 h 降雨、雨量自動站數(shù)據(jù)、國內(nèi)外數(shù)值預報、雷達圖等數(shù)據(jù)。

6）防汛物資數(shù)據(jù)庫。主要存儲防汛物資調(diào)配、統(tǒng)計上報及歷史統(tǒng)計等數(shù)據(jù)。

7）防汛輔助信息數(shù)據(jù)庫。主要存儲防汛組織、簡報、法規(guī)、知識及值班等數(shù)據(jù)。

3 應用服務層設計

應用服務層是介于數(shù)據(jù)平臺層和業(yè)務應用系統(tǒng)層之間，為各類業(yè)務應用提供服務支持的平臺，為上層業(yè)務應用系統(tǒng)提供各類基礎和支撐服務。上層業(yè)務應用系統(tǒng)調(diào)用平臺的各項服務架構各自的系統(tǒng)，并將自己的公共服務組裝提交給平臺提供公用和共享。應用支撐平臺的設計采用分層設計方法，將平臺內(nèi)部服務劃分為公共基礎和應用支撐服務 2 個層次。

3.1 公共基礎服務

公共基礎服務主要用于向其他服務或業(yè)務應用系統(tǒng)提供基礎服務，通常以提供 API 接口的形式供其他服務或業(yè)務應用系統(tǒng)調(diào)用，具體服務如下：

1）統(tǒng)一用戶管理服務。采用統(tǒng)一用戶管理模塊實現(xiàn)統(tǒng)一用戶管理和權限控制，管理所有的用戶和組織機構數(shù)據(jù)，并提供單點登錄功能，登錄進入平臺的用戶可以無需登錄的訪問接入平臺的應用系統(tǒng)。用于在平臺內(nèi)部完成統(tǒng)一的用戶、機構、應用系統(tǒng)等的信息管理，并且對外提供身份驗證、用戶信息查詢、機構信息查詢、應用系統(tǒng)與用戶信息對應等服務。

2）視頻服務。用來為其他服務提供視頻技術，包括視頻采集、視頻組設置、視頻傳輸和處理等，調(diào)用基礎設施的攝像頭與視頻設備，向其他服務發(fā)布視頻消息或產(chǎn)生視頻會商連接。

3）統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問服務。用于隔離業(yè)務應用系統(tǒng)與數(shù)據(jù)平臺，主要負責對數(shù)據(jù)庫訪問進行統(tǒng)一管理，配置連接方式與數(shù)據(jù)源信息、數(shù)據(jù)源網(wǎng)絡信息、登錄名與密碼及連接字符串等。通過該服務，各類服務與業(yè)務應用系統(tǒng)可以以統(tǒng)一的方式連接到需要的數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)操作。

4）統(tǒng)一數(shù)據(jù)查詢服務。在業(yè)務應用系統(tǒng)開發(fā)過程中經(jīng)常會涉及到復雜的和多表聯(lián)合的查詢，統(tǒng)一數(shù)據(jù)查詢服務為業(yè)務應用系統(tǒng)提供復雜數(shù)據(jù)查詢功能的運行和優(yōu)化框架，由應用系統(tǒng)提供具體查詢邏輯，由平臺將其發(fā)布為服務，并為其提供緩沖、預生成等功能以提高性能，同時該服務可以作為共享服務共享給其他應用系統(tǒng)使用。

5）短信服務。可以在緊急情形下將應急通知等信息傳遞出去，使信息最大程度傳遞給相關人員，其余服務調(diào)用該服務時，可進行短信的發(fā)送。

3.2 應用支撐服務

應用支撐服務主要用于向其他服務提供應用級支持，通常以數(shù)據(jù)共享與消息發(fā)送的形式傳遞數(shù)據(jù)，也有根據(jù)業(yè)務需要，提供 API 調(diào)用，具體服務內(nèi)容如下：

1）GIS 服務?；谌〗y(tǒng)一的 GIS 服務平臺，通過數(shù)據(jù)和功能服務接口調(diào)用的方式獲取水利“一張圖”框架數(shù)據(jù)和功能服務。同時，根據(jù)集成平臺建設的需求，在此基礎上做二次開發(fā)。主要功能包括：底圖、專題圖服務，在地圖中標注水利數(shù)據(jù)，查詢指定專題圖圖層指定空間范圍內(nèi)的實體信息，數(shù)據(jù)編輯，GIS 分析，圖層管理等。

2）報表服務。向其他服務提供報表操作功能，如報表模板配置、生成、統(tǒng)計與管理等。其他服務在調(diào)用該服務時，可根據(jù)需求修改報表的樣式，填寫生成表單的數(shù)據(jù)及進行報表存儲與打印。

3）數(shù)據(jù)分析服務。以數(shù)據(jù)倉庫、挖掘為基礎，結合業(yè)務應用系統(tǒng)，幫助有關部門加強業(yè)務信息的智能化管理，幫助企業(yè)獲得競爭優(yōu)勢的技術，主要有將企業(yè)數(shù)據(jù)用于決策支持和分析數(shù)據(jù) 2 部分作用。

4）數(shù)據(jù)展現(xiàn)服務。將其他服務或業(yè)務應用系統(tǒng)對外提供的數(shù)據(jù)結果在防汛防旱指揮會商系統(tǒng)中做展現(xiàn)，展現(xiàn)的形式為圖形、圖表或 GIS 地圖等。

5）等值線、過程線業(yè)務服務。根據(jù)水、雨情數(shù)據(jù)，基于 GIS 繪制降雨等值線，繪制水位、流量過程線。

4 功能設計

防汛防旱會商系統(tǒng)分為三級功能模塊，一級功能模塊為會商系統(tǒng)的主界面，在地圖上全景展示江蘇省重要的水利工程；二級功能模塊是基于江蘇省水利地理信息系統(tǒng)，提供相關的實時水雨情、水利工程、實時工情、氣象等信息的查詢和可視化展示，以及災情信息、防汛物資的展現(xiàn)；三級功能模塊是具體的展示和細化，對二級功能模塊各類別下的功能進行詳細的解釋和說明。系統(tǒng)功能模塊如表 1所示。

4.1 水雨情信息模塊

水雨情信息模塊可使防汛防旱決策會商人員準確了解各重要控制站水雨情信息情況，實現(xiàn)對水雨情實時查詢、對比分析等功能。水雨情實時信息查詢功能支持全省水情分布情況的查詢與展現(xiàn)，通過行政區(qū)域、流域等條件對顯示結果進行控制，并在GIS 地圖上對結果進行實時展現(xiàn)，通過地圖點選功能可在地圖上定位及查詢各個測站的詳細水雨情信息。水雨情信息模塊業(yè)務流程圖如圖 2 所示。

表 1 系統(tǒng)功能模塊

圖 2 水雨情信息模塊業(yè)務流程圖

4.2 水利工程信息模塊

水利工程信息模塊可使防汛防旱決策會商人員準確了解各工程基本情況，實現(xiàn)對河流、水閘、水庫等 22 類工程的基本信息查詢。

水利工程信息查詢支持全省水利工程基本信息的查詢與展現(xiàn)，通過行政區(qū)劃、工程等級/等別等條件對顯示結果進行控制，并在 GIS 地圖上對結果進行實時展現(xiàn)，通過地圖點選功能可在地圖上定位及查詢各個工程的詳細信息。水利工程信息模塊業(yè)務流程圖如圖 3 所示。

圖 3 水利工程信息模塊業(yè)務流程圖

4.3 實時工險情信息模塊

實時工險情信息模塊可使防汛防旱決策會商人員準確了解實時工程運行情況、工程實時險情信息和防汛搶險動態(tài)信息。

實時工險情信息查詢支持全省水利工程實時運行工況、實時險情和防汛動態(tài)信息的查詢與展現(xiàn)，可綜合多種條件進行查詢，并在 GIS 地圖上對結果進行實時展現(xiàn)，通過地圖點選功能可在地圖上定位及查詢詳細信息，使用戶更加清晰、直觀、詳細地了解當前的實時工險情情況。

實時工險情信息模塊業(yè)務流程圖如圖 4 所示。

4.4 災情信息模塊

災情信息包括洪澇與干旱災情信息查詢。提供各地市實時、月、年旱情和澇情信息查詢，按市分類，統(tǒng)計旱災面積、受災人口、經(jīng)濟損失等情況。澇情信息包括澇災面積、受災人口、轉(zhuǎn)移人口、經(jīng)濟損失等。災情信息模塊業(yè)務流程圖如圖 5 所示。

4.5 氣象信息模塊

對氣象臺發(fā)布的衛(wèi)星云圖圖像進行展示；天氣預報提供長期、中期和當日預報的查詢；天氣形勢為氣象部門提供每日 5 時和 17 時的常規(guī)天氣資料的展現(xiàn)；24 h 降雨為氣象部門提供 24 h 降雨資料的展現(xiàn)。氣象信息模塊業(yè)務流程圖如圖 6 所示。

圖 4 實時工險情信息模塊業(yè)務流程圖

圖 5 災情信息模塊業(yè)務流程圖

4.6 防汛物資信息模塊

防汛物資信息主要是查詢省級、市級防汛物資儲備情況的統(tǒng)計結果。根據(jù)輸入的查詢條件，及時訪問防汛物資數(shù)據(jù)庫，將查詢結果在 GIS 地圖上展示出來，同時生成查詢結果的列表，支持多條件綜合查詢。

4.7 防汛組織信息模塊

圖 6 氣象信息模塊業(yè)務流程圖

主要實現(xiàn)指揮機構、流域工程負責人、搶險隊伍、防汛責任狀的查詢和展現(xiàn)。輸入查詢條件，及時獲取防汛組織的相關信息，在 GIS 地圖上展現(xiàn)出來，方便及時調(diào)度指揮。

5 結語

防汛防旱會商系統(tǒng)應用軟件是一個復雜的軟件系統(tǒng)，采用 iBatis SqlMap 框架、Web Service 和ArcGIS 等開發(fā)技術與工具軟件提供完整解決方案，提高防汛決策支持和應急能力。

防汛防旱會商系統(tǒng)實現(xiàn)了靈活的系統(tǒng)中間層，在減少系統(tǒng)修改量的前提下可以對系統(tǒng)進行各平臺間的插入與移植，在此基礎上進行擴展，增加軟件代碼的重用性，減少開發(fā)成本，提高工作效率。

防汛防旱會商系統(tǒng)已于 2014 年汛期投入使用，實踐表明，會商系統(tǒng)為防洪調(diào)度提供輔助決策支持，實現(xiàn)對水情、雨情、氣象、衛(wèi)星云圖等實時汛情信息的條件查詢，結果可視化，多媒體表達，完善應急預案和規(guī)則庫的管理，為領導對防洪決策提供輔助支持，提高了防汛防旱工作效率，取得了很大的社會經(jīng)濟效益。

防汛防旱會商系統(tǒng)目前存在以下未解決的問題：1）如何提高系統(tǒng)的容錯性。由于系統(tǒng)接收水雨情數(shù)據(jù)時，為了保證系統(tǒng)運行的延續(xù)性，僅僅是接收數(shù)據(jù)而未對數(shù)據(jù)進行有效性甄別，因此當出現(xiàn)虛假或錯誤數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)仍然會進行計算而未對錯誤數(shù)據(jù)進行排除；2）如何處理大批量數(shù)據(jù)。由于實時工情對各類水利工程實時地不斷地進行數(shù)據(jù)更新，龐大的數(shù)據(jù)量不但影響系統(tǒng)的運行速度，同時對數(shù)據(jù)的保存也提出了挑戰(zhàn)。

在今后的研究工作中，將把重點放在提高系統(tǒng)運行速度，以及在保證系統(tǒng)正常運作情況下，提高對數(shù)據(jù)的鑒別能力，進一步加強系統(tǒng)的可靠性。

[1] 王紹勤，宋煒，劉燁. 某省防汛防旱指揮系統(tǒng)建設的現(xiàn)狀和分析[J]. 智能建筑與城市信息，2014 (12): 76-77.

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Design and Implementation of Flood Control and Drought Relief Consultation System in Jiangsu Province

LI Chunhua1, WANG Shaoqin1, SONG Wei1, LIU Ye1, QI Rongzhi2, HUANG Tiantian2

(1. Office of Flood and Drought Prevention Headquarters of Jiangsu Province, Nanjing 210029, China；2. College of Computer and Information, Hohai University, Nanjing 211100, China)

The flood and drought control consultation system is an important part of flood and drought control command system of Jiangsu province. Considering the business requirements of the flood and drought control, the existed system is integrated to improve work efficiency and realize resources sharing. The system is based on the water and rainfall regime information, water conservancy engineering information and real-time risk information functional modules. The existed resources of various application systems and data resources are integrated to build a unified platform for the flood and business application support. It is a solution that provides a loosely-coupled service for resources sharing and application. Finally, all kinds of information are displayed and applied on a data center, a support platform and a GIS map.

flood and drought control; consultation system; GIS

TV87

A

1674-9405(2015)03-0050-06

2015-03-12

中央高?；究蒲袠I(yè)務費 (2612010B06914)

李春華（1969－），男，江蘇通州人，高級工程師，研究方向：防汛防旱。