河南水利數(shù)據(jù)交換共享服務(wù)平臺(tái)研究

信息化是當(dāng)今世界發(fā)展的大趨勢(shì)，中國正處在信息化快速發(fā)展的歷史進(jìn)程之中，以云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智慧城市、互聯(lián)網(wǎng)+為代表的新技術(shù)新業(yè)態(tài)迅速興起，不斷推動(dòng)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(shè)工作，建成了省、市、縣三級(jí)互聯(lián)互通的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警信息管理系統(tǒng)、水雨情遙測(cè)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控等應(yīng)用系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)建設(shè)分散，采用多種技術(shù)架構(gòu)開發(fā)而成，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，缺乏有效集成，不能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通和資源共享，數(shù)據(jù)資源復(fù)用度不夠，造成了一定程度的資源浪費(fèi)。

一、水利數(shù)據(jù)資源管理現(xiàn)狀及存在問題

1.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分散、安全性低、利用率不足

通過前期的水利信息化建設(shè)，初步構(gòu)建了河南水利數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，但各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)資源分散存儲(chǔ)在不同業(yè)務(wù)部門，尚未建立統(tǒng)一的信息存儲(chǔ)、管理和交換平臺(tái)；數(shù)據(jù)割據(jù)現(xiàn)象嚴(yán)重、數(shù)據(jù)庫之間互連互通不足，數(shù)據(jù)共享、交互效率比較低，數(shù)據(jù)安全保護(hù)管理手段落后。

2.缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)體系，各部門之間數(shù)據(jù)資源交換各異

由于缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)共享交換標(biāo)準(zhǔn)，雖然目前河南省防辦與水文、氣象等部門實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)交換，但數(shù)據(jù)格式、交換工具、交換方法不統(tǒng)一，且沒有數(shù)據(jù)交換過程的跟蹤監(jiān)控，存在著數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)內(nèi)容不統(tǒng)一等問題，無法為相應(yīng)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。

3.缺乏統(tǒng)一的應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，業(yè)務(wù)應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一開發(fā)、統(tǒng)一使用”的信息化建設(shè)原則，但在實(shí)際實(shí)施過程中，仍然面臨新的問題與挑戰(zhàn)，首當(dāng)其沖的是沒有一個(gè)統(tǒng)一的應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，使得業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)各自為政，已建、在建乃至將建的各業(yè)務(wù)系統(tǒng)缺乏統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)，沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問及接口規(guī)范，難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和軟硬件資源的有效共享。

二、水利數(shù)據(jù)交換共享平臺(tái)設(shè)計(jì)

1.水利數(shù)據(jù)交換共享平臺(tái)總體技術(shù)架構(gòu)

水利數(shù)據(jù)交換共享平臺(tái)依據(jù)云平臺(tái)特點(diǎn)，依托河南省水利信息專網(wǎng)，采用東方通數(shù)據(jù)交換軟件為中間數(shù)據(jù)傳輸通道、交換平臺(tái)服務(wù)總線為核心的分布式系統(tǒng)架構(gòu)，開發(fā)元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)資源目錄及數(shù)據(jù)交換管理系統(tǒng)，通過水利信息專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)省水文局雨水情數(shù)據(jù)庫、省水利信息中心視頻圖像監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫、省防辦山洪調(diào)查評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)、洪水風(fēng)險(xiǎn)圖數(shù)據(jù)、省氣象局氣象數(shù)據(jù)庫之間的對(duì)接，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)向省應(yīng)急辦數(shù)據(jù)庫推送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)共享交換平臺(tái)總體技術(shù)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)共享交換平臺(tái)總體技術(shù)架構(gòu)圖

圖2 數(shù)據(jù)交換共享服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)圖

水利數(shù)據(jù)交換共享服務(wù)平臺(tái)以面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)（SOA）為框架，以服務(wù)總線技術(shù)（ESB）為基礎(chǔ)，采取松散藕合方式構(gòu)建。平臺(tái)提供跨平臺(tái)數(shù)據(jù)交換服務(wù)，對(duì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳輸過程實(shí)現(xiàn)集中統(tǒng)一控制和規(guī)范管理，同時(shí)保持各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的獨(dú)立性。

元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)用于對(duì)數(shù)據(jù)交換前置數(shù)據(jù)庫和防辦現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫進(jìn)行元數(shù)據(jù)管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的溯源管理，并對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)支撐。

數(shù)據(jù)交換共享總線是數(shù)據(jù)神經(jīng)系統(tǒng)的重要組成部分，它主要承擔(dān)適配功能、服務(wù)注冊(cè)、數(shù)據(jù)檢查和安全保障功能，連接網(wǎng)絡(luò)中的各種數(shù)據(jù)源和服務(wù)對(duì)象，以中間件的形式向各種服務(wù)對(duì)象提供XML等數(shù)據(jù)服務(wù)。

數(shù)據(jù)的共享交換是基于交換平臺(tái)服務(wù)總線來實(shí)現(xiàn)的，節(jié)點(diǎn)服務(wù)器之間不允許直接通信，減少數(shù)據(jù)庫的訪問壓力，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)共享交換的安全性。

2.數(shù)據(jù)交換方式

目前河南水利數(shù)據(jù)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(jù)交換、新建核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換、新建非核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換、與外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。

（1）原有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換

采取平滑升級(jí)至非中心交換方式（直接交換）。由手工或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交換方式平滑升級(jí)到利用交換平臺(tái)來進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，以解決其交換效率低、時(shí)效性差等問題，提高其交換效率和質(zhì)量。同時(shí)，保留其數(shù)據(jù)格式，不作標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，以保證原有系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（2）新建核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換

采取中心交換方式。當(dāng)河南水利數(shù)據(jù)中心交換庫建成之后，通過數(shù)據(jù)交換平臺(tái)向新建核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供其所需共享的數(shù)據(jù)，同時(shí)新建核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)也向河南水利數(shù)據(jù)中心交換庫提供其可共享的數(shù)據(jù)，形成中心數(shù)據(jù)庫與新建核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享和交換，確保數(shù)據(jù)唯一、準(zhǔn)確、規(guī)范。

（3）新建非核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換

采取非中心交換方式（直接交換）。不經(jīng)過河南水利數(shù)據(jù)中心交換數(shù)據(jù)庫，而是利用數(shù)據(jù)交換平臺(tái)進(jìn)行直接交換，以保證數(shù)據(jù)交換的效率和質(zhì)量。

（4）與外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換

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

3.數(shù)據(jù)交換范圍

河南省水利數(shù)據(jù)交換共享服務(wù)平臺(tái)通過水利寬帶計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上聯(lián)水利部、黃河水利委員會(huì)、海河水利委員會(huì)、長江水利委員會(huì)和淮河水利委員會(huì)；下聯(lián)省水利信息中心、省水科院和全省18個(gè)市水利局、14個(gè)市水文局、10座大型水庫、4個(gè)大型水管單位以及134個(gè)縣（市、區(qū)）水利部門等；通過光纖專線實(shí)現(xiàn)省防汛抗旱指揮辦公室與省應(yīng)急辦、省氣象局、省國土資源廳進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

4.信息交換數(shù)據(jù)分類

以JMS、Web服務(wù)等形式對(duì)功能層各項(xiàng)功能進(jìn)行封裝后提供服務(wù)，主要包括文件交換服務(wù)和數(shù)據(jù)庫交換服務(wù)等。文件交換服務(wù)接受文件交換請(qǐng)求，將文件交換到指定位置。數(shù)據(jù)庫交換服務(wù)接受數(shù)據(jù)庫交換請(qǐng)求，將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)交換到指定的數(shù)據(jù)庫中。

交換的信息主要包括實(shí)時(shí)雨水情數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)工情數(shù)據(jù)、山洪災(zāi)害預(yù)警信息、氣象共享數(shù)據(jù)、國土共享數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、墑情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、洪澇災(zāi)情數(shù)據(jù)、三維空間信息數(shù)據(jù)等。

5.水利數(shù)據(jù)交換共享服務(wù)平臺(tái)詳細(xì)設(shè)計(jì)

水利數(shù)據(jù)交換共享服務(wù)平臺(tái)采用多點(diǎn)交換、集中管理的軟件架構(gòu)。交換節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)交換共享采用發(fā)布訂閱的模式。

如圖2所示，在數(shù)據(jù)交換共享服務(wù)平臺(tái)中，主要包括兩大功能模塊：管理中心、交換節(jié)點(diǎn)。

（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(gè)子模塊。

①統(tǒng)一配置管理

統(tǒng)一配置管理提供交換基礎(chǔ)信息配置，交換業(yè)務(wù)配置及系統(tǒng)管理，所有的交換基礎(chǔ)信息例如交換節(jié)點(diǎn)、交換通道、交換拓?fù)?、?shù)據(jù)發(fā)布、數(shù)據(jù)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(wù)數(shù)據(jù)監(jiān)控，通過監(jiān)控管理模塊，用戶能更好的監(jiān)控整個(gè)交換環(huán)境和數(shù)據(jù)交換的情況。

（2）交換節(jié)點(diǎn)

交換節(jié)點(diǎn)提供從交換數(shù)據(jù)庫采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、傳輸、入目標(biāo)庫等整個(gè)交換環(huán)節(jié)的處理能力。

交換節(jié)點(diǎn)可分為前置交換和數(shù)據(jù)傳輸兩個(gè)模塊。

①前置交換

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

②數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)傳輸鏈接，可根據(jù)業(yè)務(wù)需要配置為長鏈接和短鏈接，同時(shí)支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳，加密，壓縮，對(duì)數(shù)據(jù)安全可靠傳輸提供有力的支持。

在一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)，多個(gè)交換節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)交換共享平臺(tái)中，中心節(jié)點(diǎn)包含了一個(gè)管理中心和一個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)；交換節(jié)點(diǎn)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(gè)B/S 管理監(jiān)控服務(wù)，提供平臺(tái)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(wù)完成。

交換節(jié)點(diǎn)底層通過TI 和TLQ 來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；完成了對(duì)本地業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)抽取、加工轉(zhuǎn)換及打包等工作，打包后的數(shù)據(jù)通過各個(gè)節(jié)點(diǎn)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(diǎn)在數(shù)據(jù)共享交換平臺(tái)系統(tǒng)中比較關(guān)鍵，同時(shí)各交換節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)匯總到中心的數(shù)據(jù)量比較大，為保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，對(duì)中心節(jié)點(diǎn)做雙機(jī)熱備是個(gè)不錯(cuò)的方案。

（3）數(shù)據(jù)交換共享服務(wù)平臺(tái)應(yīng)用

河南水利數(shù)據(jù)交換共享服務(wù)平臺(tái)，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(yīng)急辦為交換節(jié)點(diǎn)。平臺(tái)的建成，解決了水情中心雨水情數(shù)據(jù)、省水利信息中心視頻圖像數(shù)據(jù)、山洪調(diào)查評(píng)價(jià)、洪水風(fēng)險(xiǎn)圖數(shù)據(jù)、氣象局氣象數(shù)據(jù)、省應(yīng)急辦數(shù)據(jù)之間的文件、數(shù)據(jù)交換問題，提高了水利數(shù)據(jù)安全和利用效率，初步制定了數(shù)據(jù)共享交換標(biāo)準(zhǔn)，管理中心和各交換節(jié)點(diǎn)協(xié)同運(yùn)行，為河南水利省、市、縣三級(jí)信息化業(yè)務(wù)開展提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。

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

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

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

山洪調(diào)查評(píng)價(jià)、洪水風(fēng)險(xiǎn)圖數(shù)據(jù)—交換節(jié)點(diǎn)，定時(shí)向管理中心同步山洪調(diào)查評(píng)價(jià)、洪水風(fēng)險(xiǎn)圖的增量數(shù)據(jù)及修改的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

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

省應(yīng)急辦數(shù)據(jù)—交換節(jié)點(diǎn)，定時(shí)向管理中心同步省應(yīng)急辦數(shù)據(jù)的增量數(shù)據(jù)及修改的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

三、結(jié)語

通過河南水利數(shù)據(jù)共享交換服務(wù)平臺(tái)建設(shè)，有效提升了防洪抗旱、水資源管理等水利數(shù)據(jù)的集約管理水平，擴(kuò)大了水利數(shù)據(jù)服務(wù)的范圍和對(duì)象，減輕了基層系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)壓力，為相關(guān)水利業(yè)務(wù)應(yīng)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(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)和設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)，為今后智慧水利信息化建設(shè)工作的持續(xù)開展和完善積累了經(jīng)驗(yàn)■