基于云服務(wù)的基層水文信息展示與發(fā)布探討

劉曙光 ，邱 宣 ，金輝明

（1.江山市水文站，浙江 江山 324100；2.杭州知水科技有限公司，浙江 杭州 310009）

1 問(wèn)題的提出

我國(guó)經(jīng)過(guò)多年水文信息化建設(shè)，在水文自動(dòng)測(cè)報(bào)、水文信息自動(dòng)化采集處理、水文分析計(jì)算及水文專業(yè)系統(tǒng)建設(shè)方面取得了長(zhǎng)足發(fā)展[1]。隨著當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，公眾對(duì)各種信息的實(shí)時(shí)獲取需求日益迫切，為公眾提供直觀可靠的水文信息服務(wù)成為水文部門(mén)當(dāng)前亟需解決的問(wèn)題。與此同時(shí)，當(dāng)前基層水文部門(mén)資金和人力投入不足，部門(mén)人員結(jié)構(gòu)單一，技術(shù)人員缺乏，依靠一個(gè)基層水文部門(mén)的技術(shù)力量和資金實(shí)力很難建立綜合性的公眾化水文信息服務(wù)平臺(tái)。本文將研究充分運(yùn)用當(dāng)前主流的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云技術(shù)，搭建基于云服務(wù)的集總式水文信息公眾發(fā)布云平臺(tái)，為基層水文部門(mén)提供統(tǒng)一的水文信息發(fā)布管理平臺(tái)，降低基層水文部門(mén)信息化建設(shè)的技術(shù)門(mén)檻，提高水情信息公眾發(fā)布效率。

2 總體框架結(jié)構(gòu)

平臺(tái)架構(gòu)可分為數(shù)據(jù)采集層、云數(shù)據(jù)中心層、服務(wù)支撐層、應(yīng)用層和角色層（見(jiàn)圖1）。

圖 1 系統(tǒng)總體框架圖

分布式數(shù)據(jù)采集層:采用分式架構(gòu)從各種數(shù)據(jù)源，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地采集各類水文應(yīng)用相關(guān)數(shù)據(jù)，其中包括實(shí)時(shí)水雨情數(shù)據(jù)、氣象未來(lái)降雨數(shù)據(jù)、雷達(dá)數(shù)據(jù)、衛(wèi)星云圖數(shù)據(jù)、臺(tái)風(fēng)路徑數(shù)據(jù)等。

云數(shù)據(jù)中心層:對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中式存儲(chǔ)和管理，其功能包括對(duì)數(shù)據(jù)匯集、過(guò)濾、存儲(chǔ)和分發(fā)應(yīng)用，同時(shí)系統(tǒng)對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)流程進(jìn)行有效管理，保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確和可靠。

服務(wù)支撐層:為應(yīng)用層提供基礎(chǔ)性的信息服務(wù)，其中包括圖形生成服務(wù)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)服務(wù)、降雨分布圖生成服務(wù)、專題圖生成服務(wù)以及后續(xù)為應(yīng)用提供的其它服務(wù)。

應(yīng)用層:平臺(tái)通過(guò)調(diào)取基礎(chǔ)服務(wù)，生成各種前端展示功能并可對(duì)前端展示頁(yè)面進(jìn)行個(gè)性化配置。其展示頁(yè)面包括水雨情地圖展示、水雨情綜合展示、區(qū)域平均雨量展示、水雨情過(guò)程展示及降雨分布圖展示等。

角色層:平臺(tái)的前面角色主要分為3類，一是管理人員，可以對(duì)各種終端展示頁(yè)面進(jìn)行配置和管理；二是PC終端，可以在PC終端上顯示各種展示頁(yè)面；三是移動(dòng)終端，可以在移動(dòng)終端上顯示各種展示頁(yè)面。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 分布式數(shù)據(jù)采集技術(shù)

本平臺(tái)涉及到各種水文相關(guān)數(shù)據(jù)，可能分布在各個(gè)地方，同時(shí)可能來(lái)自不同的源頭。如實(shí)時(shí)水雨情數(shù)據(jù)來(lái)自水文部門(mén)的水情業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)；氣象數(shù)據(jù)來(lái)自氣象部門(mén)的數(shù)據(jù)接口服務(wù)；雷達(dá)、云圖和臺(tái)風(fēng)路徑數(shù)據(jù)來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)等，無(wú)法采用通用的數(shù)據(jù)采集器采集所有數(shù)據(jù)。本平臺(tái)將采用分布式數(shù)據(jù)采集技術(shù)，把采集器分布在不同的服務(wù)器上，并采用不同的采集方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性、通用性和兼容性。

3.2 云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)基層水文部門(mén)的水文信息化服務(wù)，需要完成對(duì)全省范圍內(nèi)各種水文相關(guān)信息的實(shí)時(shí)采集。通過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，數(shù)據(jù)量已達(dá)PB級(jí)別，采用常規(guī)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)已無(wú)法滿足實(shí)際應(yīng)用需求。本次建設(shè)將采用云端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，建立海量并發(fā)數(shù)據(jù)并行接收處理和同步技術(shù)，提高系統(tǒng)并發(fā)處理能力，保障系統(tǒng)的可靠性和可用性。

3.3 基于 SOA 的微服務(wù)技術(shù)

面向所有基層水文部門(mén)的水情公眾信息發(fā)布，實(shí)現(xiàn)對(duì)公共資源的有效利用，并實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)平臺(tái)的服務(wù)功能。采用SOA的微服務(wù)架構(gòu)，開(kāi)發(fā)各種通用服務(wù)，包括數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、圖形生成、降雨分布圖生成、專題圖生成等，為平臺(tái)提供各個(gè)服務(wù)調(diào)用，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的通用性和可擴(kuò)展性。

3.4 采用 VUE 的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)編程技術(shù)

該平臺(tái)會(huì)涉及各個(gè)配置模塊，管理人員通過(guò)配置就可生成個(gè)性化的展示頁(yè)面。為了降低系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)難度，本次建設(shè)將采用當(dāng)前主流的VUE開(kāi)發(fā)框架，通過(guò)框架的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)制，完成數(shù)據(jù)與展示內(nèi)容的有效對(duì)接，提高系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)效率。

4 平臺(tái)的應(yīng)用

江山市水文部門(mén)通過(guò)平臺(tái)后臺(tái)配置功能完成了展示頁(yè)面的個(gè)性化定制，實(shí)現(xiàn)水情信息的前臺(tái)展示，其展示內(nèi)容包括地圖化水雨情信息、各站綜合信息、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)平均雨量、各區(qū)域平均雨量、較大雨量站點(diǎn)雨量圖形及水利宣傳標(biāo)語(yǔ)等。以圖表為主，文字為輔，直觀生動(dòng)。

4.1 地圖化水雨情信息

提供地圖化實(shí)時(shí)水雨情信息展示功能。在地圖上顯示重要站點(diǎn)水雨情信息，包括站點(diǎn)的最新水位、昨日雨量和今日雨量，并可根據(jù)水位情況，以不同等級(jí)進(jìn)行顯示，超警戒站點(diǎn)以黃色顯示，超保證站點(diǎn)以紅色顯示。并提供重要站點(diǎn)的過(guò)程顯示功能，動(dòng)態(tài)顯示站點(diǎn)水雨情過(guò)程信息。并把站點(diǎn)分成3部分內(nèi)容進(jìn)行展示，分別為江山港河道站及3大水庫(kù)、國(guó)家重點(diǎn)雨量站及?。?）型水庫(kù)。

4.2 水雨情站點(diǎn)綜合顯示

提供各水雨情站點(diǎn)的綜合顯示功能，并對(duì)水雨情站點(diǎn)進(jìn)行分類顯示。內(nèi)容包括站點(diǎn)的昨日雨量、今日雨量、近一小時(shí)雨量、前一小時(shí)雨量、最新水位、最新庫(kù)容、水位上報(bào)時(shí)間及特征水位。同時(shí)系統(tǒng)可根據(jù)當(dāng)前水位情況，顯示出漲落情況及超警戒情況。用戶根據(jù)應(yīng)用對(duì)站點(diǎn)進(jìn)行分類，分類基本與地圖化水雨情信息展示一致，分別為河道站及大中型水庫(kù)、國(guó)家雨量站以及?。?）型水庫(kù)。

4.3 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)平均雨量

根據(jù)行政化管理需求，頁(yè)面提供對(duì)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)平均雨量信息的展示功能。根據(jù)配置好的各鄉(xiāng)鎮(zhèn)根據(jù)站信息，生成各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的平均雨量信息，其展示內(nèi)容包括今日雨量和昨日雨量，同時(shí)可根據(jù)不同的雨量等級(jí)以不同的圖標(biāo)進(jìn)行展示。

4.4 較大雨量站點(diǎn)雨量圖形

根據(jù)水文的應(yīng)用慣例，頁(yè)面提供對(duì)區(qū)域平均雨量統(tǒng)計(jì)分析功能，可對(duì)江山市的北部、中部和南部進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，生成各區(qū)域的昨日和今日平均雨量值并進(jìn)行顯示，同時(shí)對(duì)全市所有站點(diǎn)的雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，提取雨量較大的站點(diǎn)，以柱狀圖顯示。

4.5 水利宣傳標(biāo)語(yǔ)

可根據(jù)用戶需求，制作水利宣傳標(biāo)語(yǔ)，并在展板上進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文從基層水文部門(mén)的實(shí)際出發(fā)，提出基于云服務(wù)建設(shè)集總式水情公眾發(fā)布平臺(tái)，在本研究中主要取得以下研究成果:

（1）針對(duì)基層水文的資金和人力現(xiàn)狀，利用技術(shù)換人思路，充分運(yùn)用現(xiàn)代化云技術(shù)，有效突破基層信息化建設(shè)中的技術(shù)和人力瓶頸，為基層水文信息化建設(shè)提供新的解決方案。

（2）通過(guò)集成化平臺(tái)建設(shè)，提高水文信息展示效果，提高水文數(shù)據(jù)的質(zhì)量和管理效率。

（3）通過(guò)在江山市水文部門(mén)的實(shí)際應(yīng)用，利用云存儲(chǔ)技術(shù)和扁平化數(shù)據(jù)管理方式，切實(shí)減輕基層技術(shù)人員的日常運(yùn)維壓力，充分發(fā)揮水文數(shù)據(jù)的共享能力和應(yīng)用效益。

（4）在后期的平臺(tái)運(yùn)維中，充分發(fā)揮基層水文部門(mén)的實(shí)踐優(yōu)勢(shì)，在采納基層人員意見(jiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)平臺(tái)進(jìn)行不斷地完善和升級(jí)，發(fā)揮平臺(tái)的公眾發(fā)布優(yōu)勢(shì)。