某市河長制管理信息系統(tǒng)初步設(shè)計

常命強 李紅升 翟 峰 夏 添

（1濟源市天壇山水庫灌區(qū)供水管理站；2焦作市引沁灌區(qū)管理局；3西安電子科技大學(xué)；4成都萬江港利科技股份有限公司）

0 引言

濟源市屬黃河流域，境內(nèi)河流眾多。當前，濟源市正處在全面建成小康社會的攻堅期，河湖管理保護工作面臨前所未有的壓力和挑戰(zhàn)。因此，需要采用科學(xué)性的技術(shù)手段提升河湖管理的水平。

隨著大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)和5 G等信息技術(shù)的發(fā)展，組建高密度的溝通網(wǎng)絡(luò)成為了可能，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)，開展河長制管理信息化建設(shè)能夠有效解決河湖管理面臨的難題。

1 總體架構(gòu)

平臺建設(shè)要滿足“三體系”和“五統(tǒng)一”的要求，“三體系”即標準規(guī)范體系、安全保障體系和建設(shè)與運維體系，“五統(tǒng)一”為統(tǒng)一門戶，統(tǒng)一業(yè)務(wù)應(yīng)用，統(tǒng)一應(yīng)用支撐，統(tǒng)一空間信息服務(wù)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理。此外，在進行系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)當以技術(shù)先進、系統(tǒng)實用、結(jié)構(gòu)合理、低成本、低維護量作為基本建設(shè)原則。

1.1 基本組成

根據(jù)建設(shè)的要點以及建設(shè)的基本原則，濟源市河長制管理信息系統(tǒng)自底向上由前端基礎(chǔ)設(shè)施支撐層、數(shù)據(jù)支撐層、應(yīng)用支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層和門戶層構(gòu)成，其邏輯關(guān)系見圖1。

基礎(chǔ)設(shè)施支撐層：是河長制管理信息系統(tǒng)運行的重要數(shù)據(jù)來源，包含各種水利監(jiān)測站以及監(jiān)控等。

數(shù)據(jù)支撐層：是支撐河長制管理信息系統(tǒng)運行的主要硬、軟件環(huán)境，包含基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫以及配套硬件支撐等，依托現(xiàn)有電子政務(wù)云平臺安裝部署。用來存儲河長制相關(guān)的基礎(chǔ)信息、動態(tài)信息以及其他業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)共享的信息。

圖1 濟源河長制信息管理系統(tǒng)架構(gòu)圖

應(yīng)用支撐層：通過生態(tài)數(shù)據(jù)中心和河道網(wǎng)格化GIS中心，為整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)計算、查詢、統(tǒng)計、分析以及信息展示提供支撐。

業(yè)務(wù)應(yīng)用層：用于支撐河長制業(yè)務(wù)工作的開展，提供工作臺、一張圖、移動巡查等基礎(chǔ)功能，以及智能考評、大數(shù)據(jù)分析等擴展功能。

門戶層：由信息管理系統(tǒng)、手機APP、門戶網(wǎng)站、微信公眾號和應(yīng)急指揮及監(jiān)控中心構(gòu)成，構(gòu)建多元化聯(lián)合監(jiān)督管理體系。

1.2 技術(shù)路線

1.2.1 數(shù)據(jù)采集和存儲

數(shù)據(jù)的來源主要有水利監(jiān)測站的水情數(shù)據(jù)，水利部門、氣象部門等水利數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)、公眾參與數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。建立基礎(chǔ)設(shè)施收集水情數(shù)據(jù)是河長制管理信息系統(tǒng)重要的一環(huán)，物理網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)如圖2所示。

圖2 物理網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)系統(tǒng)圖

實時檢測河流的流速，流量以及溫度、PH、溶解度等基礎(chǔ)信息，數(shù)據(jù)入庫，按需提供給系統(tǒng)調(diào)用，為水生態(tài)健康評估打好基礎(chǔ)。

來自于水利部門、氣象部門等一些非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)需要搭建共享平臺，提供交換共享服務(wù)，確保各個部門之間互聯(lián)互通。這些數(shù)據(jù)部分涉密，需要進行脫密和脫敏處理，抽取含有客戶信息的表進行脫敏處理并且回寫，如圖3所示。這種方式只處理含有敏感信息的表，處理量小，速度快。

圖3 數(shù)據(jù)脫密脫敏處理圖

此外，還有GIS的空間數(shù)據(jù)，公眾數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等，需要實時的采集和存儲這些信息。

河長制信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源復(fù)雜，業(yè)務(wù)場景不同，在進行數(shù)據(jù)集成的時候采用以下4種方式：利用大數(shù)據(jù)采集平臺對數(shù)據(jù)進行提取、轉(zhuǎn)換和加載；在需要對接的應(yīng)用系統(tǒng)方部署前置機，通過Web Service接口實現(xiàn)各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)征集提取功能；通過網(wǎng)絡(luò)爬蟲算法，采集互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)；文件導(dǎo)入。

母親回家后天放晴了，屋里不再那么冷颼颼的，下午的陽光照進來，暖洋洋的，老福意識到真不能一個人住在這幽暗的老房子里。他又聞到了雞湯的香味，這回的湯是自己家的。母親邊用炭火煲著湯，邊忙出忙進利用這久違的陽光曬被褥，使老福感到了久違的溫暖。

由于機構(gòu)化數(shù)據(jù)和和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)皆有，存儲和管理這些數(shù)據(jù)可以通過Apache Hadoop來實現(xiàn)，Hadoop實現(xiàn)了一個分布式文件系統(tǒng)（HDFS），河長制系統(tǒng)通過HDFS框架，以命令行模式和API 模式來操作，無需關(guān)心文件究竟存儲在哪個節(jié)點上，只要通過API訪問文件即可（流操作）。這就實現(xiàn)了系統(tǒng)視頻、圖片、文件的分布式存儲，存儲空間可靈活擴展。

1.2.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

河長制管理數(shù)據(jù)庫是支撐河長制管理業(yè)務(wù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。為了與其他業(yè)務(wù)應(yīng)用之間實現(xiàn)信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同，應(yīng)遵循如下規(guī)則：采用面向?qū)ο蠓椒?；統(tǒng)一對象代碼編碼規(guī)則；采用全國統(tǒng)一的信息分類與代碼標準；按照對象生命周期和屬性有效時間設(shè)計全時空的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，保障各種信息歷史記錄的可追溯性。

依照上述規(guī)則并結(jié)合河長制的應(yīng)用需求建立以下四個數(shù)據(jù)庫：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、動態(tài)數(shù)據(jù)庫、屬性數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)庫。

1.2.3 系統(tǒng)集成

在面向服務(wù)體系架構(gòu)（SOA）下，結(jié)合數(shù)據(jù)資源為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供應(yīng)用支撐服務(wù)，主要提供通用工具和通用服務(wù)兩類支撐服務(wù)。通用工具主要有：企業(yè)服務(wù)總線（ESB）、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、報表工具等；通用服務(wù)主要有：統(tǒng)一用戶管理、統(tǒng)一地圖服務(wù)、統(tǒng)一目錄服務(wù)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問等。

基于應(yīng)用支撐服務(wù)，提供以下業(yè)務(wù)：信息管理、信息服務(wù)、巡河管理、事件處理、抽查督導(dǎo)、考核評估、展示發(fā)布、移動服務(wù)等，需要其他相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用信息的，通過業(yè)務(wù)協(xié)同實現(xiàn)信息共享。

本系統(tǒng)邏輯上分為Web 表示層、業(yè)務(wù)構(gòu)件層、基礎(chǔ)服務(wù)層、數(shù)據(jù)訪問層（DAO）、JavaEE層、存儲層。

2 系統(tǒng)功能應(yīng)用與實踐效果

2.1 河長管理信息系統(tǒng)PC端

PC端包含系統(tǒng)的所有功能，主要由河長、河長辦及成員單位使用，功能主要包括首頁、基礎(chǔ)信息、河湖庫信息“一張圖”、巡河管理等。主要功能結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 PC端主要功能結(jié)構(gòu)圖

PC 端是包含了河長制信息管理系統(tǒng)最主要的功能，匯集各類監(jiān)測及管理數(shù)據(jù)，實現(xiàn)在線監(jiān)督、日常管理、地圖瀏覽、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、分級考核、問題督辦處理、通知公告等功能。

2.2 河長管理APP

河長APP 主要由河長使用，功能主要包括首頁、河道信息“一張圖”、公眾投訴受理、問題處理、事件流轉(zhuǎn)、移動巡查、統(tǒng)計分析、個人設(shè)置等功能模塊。

河長通過APP進行智能巡河，系統(tǒng)根據(jù)GPRS定位數(shù)據(jù)自動生成巡河軌跡，巡河過程中可通過選擇水體、排口、河床、堤岸、公共設(shè)施、違章行為和其他等要素進行依次巡查，并填寫巡河記錄，通過文字、照片、視頻上傳，實現(xiàn)工作日志的電子化管理。

2.3 微信公眾號

圖5 微信公眾號主要功能結(jié)構(gòu)圖

微信公眾號支持公眾查詢河道基本信息、水質(zhì)狀況，搭建河長與公眾間的橋梁，公眾可以隨時將投訴建議、問題水域照片等上傳至平臺；通過微社交形式以區(qū)域進行護河大使評選和排名公示，提高參與積極性；展示查看河長發(fā)布的整改反饋、治水成效、治水百科等相關(guān)信息。圖5為微信公眾號的主要功能結(jié)構(gòu)。

3 結(jié) 語

濟源河長制信息管理系統(tǒng)依托“互聯(lián)網(wǎng)+河長制”的解決方式，實現(xiàn)河長巡河、信息通報、巡查督導(dǎo)、考核評比等工作信息化、客觀化以及公開化。本套系統(tǒng)覆蓋了PC 端，門戶網(wǎng)站，手機APP以及微信公眾號，解決了河長制工作中人員組織管理的問題、人員工作考核的問題、環(huán)境事件處理的問題、群眾參與問題以及政府工作中的相關(guān)問題，全方位滿足經(jīng)濟社會發(fā)展對水利行業(yè)的需要，對城市生態(tài)的轉(zhuǎn)型升級和濟源綠色發(fā)展起到積極的推動作用。