塔里木河水资源管理信息化整合技术实现与分析

段远斌

（新疆塔里木河流域管理局信息中心，841000，库尔勒市）

塔里木河是我国最长的内陆河，河流从主要源流叶尔羌河源头算起，全长2437km。干流（肖夹克－台特玛湖）全长1321km，流域总面积 102 万 km2，“四源一干”流域总面积约25.86万km2。

随着信息化技术手段的不断发展，塔里木河流域管理局（以下简称塔管局）从水资源管理、工程管理、防汛抗旱以及行政办公等需求出发，建设了一大批信息化系统工程。但受管理方式、投资力度、技术水平等原因的限制，普遍存在信息孤岛、重复建设、开发利用率低等问题，针对以上核心业务及应用的需求，进行水资源信息化整合和优化，实现数据共享，更好地支撑塔里木河流域水管、水调业务的开展。

2014年1月，《塔里木河流域水资源管理信息化整合实施》项目启动，目标是实现对塔里木河流域重要引水口自动监测，通过整合塔管局各单位已建成的信息化资源，按照共建共享、分步实施、急用先行的原则，逐步实现水资源管理中来水、供水、泄水等水情信息采集的自动化、规范化，全面提升流域水资源管理信息化水平。

一、水资源管理信息化整合的总体思路

1.充分利用现有资源，融合多种数据源，构建数据的统一存储和管理应用平台

在分析塔管局各类业务应用系统对数据访问需求的基础上，充分整合已建系统及接入新疆维吾尔自治区气象局、水文局、环保局的数据资源，构建统一的数据资源管理平台，实现已有系统数据资源的汇聚整合、外部系统数据的接入以及新建系统数据资源的集成，对所需全部数据资源进行统一的存储、管理和维护，为塔管局流域的水量调度信息化各类业务应用提供统一的信息数据资源管理及访问平台。

塔管局目前已建设了闸门远程控制、视频远程监视、水情测报、遥感监测、生态监测、办公自动化、财务管理等信息化应用系统，这些系统在长期的运行过程中积累了大量历史数据，具有非常重要的价值。要实现信息化整合就是要充分利用已建系统的各类成果数据，构建统一的数据存储与管理应用平台，在平台基础上实现各类信息化应用系统的综合监测、查询与应用。

2.建设塔管局云计算平台，为各类信息化系统提供统一的软硬件基础和应用支撑平台

考虑到塔管局业务系统的现状及未来发展的需要，提出基于SOA和云计算技术的新一代信息化系统解决方案，为各类信息化系统提供统一的软硬件基础平台、应用支撑平台，为各业务部门提供信息化系统的运行环境和相关服务，实现集中管理，便捷运维、数据共享、业务协同，达到软硬件资源利用率的最大化和运行管理的一体化。

塔管局云平台总体架构设计应紧密围绕需求分析，基于业务场景化、模块化的技术路线，实现数据中心IT基础架构模块与业务模块的松耦合，保证塔管局云计算平台具备业务动态扩展和新业务快速上线的能力，总体架构如图1所示。

塔管局目前主要拥有12多台服务器运行着不同的业务系统，充分利用已有的较高档次的服务器作为虚拟平台服务器，每台服务器上都安装配置虚拟架构套件，用于在单个物理服务器实体上，利用服务器强大的处理能力，生成多个虚拟服务器，而每一个虚拟服务器，从功能、性能和操作方式上，等同于传统的单台物理服务器。在每个虚拟服务器上，就可以安装配置Windows&Linux操作系统，进而再安装应用软件，这样就可以充分利用现有服务器资源，在服务器层面实现业务系统的整合。

在塔管局云平台的基础上，建设基于统一平台的应用系统，针对系统各类用户不同层次的应用需求，实现统一的数据管理和业务应用，进行统一用户管理、权限管理，综合集成现有各类信息化系统，并提供统一的访问机制，实现不同权限用户统一调配的数据访问和业务应用，达到信息资源共享和业务高效协同的目标。

3.集中部署分层应用设计

塔管局目前已经建设有覆盖源干流局的专网，根据塔管局信息化现状，结合三级控制、两级调度的组织机构和调度控制特点，系统采用在集中部署下的分层应用设计，即数据和系统集中部署在塔管局，塔管局下属各级单位通过权限管理实现分级应用。

4.面向用户，分级各取所需

塔管局及下属各级单位人员众多，上至决策层，下至业务层。由于角色不同，对业务的需求也各不相同，同样的数据应让系统各层用户获取不同层面的信息，做到各取所需。

二、系统总体框架

塔管局为已建信息化系统、本次建设以及今后将要建设的水资源治理信息化系统提供一个现代化的信息与业务应用支持平台。根据水资源整合总体思路，在塔管局现有的通信网络、存储设备及云平台基础上，搭建符合塔管局既有资源、适应先进的信息技术并提升塔管局信息资源整体解决方案的系统架构。系统自下而上分为5层，分别为信息采集层、通信网络层、数据资源层、应用支撑平台层和业务应用层。其中，通信网络层以塔管局现有传输通道和网络骨架为依托，数据资源与应用支撑层以塔管局云平台为依托，信息采集、业务应用在现有系统的基础上进行扩展整合。在总体架构中，应用安全系统是运行维护管理系统的一部分，为简化结构，并入应用层。系统通过数据交换服务或数据访问接口与其他外部系统的数据交互，为本系统补充水文、水质、气象信息。系统也通过交换服务或数据访问接口与内部已建系统进行交互。

三、重点建设内容

1.数据整合及交换

数据整合及交换是系统的核心内容，在云平台的基础上，采用集中存储的方式汇集已建系统中原本分别存放在塔管局及局属单位不同系统中的数据，统一规划，统一编目，统一接口，整合不同系统的现有数据形成完整的塔管局信息资源作为统一业务应用的基础。同时，数据整合及交换还要具备与外部单位数据的接口，以整合所需要的自治区水文局、气象局、环保局的数据。根据塔河已建及本次新建信息化系统情况，各系统数据的汇聚接入与交换如图2所示。

（1）塔管局内部水利业务系统数据整合

图2 塔河流域信息化系统数据汇聚接入与交换总体框架示意图

采用数据汇聚与交换服务整合现有水利业务系统数据。在塔管局整合已建的闸门远程监控系统、遥感监测系统、生态监测系统数据，进行统一编目，形成塔管局水利业务数据资源。

（2）塔管局内部政务系统数据接入

采用数据汇聚与交换服务接入现有水利政务系统数据。在塔管局采用数据接入方式访问已建的财务管理系统、办公自动化系统数据，必要时采用交换方式将必要的业务与政务相关数据进行汇聚形成水利业务数据资源。

（3）塔管局局属单位内部水利业务系统数据整合

采用数据汇聚与交换服务整合塔管局局属单位现有水利业务系统数据。在局属单位整合已建的闸门远程监控系统数据，在塔管局进行统一编目，形成塔管局水利业务数据资源。

（4）水情测报系统数据整合

采用集中方式整合水情测报系统数据，将塔管局及局属单位原有水情数据交换整合形成塔管局水利业务数据，待新的测报系统建立，局属各单位和塔管局水情测报系统迁移到新的水情测报系统后，再经数据交换形成塔管局水利业务数据。

（5）外部数据整合

预留与外部单位数据的接口，根据外部单位的实际情况采用交换或者数据服务、数据导入等多种方式整合所需要的自治区水文局、气象局、环保局的数据。

2.系统总体数据流程

根据塔管局业务流程分析，需要从外部接收需水信息、沿线或流域的水文气象信息以及用水户的用水申请等信息。系统业务处理包括水量调度、遥感信息、综合监控、办公自动化和综合信息服务等。输出信息包括调度计划、水量统计信息、水费信息等，以及满足各级管理部门要求的统计分析报表等。系统总体数据流程如图3所示。

3.统一业务应用平台

系统建设的首要内容是依托塔管局云平台搭建塔管局统一的业务应用平台，实现业务应用。平台的体系架构按照SOA的思想进行设计，从上到下主要划分为应用系统层、应用支撑平台和数据存储3层。

（1）应用系统层

应用系统层按照业务内容划分为综合监测监控系统、水资源管理系统、防汛预警系统、工程管理系统、综合展示及信息服务系统。各个应用系统中所涉及的业务逻辑都封装成服务，部署在应用支撑平台中，各个应用系统根据需要调用应用服务实现系统功能。

（2）应用支撑平台

应用支撑平台是各个应用系统的基础支撑，是保证本系统具有良好的适应性、扩展性、高度的资源共享的基础。按照SOA思想，将各个业务处理逻辑封装成服务并部署在应用支撑平台中，可以使系统拥有更好的开放性，能够更好地应对业务需求变化。

图3 系统总体数据流程示意图

应用支撑平台以企业服务总线作为核心，各种服务以企业服务总线为桥梁进行互联。本系统中部署的服务主要分为两类，分别是应用服务和公共服务。应用服务是各种直接为业务处理提供支撑的服务，主要包括：空间信息服务、图形服务、报表服务、移动应用服务、告警服务和各种具体的业务处理应用服务。公共服务是指提供通用功能的支撑服务，主要包括：业务流服务、数据交换服务、数据访问服务、数据字典服务和消息服务等。

（3）数据资源层

数据资源层指的是塔管局相关各类水利业务数据库，各个业务应用对数据的访问需求都是通过数据服务（包括：数据交换服务、数据访问服务、数据字典服务）到数据库中进行处理的。按照水利部标准，数据资源层包括水雨情数据、防汛数据、水资源数据、水利工程基础数据、工程管理数据、生态数据，以及空间数据、元数据、管理数据等。

四、结 语

塔里木河流域水资源供需复杂、水资源时空分布不均，水量统一调度难度大，管理机构规模大，工程管理和日常管理层级多，信息交互频繁，必须应用高效的自动化和信息化手段支撑运行；流域地域广阔，自然环境恶劣，现场工作环境艰苦，必须通过稳定可靠的信息化手段改善人员的工作环境，降低人员劳动强度，实现现场的少人值守（无人值班）。作为全局业务应用的关键技术手段，信息化系统自身必须能长期稳定运行，具备较高的系统可利用率。

综合考虑国内和本地水利信息化发展水平，此次水资源监控信息化系统整合应围绕水量调度及水资源管理等业务重点，升级和改造信息基础设施和保障环境，重点建设全局水量调度管理统一应用平台和业务应用模块，整合信息资源，提高基础信息利用率，促进资源共享和系统交互，达到实用、高效、安全、可靠的目标。

[1]蔡阳.现代信息技术与水利信息化[J].水利水电技术，2009（8）.

[2]苑希民.水利信息化技术应用现状及前景展望[J].水利信息化，2010（3）.

[3]覃新闻，托乎提·艾合买提，吾买尔江·吾布力，等.塔里木河流域水资源统一管理与调度实践[M].北京：中国水利水电出版社，2014.

[4]李臣明，曾焱，王慧斌，等.全国水利信息化“十三五”建设构想与关键技术[J].水利信息化，2015（1）.