基于“云计算”的常州市水利信息资源整合研究

2015-12-12沈筱飞

江苏水利 2015年8期

沈筱飞孙峰

（1.常州市城市防洪工程建设处，江苏常州 213000；2.常州市河道湖泊管理处，江苏常州 213000）

近年来，我国水利信息化投入非常巨大，尤其在“十二五”期间，水利信息化得到了长足的发展。伴随着水利信息化在常州的快速发展，各级水利相关的信息系统产生了巨量的水利相关的信息和数据，这些信息和数据虽然在水利发展、决策、管理以及服务方面发挥了巨大的作用，但这些数据从根本上还未形成可进一步利用的资源。由于受到水利信息化发展水平、模式以及整个水利的管理体制、区域差异、技术应用和信息化环境的影响，现阶段还无法实现水利信息资源的有效集成、整合和共享。研究如何面向常州水利应用，构建常州水利信息资源的整合模式具有重要的实践意义。

1 水利信息化发展及问题分析

虽然水利信息化在近几年投入巨大，从国家到地方都非常重视水利信息化，但由于各种原因，目前水利信息化进程尚存在一些普遍性问题。

1.1 信息平台割裂、整合困难

各级水利部门（国家、省、市、县）都建设有各自不同类型的系统平台，不同的水利信息化项目建立的平台系统相对独立，很难实现其信息资源的互联互通，由此带来了硬件资源的浪费。如：业务数据不一致、信息采集方式不同、业务需求不同、数据存储格式不同等，导致部门间的信息资源共享困难；另外，还存在因数据分散、信息采集和汇聚机制不统一影响区县、部门间信息互联互通等问题。

1.2 信息化投入软硬件不均

水利信息化建设和发展中，注重硬件设施的建设，忽视软件系统建设及信息资源建设，软件（含信息资源）建设投入占比低于1/3，且因硬件基础设施投入盲目追求高配置而导致了资源闲置浪费。此外，信息化建设中容易忽视系统建成后的运行和维护，且缺乏相关专业技术人员进行维护和管理，导致较多系统瘫痪或废弃。

1.3 无法应对大数据的处理、存储及分析

传统水利信息资源管理模式无法适应数据量大、运算处理能力和存储要求高的现状，故基于“云计算”的水利信息平台建设已经势在必行。另外，水利信息资源是水利政务、业务资源开发利用的基础，但目前对于水利相关信息资源的开发和利用尚无相关的标准和手段，使得大量的水利相关的信息资源已成为一种累赘，不仅占用了存储空间，也带来了大量的数据维护工作。只有引入水利“云计算”平台以及水利的大数据分析平台，才能更好地开发利用资源。

1.4 水利信息安全问题突出

水利信息化一方面带来了管理和服务能力的提升，但大量的实时数据和历史数据的存在，同样也带来了相关保密数据的管理难题。水利数据资源可分为不同的密级，如果无法较好地实现数据权限和资源分配的管理，极易导致数据泄密事故。特别是在多部门、多地域协同工作过程中，对于涉及较多工作人员及多种类型的网络传输，则需要以更高的安全等级和更严密的系统设计来保障信息安全。

常州水利数据不仅涉及长江、太湖等流域，也包含运河、城市河道，甚至农村的每一条河道和每一座泵站，必须通过信息资源的整合和处理，才能解决以上的共性问题。

2 基于“云计算”水利信息平台优势及特点

云计算是在分布式计算、并行计算和网格计算等技术上发展起来的新的计算服务模式。在该模式下，终端用户可根据业务不同的需求来选择硬件资源、平台或者软件资源等不同的计算服务级别，而无需考虑云端的运算能力、存储能力、负载能力，所有工作都交由云端来完成，通过这种计算模式，可以大幅提高资源的利用率［1］，实现管理的低成本高效率。将云计算技术引入水利信息资源的整合中，能够最大限度地实现水利信息资源共享和业务协同，从而有效解决信息重复采集、信息分散、信息共享不足、基础设施重复建设、系统互联互通不畅等一系列难题。

2.1 信息资源共享

云计算环境为分布在不同地域、部门的水利相关数据和业务提供了公用平台，虽然这些水利数据存储和分布存在较大的差异，但通过构建水利“云平台”可以有效将分散的、异构的水利信息系统信息资源集成［2］，从功能和业务两个角度进行逻辑整合，以此促进“孤立”的信息系统之间的高效共享和数据交换，消除“信息孤岛”现象。通过建立统一的水利“云平台”，可进一步提升水利公共平台的服务能力。

2.2 低成本高效率

云计算技术通过虚拟化技术，统一配置硬软件资源，实现资源的动态分配，突破了传统信息系统的开发模式。而通过云平台进行计算资源的负载分配，改善了硬件资源利用率低下的状况，大大提高了资源利用效率。同时，通过云平台统一对计算资源和软件资源进行管理和配置，能够使上层应用更专注于业务逻辑，有效减少了信息资源的管理维护成本。

2.3 信息安全增强

云计算技术通过虚拟化、分布式技术，能够向用户提供冗余度高、容错性强以及故障率低的服务保障机制［3］。在硬件上，能够实现故障动态迁移，以实现服务连续性；在资源存储上，通过冗余存储备份策略实现数据的安全性；在软件服务上，能够提供连续的服务来保证服务的可靠性；在安全上，能通过完整的权限控制策略保证数据和信息的访问安全［4］，降低水利信息整合利用过程中的安全风险。

3 常州市水利信息资源整合

3.1 技术路线

水利信息资源的整合过程是由水利信息资源建设、水利信息资源整合及管理、水利信息资源服务与利用、资源更新和资源再利用构成的一个循环过程。水利信息资源整合是常州市水利信息资源开发利用的核心，通过对常州水利政务、业务中的各项资源进行合理配置并优化，从而可实现信息资源的最优化使用。

3.1.1 整合的框架模型

水利信息资源整合的框架由水利信息资源、水利基础业务和水利应用服务三个方面组成，如图1 所示。

图1 常州市水利信息资源整合框架

水利信息资源包括常州水利政务、业务过程产生的各类结构化、半结构化以及非结构化信息，其中包含了常州水利信息化过程中所产生的各类实时数据、历史数据等，其整合主要从信息所涉及的范围进行；基础业务的整合主要是从常州水利政务、业务等过程进行；应用服务的整合是从水利信息资源利用的深度和效率进行，通过对水利相关信息的采集、组织、处理、存储、利用等过程进行整合，从而提升常州水利信息资源应用服务质量和效率［5］。这三个方面的整合包含了水利信息资源整合中的内容、层次与服务，通过信息资源整合可完成对常州水利信息资源的高效化利用、专业化应用、集约化服务。

图2 常州市水利信息资源“云服务”模型

3.1.2 常州市水利信息资源层次管理模型

结合上文中的框架模型，对常州水利信息资源进行分层次管理。将常州市水利信息资源管理层次分为：基础设施服务层、数据资源服务层、平台服务层、应用服务层。其中，基础设施服务层是指水利信息化所需相关基础设施，包括存储、计算和网络服务；数据资源服务层则包含了从“数据”和“信息”角度描述水利活动中涉及到的所有政务、业务数据和基础数据；平台服务层包含通用应用服务和通用基础服务两个方面，并对通用应用服务和基础服务进行整合；应用服务层则体现水利活动中的核心业务活动，是对信息、知识进行加工和利用的过程，并面向常州水利信息资源的各类用户提供水利信息资源的获取和交互。

3.2 基于“云计算”整合的资源框架

3.2.1 常州水利“云服务”模型架构结合概念框架，构建基于“云计算”的常州市水利信息资源模型，如图2 所示。基于不同的水利信息资源管理层次，对相应的信息资源进行整合［6］，形成了面向基础设施、数据服务、平台服务和应用服务搭建的四个平台，分别对应水利信息资源中硬件基础设施、软件基础设施、信息和服务。

3.2.2 基于“云计算”的常州市水利信息资源整合平台构建

搭建常州市水利信息资源“云计算平台”，实质上就是对常州市相应的水利信息资源进行整合的过程，具体包括基础设施、数据服务、平台服务和应用服务四个平台的搭建。

基础设施和数据服务属于支撑平台。其中，基础设施服务包括计算池、存储池、网络池三个方面，为云平台提供计算服务、存储服务和网络服务。数据服务包含水利信息化结构化和非结构化数据服务，包含数据标准、存储、共享交换、加工和管理等服务。

平台服务由两部分通用服务完成：通用应用服务包括用户管理、统一授权、内容管理、智能报表、电子表单、即时通讯、开发组件、技术组件、流媒体服务及视频转码；通用基础服务则包括安全认证、流程控制、统一消息、目录服务、PGIS、高速服务框架、分布式文件系统、分布式计算、搜索引擎以及推荐引擎等服务［7］。

应用服务主要面向水利政务［8］、业务等特定的业务功能搭建，包含水雨情分析、防汛调度、防汛预警、云会商、水利工程管理、水资源管理、水政执法、移动应用服务等各类业务。

3.2.3 常州市水利信息资源“云平台”提供服务

根据水利相关用户的级别、权限，水利“云平台”提供四种类型服务：基础设施服务（Infrastructure as a Service，IaaS）、数据服务（Data as a Service，DaaS）、平台服务（Platform asa Service，PaaS）和软件服务（Software as a Service，SaaS）。

IaaS 对应了水利信息化的基础设施层，从水利信息化硬件资源角度出发，将网络、存储和服务器等基础设施作为服务资源提供。常州相关水利部门在搭建自身应用时，通过水利专网可以快速地从“云平台”中获取所需的基础设施资源［9］。如：服务器资源、存储资源、网络带宽等，可以专注于自身业务系统的开发应用，无需关注物理技术。DaaS 是继IaaS、PaaS、SaaS 之后又一个新的服务概念，包含数据的采集、治理与标准化、聚合及服务等几个方面。

PaaS 对应水利信息化的数据资源层，该服务为用户提供水利业务系统运行所需的软件资源（系统平台、软件开发环境以及各类数据存储平台等），用户可以通过服务提供方的接口，直接开发、部署水利业务应用［10］。PaaS 服务让水利信息化更专注于应用，从而进一步提升系统服务的稳定性。

SaaS 对应水利信息化的资源整合层、业务应用层和公共服务层。SaaS 直接面向应用层，将水利应用整合处理后，按照服务的形式向用户发布，用户可以直接通过网络或接口使用水利应用服务，有效减少不同部门的重复开发，降低系统维护和升级费用。另外，SaaS 服务的提供使得水利应用服务遵循统一的标准和接口，从而提升了政务和业务服务的效率和便捷性。

常州市水利“云平台”通过所提供的四种服务模式，整合了常州市水利建设、管理和服务中的基础资源、数据资源、平台资源和应用资源，并且实现了以服务的形式对外发布。平台能满足不同部门或者公众等不同用户的需求，最大限度地提高水利信息资源的利用效率和便捷性，从而为常州水利信息资源的进一步整合和共享提供保证，促进水利事业快速、高效和稳步发展。