河南省山洪灾害监测预警系统技术路线与系统架构

2016-03-12薛红勋河南省水利科学研究院

河南水利与南水北调 2016年12期

□薛红勋（河南省水利科学研究院）

□薛红勋（河南省水利科学研究院）

随着经济社会的发展，山丘区人口、财产和资产密度还将进一步增长，山洪灾害的风险程度和损失也将显著增加，若不采取切实可行的防治措施，山洪灾害所造成的人员伤亡和经济损失必将同步增长，其影响会愈来愈大。从国家宏观经济发展的形势来看，“十二五”期间到2020年，国民经济将保持持续快速增长势头，实现翻两番的目标，产业结构将实施重大调整，城市化进程将会进一步加快，人民生活水平将会大幅度提高。全面建设小康社会，实现国家经济、社会和环境协调发展的宏观目标，都对山洪灾害防治工作提出了新的要求。

山洪灾害；监测预警；系统技术路线；系统架构

1 系统总体技术路线

河南省、市、县三级山洪灾害监测预警及信息管理系统定位为河南省防汛抗旱业务支撑平台，并与其他防汛抗旱业务系统互为补充，以进一步完善防汛抗旱业务支撑的平台构架。通过对三级平台的统一规划、统一标准、统一建设，保证各级平台形成分工明晰、相互联动、相互支撑的整体；通过对数据库的统一布局，实现各级数据的整合和迁移、共享和同步以及备份。平台功能规划上突出实用性、专业性，充分利用当前防汛、水文、气象等部门在监测预报方面的最新成果，实现为形势研判、预警提供更专业、科学的技术支撑，同时，对实时雨水情、工情、防汛基础资料等进行动态管理，为防汛抗旱管理工作的信息化和规范化提供支持，进一步提高全省防汛抗旱工作管理水平。

河南省、市、县三级山洪灾害监测预警信息管理及共享系统按“六个一”的总体设计思路，高要求、严标准，统一标准、统一规划、统一建设。

根据河南省、市、县三级山洪灾害监测预警及信息管理系统建设的实际需要，系统设计应遵循以下原则：

1.1 扩展性原则

软件系统保证良好的可扩展性，上线后因需求变更可能存在的功能扩充，方便系统之间的衔接。

基于服务组件的扩展性，可迭代开发基础组件和服务组件复合体。平台开发技术层次清晰并可扩展。平台提供丰富稳定的基础API和基础组件库。

1.2 成熟性原则

软件系统设计和开发采用的各种模式、方法、工具、技术等各方面，应选用主流的、成熟可靠的、被广泛认可的产品和方法，确保系统的成熟稳定性。

1.3 可用性原则

软件系统需要充分考虑到人机交互的便利性设计。基于流程可视化的设计，使用者通过简单的拖拽和连线的操作即可完成对业务逻辑的表达；代码的智能提示、组件向导、快捷方式使开发更加容易。

1.4 高性能原则

软件系统应具备高稳定性，可稳定高效地处理大数据量的业务。

性能应该综合考虑对硬件资源的合理利用，各种系统软件的选型和配置、维护，软件底层架构的合理设计等方面的因素。

“一张表”：即统一标准、统一接口、实现数据的统一采集。“一张网”：通过三网融合、连通水利部、黄河水利委员会、海河水利委员会、长江水利委员会和淮委水利委员会网络，实现数据统一传输。“一个库”：对数据库进行总体设计，合理分布，既满足信息共享的要求，又适应分级管理要求，实现数据三级管理、共建共用、充分共享。“一张图”：充分利用山洪灾害调查评价项目的工作底图。“一平台”：实现应用的统一搭建，统一支撑。“一张脸”：统一规划，按照使用对象进行分类，并整合现有系统。以省、市、县三级山洪灾害监测预警信息管理系统作为河南省防汛抗旱管理工作的业务支撑平台，以移动巡查系统作为移动巡查、值守平台，实现各级同类平台的风格一致。

2 网络架构设计

目前，河南省已经建设了省、市、县三级水利宽带计算机网络，上联水利部、黄河水利委员会、海河水利委员会、长江水利委员会和淮委水利委员会；下联省水利信息中心、省水科院和全省18个市水利局、14个市水文局、10座大型水库、4个大型水管单位以及134个县（市、区）水利部门，并利用DSL-VPN技术在乡镇建立起全省VPN通信网络系统。

省级山洪灾害监测预警信息管理系统、信息共享系统（省节点）和省级移动巡查设备服务平台都需要部署在省水利厅网络的DMZ区，并且在网络上可以与、省级预警信息发布平台、省级预警短信平台、省级山洪灾害监测预警设备运行管理系统实现互联互通。

由于需要实现省、市、县三级平台的数据共享，因此，需要省、市、县三级平台所部署的网络均能互联互通，彼此能访问到指定的某个固定IP地址的服务器。此外，县、市级平台还需要确保能访问省级预警信息发布平台接口。此外，省级移动巡查设备服务平台所部署的服务器需要映射到公网，只有这样移动端的用户才能通过公网访问到这2个系统。

3 三级平台总体结构

按照全国山洪灾害防治非工程措施项目建设的总体部署，在满足山洪灾害防御工作需要的同时，整合防汛抗旱指挥、业务等系统进行开发部署，实现中央、省、市、县监测预警平台互联互通，通过建立统一的数据共享软件实现各级平台与气象、水文等部门信息共享。项目部署在河南省、12个市和5个推广城市，及79个项目县。

4 系统架构设计

省、市、县三级山洪灾害监测预警及信息管理系统是全国山洪灾害防治非工程措施项目建设的重要内容，系统从技术实现和提供服务的角度，其总体架构可划分为7个层次和2个体系，7个层次分别是：采集传输层、计算机网络层、硬件设备层、数据资源层、应用支撑层、业务应用层；2个体系分别是：安全性保障体系和标准规范体系。

4.1 应用交互层

三级应用交互层是直接与用户交互的层面，提供三级应用交互。按照使用对象进行分类，包括省级用户、地市级用户和县级用户，以山洪灾害监测预警信息管理系统作为河南省防汛抗旱管理工作的业务支撑平台，以移动巡查系统作为移动巡查、值守平台，为防汛抗旱管理提供全面支撑。

4.2 业务应用层

业务应用层主要指业务应用系统，主要用于将采集到的信息进行各项业务应用，提供统一的用户界面，也是整个系统的展示层。河南省市县三级山洪灾害防治项目山洪灾害监测预警信息管理及共享系统，是在全面对汛情实时监视的基础上，强化形势研判和预警的技术支撑，形成省、市、县三级联动的平台，主要包括省级山洪灾害监测预警系统、地市级山洪灾害监测预警系统、县级山洪灾害监测预警系统和省级山洪灾害预警移动巡查平台。

4.3 应用支撑层

应用支撑层提供统一的技术架构和运行环境。为河南省市县三级山洪灾害监测预警信息管理及共享系统建设提供通用的应用服务和集成服务，为资源整合和信息共享提供运行平台。主要由各类商用支撑软件和开发类通用支撑软件共同组成。

4.4 数据资源层

数据资源层是系统信息汇集和数据存储与管理的基础。建设河南省山洪灾害监测预警信息管理及共享系统三级平台综合数据库，建成山洪及相关数据存储和管理平台，为山洪灾害监测预警信息管理提供数据访问、数据存储、数据备份、数据挖掘等各项数据管理服务。

4.5 硬件设备层

硬件基础设施为河南省市县三级山洪灾害监测预警信息管理及共享系统提供基础的硬件支撑环境，包括支撑各类应用运行和各类数据存储的服务器、存储、备份、显示及机房环境等。山洪灾害防治非工程措施项目建设中，省、市、县均按照大纲的基本要求配备有相应的应用服务器等，为河南省、市、县三级山洪灾害监测预警平台提供了基础的软硬件支撑环境。

4.6 计算机网络层

河南省、市、县三级防汛专用宽带计算机网络已经建成，统一分配了地址段，并已与当地局域网、互联网相互联通，实现了三网融合，并连接了水利部、黄河水利委员会、海河水利委员会、长江水利委员会和淮委水利委员会网络。河南省防汛指挥中心与气象部门网络有专线连接，与河南省水文部门处于同一个局域网内，与国土等其他相关部门目前通过互联网交换资料。

4.7 采集传输层

采集传输层是省、市、县三级山洪灾害监测预警信息管理及共享系统的数据源基础。负责采集、传输各类山洪及相关信息，信息采集方式可包括：自动采集、人工采集、在线交换和离线交换等。内容主要包括水雨情采集、工情信息、灾情信息等。