山洪灾害监测预警云平台设计及应用

田盛华，周 威，付大伟，邓 伟

（江河瑞通科技集团有限公司，100097，北京）

山洪灾害监测预警云平台设计及应用

田盛华，周 威，付大伟，邓 伟

（江河瑞通科技集团有限公司，100097，北京）

山洪灾害监测预警平台是国家山洪灾害防治工作的重要非工程措施手段，经过多年的建设完善，在山洪防治工作中发挥了极大的效益，有效地减少了山洪灾害带来的损失及影响。在传统技术模式应用过程中，山洪灾害监测预警平台也存在着一些问题，如数据资源分散、数据质量偏低、决策支撑能力不足、运维管理困难等。随着物联网和云服务技术的逐步成熟，利用新技术手段提升原有系统功能，逐步提升山洪业务应用效果，是山洪灾害监测预警非工程措施建设的必要手段，以此实现山洪灾害防治精细化管理、精准化应用。

山洪灾害；云平台；物联网；定制化

我国许多地区山洪灾害频发，由山洪引发的滑坡、泥石流等地质灾害带来的损失巨大。国家对山洪灾害防御高度重视，坚持“以防为主，防治结合”“以非工程措施为主，非工程措施与工程措施相结合”的原则，建成了覆盖全国29个省（自治区、直辖市）、305个地市、2 058个县的山洪灾害监测预警系统，山洪防治取得了初步成效。

由于系统规划设计相对较早，各地信息化发展水平参差不齐，全国山洪灾害防治系统也存在着一些问题，如数据资源分散、数据质量偏低、决策支撑能力不足、运维管理困难等，导致山洪防治管理工作效率偏低，成本也较高。

随着物联网云技术的逐步成熟，物联网设备接入也由以往的初步实现设备和系统对接阶段，逐步转向设备统一接入云端并在云端做应用管理的阶段，利用新技术解决传统模式下的主要问题成为必然趋势，也为山洪灾害云应用提供了技术保障。为此，研究山洪灾害监测预警云平台应用推广，将为下一步省市县山洪灾害监测预警系统应用模式、数据共享管理模式、运维管理模式提供新的技术思路。

一、建设目标

结合现有山洪灾害防治体系，利用物联网云技术实现山洪灾害监测数据集约集中管理，通过系统云服务应用模式，减轻省级以下防汛部门软硬件运行维护的压力，借助云计算能力，提高行业模型计算速度及范围，扩大山洪灾害防御信息服务范围，提升平台公众服务能力。

二、建设方案

1.总体架构设计

山洪灾害监测预警云平台总体框架设计将考虑按照“一张智能感知网、一个云中心平台、一套安全保障管理”的总体思路，结合云技术架构进行总体设计，如图1所示。

一是数据源层。山洪灾害监测预警云平台数据源将考虑融入测站监测数据、视频图像数据、已有历史山洪数据库数据、山洪相关文档数据、水文气象同步数据及舆情抓取数据，形成山洪多源异构数据源。

二是IAAS层。通过硬件资源配置，利用虚拟化技术手段，搭建山洪灾害监测预警云平台基础云环境，实现资源管理的云化及异地云备份。

三是PAAS层。实现山洪数据统一接入及大数据规则存储，提供云计算分析引擎、模型库平台支撑，并充分利用已有的基础中间件及GIS平台，构建山洪灾害监测预警云支撑应用。

图1 总体架构图

四是SAAS层。在满足山洪灾害监测预警基本业务应用基础上，提供可定制化的基于模型应用的山洪业务分析，以及山洪移动业务应用。

五是终端用户。山洪灾害监测预警云平台终端用户主要包括省级防办、市级防办、县级防办及社会公众等。

2.数据统一接入模式

目前全国各省山洪灾害监测数据大多由测站采集传输到县级防办数据库，由县级防办同步到水情分中心，由水情分中心同步到省水文数据中心，再由省水文数据中心同步到省防办数据库，数据传输过程涉及多个节点，在传输环节出现问题的概率很大。

为减少过程节点，提高传输质量，可采用新的物联网总线技术，通过兼容各家设备传输协议，将各省区县监测站点统一接入到省防办数据库，由省防办通过数据交换共享下发给各区县，实现山洪灾害监测数据集约集中管理。

3.云平台建设

（1）IAAS 层建设

山洪云平台IAAS层建设可选择两种不同模式建设：一种模式是省厅信息中心利用已有计算资源设备及存储设备（现有资源不足时需补充设备），通过虚拟化手段实现山洪云基础环境搭建，同时在异地建设数据备份中心，保障数据安全，省市县三级业务应用可通过水利专网访问；另一种模式是通过租赁公有云方式获取基础云环境，在公有云环境下搭建省市县三级业务应用，此种模式各级业务应用需要通过互联网访问。

（2）PAAS 层建设

山洪云平台PAAS层建设主要是为山洪业务应用提供大数据混合存储、数据服务、基础应用支撑，模型应用支撑、云计算引擎支撑等内容，构建多租户应用架构，实现租户之间数据隔离；建设云计算及模型应用分析引擎，为平台的业务应用提供分析计算的支撑服务，通过设定引擎启动的接口，实现引擎的启用，同时与本地GIS平台实现无缝对接，通过二维GIS及三维GIS平台满足山洪灾害“一张图”应用支撑。

（3）SAAS 层建设

山洪云平台SAAS层建设将利用云平台灵活扩展能力实现山洪业务定制化应用，满足省市县及乡镇功能延伸定制化需求，实现已建业务功能优化整合，避免重复开发，保障系统应用简洁实用，同时融入专业模型云计算，提升预报预警能力，结合动态临界雨量，实现山洪灾害精准预警，针对性发布，逐步提升移动端和微信公众信息服务，进一步增强各级用户的山洪灾害决策指挥能力，达到山洪灾害监测预警精细化、智能化管理应用。

三、应用效果展望

1.集约管理，减少运行维护压力

县级防办信息化专业人才相对缺乏，造成现有县级平台的软硬件运维负担较大，在近年实际工作中，不乏因管理不善造成监测预警不及时的问题出现，利用云平台技术实现系统在云中心统一应用的集约化管理，市县级用户无须再增加软硬件设备及运行维护管理，只需通过网络访问云端即可实现业务应用。

2.统一接入，提高数据入库质量

利用物联网总线技术，实现山洪数据从前端采集设备统一接入到云端，在云端统一进行数据质量监控，针对异常数据实时提醒，逐步改善数据入库后其质量无人问津的现状，同时数据统一接入云端后减少了数据交换节点，解决了数据应用交换节点过多导致的数据丢失及数据不一致等问题。

3.专业模型，提升业务应用能力

基于模型云计算的技术应用，提升山洪预测预报能力，延长预警预见期，同时充分利用山洪灾害调查评价成果数据，实现预警影响分析，逐步提升精准预警和精准发布能力，为用户提供真正有价值的业务应用支撑。

四、小 结

山洪灾害监测预警云平台设计为山洪灾害监测预警应用提供了新的思维方式，建设山洪灾害监测预警云平台，将有效解决传统技术应用模式产生的一系列问题，保障山洪灾害非工程措施与工程措施有效结合，全面提升山洪防治整体能力，减轻各级运维管理负担。山洪云平台的设计融入了物联网、云计算、移动应用等新技术手段，平台架构设计采用了最新的云平台架构，从而保障了山洪平台技术的先进性。

[1]涂勇，等.山洪灾害数据共享问题初探[J].中国防汛抗旱，2014（4）.

[2]何秉顺，黄先龙，郭良.我国山洪灾害防治路线与核心建设内容[J].山洪灾害防治，2012（5）．

Design of cloud platform for mountain flood disaster monitoring and early-warning and its utilization

//Tian Shenghua,Zhou Wei,Fu Dawei,Deng Wei

Platform for mountain flood disaster monitoring and warning is one of key non-structural measures for flood prevention in China.After years of improvement,the platform has played a significant role and effectively reduced losses and negative effect of the disaster.In the process of application of this traditional technical model,we found some problems,such as large scale of data sources and low quality of data,and lacking of decision support capacity as well as funds for operation and maintenance.Along with mature of technologies of internet of things and cloud platform service,it is necessary to apply these to upgrade the system and make beneficial use of the platform,so as to realize precise and accurate application of technology for disaster reduction.

mountain flood disaster;cloud platform;internet of things;customization

TV87+TP39

B

1000-1123（2017）19-0063-02

2017-09-20

田盛华，总经理。

责任编辑 轩 玮