广东省“互联网 + 现代水利”总体框架与关键内容

王战友，李观义

（广东省水利厅“互联网 + 现代水利”行动计划项目办公室，广东 广州 510635）

0 引言

“十二五”以来，广东省水利信息化业务系统开发深度和广度逐渐加强，信息资源开发利用与整合共享程度不断提高，基础设施持续夯实，信息技术特别是大数据等新兴技术的应用逐步拓展，信息化保障环境日益完善，水信息采集、通信网络、指挥会商、水资源管理、电子政务等在水利业务管理中发挥了重要作用，为全方位、多层次推进全省水利信息化打下了较好的基础。但是，全省的水利信息化也存在以下不足之处：计算存储设备等基础设施利用率不高，各级水利系统数据资源没有实现充分共享，部门之间的业务不能实现真正意义的协同联动，应用系统存在一定程度的信息孤岛现象等。

新时期治水方略的重大调整和深化水利改革发展的迫切需求，对水利信息化提出了更高的要求。为贯彻落实《广东省“互联网 +”行动计划（2015—2020 年）》[1]和《水利信息化发展“十三五”规划》[2]，紧密围绕水利行业管理和公共服务，广东省水利厅提出“互联网 + 现代水利”的行动计划[3]，要求以整合为手段，安全为前提，需求为导向，应用为核心，创新发展理念、管理手段和服务模式，深化水利业务网格化、精细化、智能化的科学管理，为政府部门和相关行业及社会公众提供协同、便捷、高效的水信息服务，全面提升防汛抗旱、水资源、河长制等行业管理，以信息化驱动全省水利现代化。

为此提出广东省“互联网 + 现代水利”行动计划的总体框架与关键内容，通过建设云平台服务体系，从技术架构上保证整个“互联网 + 现代水利”系统的统一性和灵活性，促进信息技术与水利业务的深度融合。

1 总体框架

根据《水利信息化发展“十三五”规划》提出的总体框架，为满足跨地域、部门、系统的信息资源共享与交换的需要，结合广东省水利管理的实际，提出广东省“互联网 + 现代水利” 的系统总体框架，如图 1 所示。该框架运用云计算、物联网、移动互联、大数据、智慧城市等新技术和理念，构建省、市（地）、县（区）、乡（镇、街道）四级现代水利技术支撑体系，实现业务应用协同智能，信息资源整合共享，基础设施集约完善，网络安全稳定可控，保障环境优化健全的总体目标，以及主动联、发、推、送的信息服务模式。

总体框架通过基础设施、数据资源、应用支撑、应用集成和业务应用等平台的建设，实现全省各级水利系统及气象、环保、农业、国土等相关部门的资源共享，以及数据交换与业务协同。

图 1 系统总体框架

1.1 基础设施

利用全省水利信息化的行业信息采集和数据中心建设成果，整合全省各级水利系统建设的水利信息化基础设施，形成完善的信息采集、通信网络和硬件环境体系。

1.2 数据资源

依据国家、省及水利行业有关规范标准要求，通过数据汇集、存储、服务等建设，实现跨部门、地域、系统的信息集成整合，包括防汛抗旱、水文气象、水资源、水环境、水生态、水利工程等数据，构建统一的数据资源接入、接收、存储、共享、交换、运维和管理服务。

1.3 应用支撑

充分利用广东省水利数据中心应用支撑平台建设成果，为全省各级水利系统提供统一的平台应用支撑，并接入广东省政务服务平台，提供基础和业务服务及平台管理等技术支持，服务于水安全、水行政、水公共服务等相关部门与行业。

1.4 应用集成

在广东全省“一张图”的基础上，构建全省统一的基础水利地图和界面表现等服务体系，为全省各级水利系统提供区域可选择、图层可叠加、内容可定制的个性化专题地图服务，通过统一的数据和应用服务接口及空间分析服务等，为业务应用提供水利“一张图、一站式”的信息资源集成与整合。

1.5 业务应用

依托基础设施、数据资源、应用支撑和集成，为全省各级水利系统的具体业务应用系统的开发、部署与发布提供支持，并为各类用户提供统一的门户入口。

1.6 安全与保障

在现有网络安全与保障机制的基础上，完善服务标准规范和信息、服务与资源的共享交换机制，建立水利相关设备、数据、服务与应用的安全保障体系，最大程度地发挥资源的利用效率和使用范围，为各级平台的业务应用系统提供信息安全与管理机制保障。

2 建设任务

广东省“互联网+现代水利”行动计划提出了“3 ＋ 6 ＋ 9”（即 3 个基础系统、6 个应用平台、9 个业务专项）的建设任务。3 个基础系统的建设充分体现资源整合共享和“互联网 +”的理念和技术；6 个应用平台在感知监测、仿真模拟、预测预警、指挥调度、公共服务等业务环节，充分体现资源整合共享、集约建设、智能化、网格化理念和“互联网 +”思维；9 个业务专项针对不同部门的业务需求，充分体现业务管理的流程化、应用的移动化、服务的主动化。

2.1 基础系统

基础系统的建设包括“一朵云”“一专网”“一张图”3 个方面，其中“一朵云”提供了统一的计算、存储、服务资源；“一专网”提供了统一的信息采集、传输、交换和共享的通道；“一张图”将各种数据、应用和服务等资源通过一张图进行接入与集成整合。

通过 3 个基础系统的建设，在广东省水利数据中心和相关水利信息化工程建设成果的基础上，进一步完善建设水利信息化发展总体框架中提出的基础设施和信息资源等公共平台，可全面有效地支撑广东全省各级水利系统在三防减灾、水资源监控、河长制、电子政务等领域的业务应用。

2.2 应用平台

应用平台包括三防在线决策指挥、水安全在线监控、水政执法监督指挥、网上行政审批、网上民生服务、资金全程监督等 6 个方面的平台，旨在充分利用广东省水利信息化建设成果，在 3 个基础系统提供的网络通信、信息资源和“一张图”集成整合基础上，在全省各级水利系统进一步完善建设水利信息化发展总体框架中提出的水利业务应用体系，全面推进水利业务应用的现代化进程。

在 6 个应用平台的建设中，充分运用资源整合共享、集约建设、智能化、网格化的管理理念和“互联网 +”的思维模式，有效支撑感知监测、仿真模拟、预测预警、指挥调度、公共服务等相关业务领域。

2.3 业务专项

业务专项包括水文监测、流域管理、水土保持等信息化工程，以及互联网 + 河长制、水利工程安全管理能力建设、网络信息安全保障工程、水利科技和规划勘测设计成果管理展示、互联网+党建与水文化、水利三防综合监控指挥中心 9 个方面，旨在通过业务专项的建设，充分利用广东省水利信息化建设成果和“一朵云”“一专网”“一张图”构建的公共基础环境，在全省各级水利系统实现相关业务领域的资源整合与业务协同，并依托移动 App、微信企业号和公众号等通过手持终端提供主动推送的信息服务，推进“互联网 +”在广东水利各领域的广泛应用。

3 关键内容

“互联网 + 现代水利”的建设范围广、技术复杂，需要根据不同的建设内容，选择合适的技术路线，其中云平台服务体系建设是整个行动计划的关键。云平台服务体系框架包括计算存储、数据资源、应用支撑等环境，以及服务总线、保障体系等部分，如图 2 所示。

云平台服务体系框架的建设旨在整合全省各级水利系统软硬件环境及数据和应用资源，面向各级水利系统、政府相关部门、社会公众的业务管理和信息服务提供支撑，实现基础设施、数据和应用资源等水利公共资源的统一管理，保障资源的统筹利用、信息的整合共享和业务的协同智能[4]。

3.1 计算存储环境

计算存储环境的建设将物理的计算和存储设备、网络交换与安全、自动监测及移动巡查的终端等基础设施，通过虚拟化技术对计算存储资源进行统一调度和管理[5]，提供扩展性、可用性及安全保障服务，形成集约化的计算存储资源池，满足全省各级水利系统业务应用的计算和存储需要。计算存储环境框架的建设包括物理、虚拟、管理和接口等环境建设，如图 3 所示。

其中接口环境通过建立计算存储与网络通信等设备的监控与管理维护接口，为云平台服务体系提供统一的设备管理与监控，以及数据的接收与处理等。

3.2 数据资源环境

数据资源环境遵循统一标准、分布式存储和统一数据服务原则，建立数据资源目录服务体系，通过数据仓库建设及对多维度、海量数据处理的大数据处理接口，为开展“一张图”的数据集成整合创造条件。

图 2 云平台服务体系框架

图 3 计算存储环境框架

数据资源环境框架的建设将对全省各级水利数据资源进行整合，建立统一的数据汇集、共享交换、数据存储和仓库与大数据服务机制和数据资源目录服务体系，实现数据资源的统一标准、管理、服务和分布式存储[6]，提高数据服务、运行维护和资源利用的效率，如图 4 所示。

在数据处理上，对于结构化、质量较好、价值密度高的数据，可通过 ETL 清洗转换后直接加载到数据仓库；对于一些非结构化、价值密度低的数据，则先存入分布式大数据平台；所有数据通过MapReduce 等技术进行预处理、分析计算、关联聚合后汇入数据仓库。同时，对于类似灾情、旱情等非关系型数据，可以使用 NoSQL 等方法进行存储，以降低存储成本，提高检索效率。

3.3 应用支撑环境

应用支撑环境的建设为相关业务应用系统提供统一的平台软件运行环境、业务服务接口，并在业务系统的建设过程中，按照平台的统一标准开发、部署、发布各种基础和公共及专项的服务，实现部门内部、部门之间、应用系统之间的资源共享，业务协同与互联互通。应用支撑环境框架的建设内容包括系统资源、公共基础、应用、业务等服务层的建设，以及服务与安全的管理等，如图 5 所示。

其中业务服务为具体应用系统提供数据查询、统计分析、模型算法、界面表现等处理，并以 Web Services 等组件形式进行统一的封装、注册、发布、配置、监控、使用和访问，业务应用系统可调用这些业务组件完成相应的操作。

3.4 服务总线

图 4 数据资源环境框架

服务总线实现各级水利系统及相关部门之间的信息、数据与服务等资源的共享与互联互通，各级水利系统、相关部门、社会公众均可通过服务总线获取相关资源。服务总线使用双向的消息传送机制，基于一系列的标准技术（包括 Web Service，SOAP，JMS 等），实现应用之间的资源共享和业务协同。服务总线框架在具体实现上通过服务注册、管理、路由、发现及协议转换等功能，实现异构系统之间的相互通信，同时保持系统之间的松散耦合关系，如图 6 所示。

3.5 保障体系

建立合理的云平台服务体系的资源管理、运行维护和安全保障机制，并依托服务总线对服务的接入、注册、发布、访问、维护和运行进行统一的管理监控，为应用接入、资源访问、安全控制等提供保障[7]。

4 结语

图 5 应用支撑环境框架

图 6 服务总线框架

3 个基础系统、6 个应用平台和 9 个业务专项的建设任务，是广东省“互联网 + 现代水利”的重要核心。运用云计算、物联网、移动互联网、大数据、智慧城市等新技术，提出了由基础设施、数据资源、应用支撑等构成的现代水利的基础框架，并就基础框架的建设明确了云平台服务体系的关键内容，体现了“互联网 + 防汛抗旱、生态资源、工程管理、审批执法、政务服务”的深度融合。在此基础上构建协同智能和泛在便捷的业务应用体系，整合共享和统一规范的信息资源体系，集约完善高效全面的基础设施、可信可靠和可用可控的网络安全等体系，优化健全和众创众筹的保障环境体系，可全面提升水利业务管理、指挥决策及社会服务水平，支持后续项目在此基础上进一步开展预测预报、模拟仿真、评估评价、虚拟现实、三维可视化等的深化应用。

[1] 广东省人民政府办公厅. 广东省“互联网 ＋”行动计划（2015—2020 年） [A]. 广州： 广东省人民政府办公厅，2015.

[2] 水利部信息化工作领导小组办公室. 全国水利信息化发展“十三五”规划 [R]. 北京：水利部信息化工作领导小组办公室，2016.

[3] 广东省水利厅“互联网 + 现代水利”行动计划项目办公室. 广东省“互联网 + 现代水利”行动计划 [A]. 广州：广东省水利厅“互联网 + 现代水利”行动计划项目办公室，2017.

[4] 刘庆涛，崔瑞玲，耿丁蕤. 水利信息云建设初探[J]. 水利信息化，2012 (2): 5-9.

[5] 付静，詹全忠. 水利信息化基础设施整合共享研究与实践[J]. 水利信息化，2014 (6): 27-31.

[6] 程益联，付静. 水利数据整合共享研究[J]. 水利信息化，2014 (6): 13-17.

[7] 罗军舟，金嘉晖，宋爱波，等. 云计算：体系架构与关键技术[J]. 通信学报，2011 (7): 3-21.