湖北省水资源监控管理信息平台集成设计与应用

2018-05-07张阮玲子朱光军

水利信息化 2018年2期

陶锋，张阮玲子，朱光军，蔺璐

（1. 鄂北地区水资源配置工程建设与管理局（筹），湖北武汉 430071；2. 湖北省水文水资源局，湖北武汉 430071；3. 湖北省水利厅信息中心，湖北武汉 430071；4. 东华软件股份公司，北京 100190）

0 引言

自 2012 年起，用 3 a 左右时间，湖北省基本建立与水资源开发利用控制、用水效率控制和水功能区限制纳污红线管理相适应的重要取水户和水功能区等监控体系，基本建立水资源管理系统，初步形成与实行最严格水资源管理制度相适应的水资源监控能力，逐步增强支撑水资源定量管理和“三条红线”监督考核的能力[1]。

湖北省水资源监控能力项目的建设任务主要有：对湖北省重要取用水户（国控、省控等）进行监测，实现 70% 以上重点取用水户的在线监测；对湖北省水环境监测中心和 9 处分中心进行改造，新增 43 个水功能区巡测国控监测点，确保重要江河湖泊水功能区监测覆盖率达到 80%；对湖北省列入已核准公布的 175 个全国重要饮用水水源地基本实现100% 监测，并建设 8 个重要饮用水源区水质在线国控监测点；建设湖北省水资源监控管理信息平台；对上（水利部、流域）和对下（地市、县）实现重要取用水户的取用水，重要地表水水功能区水质、水量，重要城市饮用水水源地水质、水量、供水等信息的共享；实现国家、流域、省三级水资源管理业务的在线处理。

1 平台集成设计

湖北省水资源监控管理信息平台集成工作，在吸收引用国家水资源监控能力建设项目通用性的技术成果和遵循相关标准规范的基础上，依据《国家水资源监控能力建设项目湖北省技术方案（2012—2014 年）》，结合湖北省节点的实际需求完成本级节点集成实施；利用水利部统一下发的集成支撑软件，实现湖北省节点平台与中央节点平台、流域节点平台和市县节点的互联互通[2]。湖北省水资源监控管理信息平台集成架构如图1 所示。

湖北省水资源监控管理信息平台的集成实施，按照国家水资源监控能力建设项目统一要求，采用统一下发的集成支撑软件及本次项目采购的 ETL 工具，并应用 JAVA 和 SQL 语言完成平台内部与外部集成实施。

图1 湖北省水资源监控管理信息平台集成架构图

2 平台内部集成

基于湖北省水利信息化基础环境，运用水利部统一下发的应用支撑软件进行资源整合和数据贯通，同时结合湖北省水资源业务管理的特点，以政务外网为依托，全面掌握地表水年取用水量 300 万m3以上取用水户、列入国家重要水功能区名录的 184 个水功能区及 8 个全国重要饮用水水源地的水量水质信息，形成与实行最严格水资源管理制度相适应的水资源监控能力，构建支撑水资源管理体系的工作业务平台和决策支持环境[3]。

2.1 基础环境集成

基础环境集成时设计了湖北省的水资源数据传输网络拓扑图，按照现有物理和网络环境，组织协调硬件厂商、软件厂商、运营商完成 VPN 专线，交换机，服务器及安全设备等硬件环境的部署及中间件的安装、配置、调试。湖北省取水监测信息和自动水源地监测数据通过数据自动采集与控制单元，将采集到的流量或水质数据以 3G/4G 无线通信方式传输到湖北省水资源监控管理平台，并通过数据交换实现中央、流域、省三级共享。水功能区人工巡测数据由各地市水文局通过湖北省水资源省级信息监控平台，录入每个月人工采样的水功能区监测数据，经省级业务管理部门审核后，数据入库并交换至中央。湖北省数据传输和存储网络拓扑图如图2 所示。

2.2 数据集成

基于政务外网水资源专项业务数据库内容如下：信息服务库、业务管理库、应急管理库、调配决策支持库、信息服务门户数据库和集成支撑库，根据每个业务应用承建单位进行 schema 及用户的划分，对应 1 个 schema 和 user，每个 user 授予角色权限控制。1 个用户对应 1 个 schema，该用户的schema 名等于用户名，并作为该用户缺省 schema。

通过 ETL 工具（包括数据采集工具）实现取用水户、水功能区等监测数据向数据汇聚库写入，同时，通过 ETL 工具完成数据汇聚库到综合业务库的抽取、转换，最终实现监测数据与平台的集成，数据集成关系如图3 所示。

图2 湖北省数据传输和存储网络拓扑图

湖北省现有的取用水、雨水情、水质等数据库主要部署在政务外网，因此数据的抽取与更新主要在政务外网平台完成。

3 平台外部集成

平台外部集成完成现有水资源应用相关系统与水资源平台之间的集成，主要包括与湖北省水利业务应用系统集成门户、水资源管理系统监测信息服务平台、水资源管理年报信息系统和取用水许可登记系统等水资源相关系统集成开发任务[4]。

3.1 湖北省水利业务应用系统集成门户

为符合我国水利信息化建设五个一的要求——“统一技术标准、统一运行环境、统一安全保障、统一数据中心和统一门户”，结合湖北省水利信息化的实际，将水资源监控平台纳入到湖北省已建设水利业务应用系统的统一集成门户。该门户为湖北省水利每个应用系统提供了统一入口，湖北省水资源监控管理信息平台通过单点登录的方式集成到该门户，如图4 所示。

3.2 湖北省水资源管理系统监测信息服务平台

湖北省水资源管理系统监测信息服务平台主要用于对取用水监测信息报文进行解析，对取用水监测数据进行展示；取用水的实时监测数据通过 ETL工具从湖北省水资源管理系统监测信息服务平台的数据库中抽取到湖北省水资源监控管理信息平台的对应数据库中。

3.3 水资源管理年报信息系统

湖北省水资源监控管理信息平台通过集成水资源管理年报信息系统中年报填报、查询等功能模块和数据，从而为水资源相关业务人员的年报管理提供服务。

3.4 取用水许可登记系统

湖北省水资源监控管理信息平台通过集成取用水许可登记系统中取水许可信息填报用户、取水许可信息审核和备案用户等功能模块和数据，进而方便水利部，各流域机构，各省、市、县的水资源相关业务人员使用。

4 与中央、流域节点的贯通集成

湖北省水资源监控管理信息平台政务外网平台与中央节点平台的贯通集成，主要包括取用水户、水功能区、水源地等的基础和监测数据，与流域节点的基础和监测数据的贯通也是通过与中央节点政务外网平台交换库及数据交换支撑软件交互完成的。

在与中央节点贯通集成中，联调水利部统一下发数据交换支撑软件、平台交换库，依据三级交换目录规则[5]，完成中央节点与湖北省平台交换库、多媒体文件等的贯通。

图3 平台数据集成设计

与长江水利委员会流域平台互联互通方面，通过中央中转，流域平台能够通过数据交换软件实时将流域各省级平台数据装载到流域平台，并进行综合展示。

4.1 监测数据上报与订阅

湖北省水资源监控管理信息平台政务外网主要存储监测数据，湖北省节点平台的监测数据上报与订阅，流程如图5 所示。

湖北省节点上报的监测数据主要是湖北省辖区内水功能区、水源地、取用水等的流量或水质监测数据。通过 ETL 工具（TI 软件）配置相关任务将监测数据从汇聚库抽取到湖北省节点平台综合业务库，然后将监测数据从平台综合业务库抽取到平台交换库，通过数据交换中间件（DXP，GTP）完成对中央节点的监测数据上报。

中央节点下发的监测数据主要是与湖北省节点相关流域的监测数据，通过数据交换中间件下发到湖北省节点平台交换库，通过 ETL 工具配置相关任务将下发的监测数据抽取到湖北省节点平台综合业务库。

图4 湖北省水资源监控管理信息平台示意图

图5 政务外网监测数据上报与订阅集成

4.2 基础数据上报与订阅

湖北省本级的基础数据根据项目统一要求，需要上报到中央平台，另外由于实际业务需要，湖北省需从中央订阅省内的基础数据，因此政务外网基础数据与中央平台贯通包括上报与订阅，流程图如图6 所示。

湖北省节点上报的基础数据主要为辖区内的取用水户、水功能区、水源地、三级用户信息等数据。通过 ETL 工具（TI 软件）配置相关任务将基础数据从平台综合业务库抽取到平台交换库，通过数据交换中间件（DXP，GTP）完成对中央节点的基础数据上报。

中央节点下发的基础数据通过数据交换中间件下发到湖北省节点平台交换库，通过 ETL 工具配置相关任务将下发的监测数据抽取到湖北省节点平台综合业务库。

5 结语

本研究的集成设计思路在湖北省水资源监控体系建设中得到有效应用，对监测站点、网络、硬件、软件及数据库环境高度整合，横向业务上抽取了相关系统的数据，并通过贯通，在纵向上完成了与水利部、相关流域机构平台间的集成，能够满足“三级联通、五级应用”的要求[6]。该集成设计不仅可用于水资源监控体系，也可为湖北水利其他业务系统建设和数据资源整合提供一些借鉴思路。