水利应用大系统建设模式探讨

吴恒清 ，吴静子

（1. 淮河水利委员会信息中心，安徽 蚌埠 233001；2. 长江水利委员会网络与信息中心，湖北 武汉 430010）

0 引言

2016 年以来，为进一步推进政务信息化工作，针对由各部门分散建设的政务信息系统“各自为政、条块分割、烟囱林立、信息孤岛”等问题，国务院部署开展了政务信息系统整合共享工作。《政务信息资源共享管理暂行办法》[1]，《政务信息系统整合共享实施方案》[2]等文件要求各部委、省市（直辖市）、自治区全面开展政务信息系统整合共享工作，实现全国范围内信息资源共享，并对政务信息系统整合共享工作提出了具体推进措施和时间要求。为全面贯彻落实国务院有关要求，水利部迅速研究部署了水利部政务信息系统整合共享工作，要求水利行业加快推进政务信息系统的整合共享，构建深度应用、上下联动、纵横协管的协同治理大系统。

1 大系统的界定

信息技术所定义的大系统[3–4]是指在结构上和维数上都具有某种复杂性的系统，具有多目标、多属性、多层次、多变量等特点。大系统结构方案取决于组成大系统的子系统集合和各子系统之间存在的各种关系，子系统的分解可在垂直和水平方向上进行。大系统的功能是通过互相关联的子系统所形成的一定结构来实现的。只有在组织结构合理的条件下，大系统才能有效地运行。大系统的结构决定大系统的功能。结构方案不同，大系统的总体功能也就不同。实现同样的功能，可采用不同的结构方案，但效果不同。最优结构方案就是选择能满足系统目标要求的、总体功能最优的可行的结构方案。

《政务信息系统整合共享实施方案》中提出，政务信息系统整合共享总体原则是统一工程规划、标准规范、备案管理、审计监督、评价体系（简称“五统一”）。其中统一工程规划要求：围绕落实国家政务信息化工程相关规划，建设“大平台、大数据、大系统”，形成覆盖全国、统筹利用、统一接入的数据共享大平台，建立物理分散、逻辑集中、资源共享、政企互联的政务信息资源大数据，构建深度应用、上下联动、纵横协管的协同治理大系统。

按照“五统一”的总体原则，有效推进政务信息系统整合共享，切实避免各自为政、自成体系、重复投资、重复建设，各部门原则上应将分散和独立的信息系统整合为一个互联互通、业务协同、信息共享的“大系统”。这个“大系统”重点强调的是互联互通、业务协同、信息共享，而且充分吸取信息技术所指的大系统概念及其结构优势。

2 建设模式

2.1 系统的分类

水利政务信息应用大系统从应用角度大体可分为政务管理类和业务类，其中政务管理类可分为公众服务类和政务监督管理类，系统分类如图 1 所示。从系统结构上分可分为单节点和多节点部署型信息系统。

图1 水利政务应用系统分类图

单节点部署型信息系统是指部署在一个计算存储节点的计算机信息系统。一般情况下，其表现是系统的各类用户需求比较统一，应用功能上没有个性化或特殊需求，比较适合互联网类应用，比如公众服务类应用，在用户并发应用量不是很大的前提下，采用单节点部署比较经济。

多节点部署型信息系统是指部署在多个计算存储节点的计算机信息系统。一般情况下，其表现主要是系统的各类用户需求既有共同点，也有不同点，应用功能上个性化或特殊需求比较明显。通常是政务业务类和非通用需求的政务管理类信息系统需要多节点部署，以满足不同节点的用户群应用需求。当然，除了这类应用，用户应用并发量很大的公众服务类信息系统也需要采用多节点部署。

2.2 水利政务应用系统的建设部署模式分析

水利政务应用系统的建设应遵循“需求先导，服务全局；急用先建，务求实效；统一标准，协同共享；上下一体，重视个性”的建设原则[5–6]，重点解决“各自为政、条块分割、烟囱林立、信息孤岛”等问题，以统一数据及接口标准、分级开发、统一协调为建设模式，建成需求引领、互联互通、信息共享、业务协同的“大系统”。

2.2.1 建设原则

1）需求先导，服务全局。水利政务应用系统建设要以掌握洪水、干旱、水工程安全运行、水工程建设管理、水资源开发利用、城乡供水、节水管理、江河湖泊、水土流失等方面的情况为需求先导，满足政务监督管理，实现对江河湖泊、水工程、水资源、水生态（水土保持）、水利资金及水利政务的全面监管，提供全方位、高效率、智能化的水利政务应用，为水利工作提供全面的技术支撑。

2）急用先建，务求实效。从业务应用需求的实际出发，在建设策略上区分轻重缓急，急用先建。要以实用、安全为引领，加强信息资源共享建设，形成上下贯通、左右共享的信息共享格局；优先安排对水利现代化工作有较大促进作用和支撑效果的应用系统，提高水利信息系统的安全性和可靠性，促进水利信息化健康发展。同时，要正确处理信息安全与信息化建设之间的关系，将安全作为底线，当其他需求与安全需求冲突时，应优先满足安全需求。

3）统一标准，协同共享。在水利信息资源及应用系统建设过程中要遵循国家和水利行业信息化有关技术标准，使开发的应用系统真正做到上下一体、横向协同。标准要先行，尤其是支撑纵向联通、上下一体，以及横向协同的数据存储及交换标准、应用接口标准要先行，确保水利信息化资源能够互联互通、业务协同，避免造成新的信息孤岛。

4）上下一体，重视个性。按照国务院政务信息系统整合共享要求，国务院各部门原则上应将分散和独立的信息系统整合为一个互联互通、业务协同、信息共享的“大系统”。按照这个要求，水利行业适宜按照相对集中的业务类别（见图 1）。以上下一体、重视个性的原则进行水利政务应用大系统建设。要使水利政务应用大系统能贯通水利行业各级管理部门，做到实用、好用，必须要充分融合各级管理部门个性应用需求，体现个性特点，以标准的数据交换和应用接口为规定，以分级开发、统一协调为建设模式，建成互联互通、信息共享、业务协同的“大系统”。

建设“大系统”不是简单地理解为就是建设一个集中的“大系统”，重点是要解决各分系统间的互联互通、信息共享、业务协同，满足多层级应用个性化需求。

2.2.2 开发部署模式

水利政务信息系统主要有集中和分布式部署2 种开发部署模式。这 2 种开发部署模式适用于不同的应用场景，应根据应用需求和所面对的用户确定开发部署模式。

1）集中部署。一般情况下系统集中部署在 1 个计算存储节点，用户通过网络远程访问应用系统，对应于单节点部署型信息系统。

其优点表现为系统可部署在集中的云平台上，计算存储资源可集中利用，不需建设多个计算存储资源池（云）；开发方便，只需开发一个整体的系统，内部接口、数据交换相对容易实现；管理集中，运维较为方便。

其缺点表现为需要较好的网络通信资源进行支撑，信息交换量较大时，需要较宽的网络通信带宽，线路租用费落实困难；尤其是计算量比较大的系统，对集中云平台的性能要求高，对其带来较高的建设成本。由于集中部署，系统稳定性、可靠性要求更高，运维压力和责任增大。

针对水利政务应用，水利公众服务类信息系统面向广大公众，需求个性化不强，业务并发量也不大，适合于集中部署。这类信息系统在必要时也可以采用镜像部署模式，以解决多用户并发访问的快速响应等问题。集中开发部署模式如图 2 所示。

图2 水利政务信息系统集中开发部署图

2）分布式部署。一般情况下大系统的各分（子）系统分散部署在多个计算存储节点，用户通过网络就近访问节点分系统，对应于多节点部署型信息系统。宜采用统一数据和接口标准、分散开发的模式建设，可以有效解决对应层级个性化业务应用需求。其部署节点适宜与相关的行政应用层级对应，部署在节点上的应用分系统针对其对应层级的用户进行开发，可充分满足其应用需求，尤其是能更好地满足其个性化应用需求。

其优点表现为远程传输网络通信资源需求量较小，线路租用费用低；对于计算量比较大的系统，分散在各节点本地“云”上进行计算，运算效率可有效提高。由于分布式部署，运维压力和责任分散在各维护层级。最重要的优点是由于是统一标准、分散开发，可以更有效地满足各层级个性化应用需求。

其缺点表现为系统需要多个节点计算存储资源进行支撑，需要具备相应的多个计算存储资源池（云）；开发之前要做好标准，统一应用接口、数据存储和交换规范等。

3）统一接口、数据标准。水利政务应用大系统分布式部署要解决的关键问题是数据库标准统一和数据交换接口的标准化问题。

采用统一数据库标准。各级水利政务应用单位在信息系统建设过程中，要抓好标准采用工作，根据应用系统分类遵循相应的水利行业数据库标准，包括水利信息、水文、水资源、实时水雨情、实时工情、水利工程建设与管理、水土保持、水利水电移民和水利空间信息等数据库表结构与标识符标准。数据库标准统一了，数据的纵向传输就不存在技术问题了。

采用统一数据交换标准。水利数据交换包括上下级之间、同类或不同类业务系统之间、不同网络之间的数据交换。现行标准主要有项目标准，国家防汛指挥系统、国家水资源监控能力建设等项目（同系统）制定的项目数据交换标准，已经取得了较好效果，可以借鉴。目前，水利部正在组织编制水利数据交换规约等行业标准，即将颁布施行，将会给统一数据交换和应用接口提供很好的技术规范。

2.2.3 模式选择

通过以上分析，分布式部署大系统更适合于水利政务应用。除了水利公众服务系统外，政务监督管理和政务业务类应用系统均面向不同层级的管理人员，需求个性化强，有些业务系统计算量还很大，适宜采用多节点分布式开发部署模式，建成需求引领、互联互通、信息共享、业务协同的“大系统”。分布式开发部署模式如图 3 所示。

图3 水利政务信息系统分布式开发部署图

3 结语

自从国务院提出进行政务信息系统整合要求之后，水利部也开始行动开展政务信息系统整合。在整合过程中，大系统集中和分布式部署模式都有应用，其中倾向性意见是要开发集中部署的信息系统。但是，集中部署大系统容易产生满足不了多层级个性化应用需求的问题，而分布式部署模式更有利于实现多层级水利政务应用。因此，希望在信息系统建设时能够因地制宜，不是一刀切，而是要根据系统应用需求和内在特点制定开发部署模式。文中提出了通过实际工作理解总结的水利政务应用系统建设方法，与水利信息化同行们共同探讨，以期能够促进水利业务应用信息化、智能化乃至智慧水利建设，为水利现代化服务。