广东智慧河长平台设计与实现

王战友 ，李昼阳 ，周 银

（1. 广东省防汛抢险技术保障中心，广东 广州 510635；2. 数字广东网络建设有限公司，广东 广州 510305；3. 四创科技有限公司，福建 福州 350012）

0 引言

由于水系的跨区域性和涉及主体多样性，我国水资源条块管理模式，以及不同行政管理机构自利性引起的协同困难使得江河湖泊水资源管理成效甚微，水环境危机日益凸显。随着社会公众对生态环境质量要求的提高，政府部门为及时回应环境诉求，需要探索新型有效的水资源管理与保护模式[1]。在全国江河湖泊全面推行河长制、湖长制以来，广东省以“保护水资源、保障水安全、防治水污染、改善水环境、修复水生态、管理保护水域岸线、强化执法监管”为主要任务，在全省江河湖泊全面建立了河长制湖长制，推动河长制从“有名”到“有实”，见行动见成效。

在2019年全国水利工作会议上，水利部部长鄂竟平强调在水利信息化建设上要提档升级。抓好智慧水利顶层设计，构建安全实用、智慧高效的水利信息大系统。河湖长制管理系统作为水利信息大系统的基础，在设计与建设过程中要按照实用、安全的总要求开展工作。广东根据《广东省全面推行河长制工作方案》中“利用信息化手段提升河湖管护能力”的要求，推行“互联网 + 河长制”，实现基础信息报送、地方河长工作支撑、社会宣传与监督考核、业务系统信息共享等功能，目标是实现数据可视化、业务流程化、应用场景化、评估智能化、通报自动化，提高问题的处理速度[2]，增加考核透明度，使河长制管理制度平台化，提高河长制管理工作的实施效果。

2018 年9月广东省印发《让广东河更美大行动方案（2018—2020 年）》，提出近期重点实施“互联网 + 河长制”行动，运用互联网思维，推动云计算、大数据、物联网、人工智能等新技术与河湖管理深度融合，构建河湖动态全面感知、河湖信息充分共享、河湖服务智能周到的智慧管理平台[3]。同时，根据广东数字政府整体、移动、协同、创新、阳光、集约、共享、可持续的建设理念，广东省按照先行先试、急用先行的原则分步骤推进“互联网 +河长制”工作，先期建设实用、安全的河长制信息化管理平台即广东智慧河长平台。该平台主要实现全省河流的基本信息查询，满足 3.8 万名五级河长及1万名河长制办公室（以下简称河长办）工作人员及成员单位人员的基本工作需求、公众参与及开展督导等工作，提高广东省河长制的管理水平。

1 河长制信息化建设中的问题与挑战

河长制缘起于跨部门协同问题，我国的涉水机构主要是以环境保护和水污染治理为主要任务的环保和以水资源管理和保护为主要任务的水行政主管——水利部门，另外，住建、农业、林业、发改、交通、渔业、海洋等部门也在相应领域承担着与水有关的行业分类管理职能，正因为水的典型的跨界特征，行动主体的多元性成为不可避免的现实[4]，河流治理与保护参与人员多、部门多、任务重。

以广东省为例，目前河长制涉及河流责任段10 万多条、相关人员15万名、相关部门3万多个，在河长制信息化建设中面临以下几个问题：

1）全省河流空间数据量大，公众及河长对基于位置服务（Location based Sevice，LBS）需求量大，用户获取周边河流相关服务的效率有待提高。

2）河长制涉及用户数量庞大，成员单位也有自身的业务管理系统，河长制信息平台设计需要考虑如何聚合相关人员，并且使用河长制平台开展协同工作。

3）河长制工作涉及省、市、县、镇、村五级河长及相关工作人员，如何组建扁平化管理团队快速响应与解决河道管护问题。

2 系统设计思路与设计要点

2.1 设计思路

针对河长制信息化建设的问题与挑战，广东省水利厅基于数字政府的政务云平台，以“用户思维、流量思维、平台思维、跨界思维、整体思维”的政务互联网思维[5]构建，按照移动互联、云上部署、统一平台、共享服务等互联网技术进行设计，打造高水平、智慧化的河长制服务平台。平台充分利用微信公众号、小程序、企业微信等多元化移动端渠道，推进河长指尖办公，通过消息队列、数据接口等技术方式建设河长制数据共享平台，推动省市县河长数据共享交换，以提升河长制工作服务能力。

系统主要实现以下功能：

1）以河流、河道责任段为基础，将上层业务、河长、监测等信息与河流对接，构建河长制专题数据库，并提高系统获取河流周边信息服务的响应速度。

2）借助微信生态圈，基于企业微信构建用户体系，业务协同工作移动化，待办任务实时通知到工作人员个人，确保成员单位便捷高效履职。

3）梳理河长制业务流程，依据河流责任归属进行问题与任务自动派发，减少流转环节，提高河道问题处理的工作效率。

2.2 数据库设计

河长制数据信息主要包括静态和动态数据。动态数据包括水质监测实时及日常巡河的人工采集数据；静态数据包括地理空间、水质基础、河长制责任范围（即依据职责划分的河段数据）等数据，以及一河一档和一河一策。

根据河长制分级、分段管理河道的要求，编制全省河段统一编码规则，完善水系、流域、河长管理关系，补充跨界水质断面基础信息等。按照河长制分级管理原则整理和录入全省10万多条河段信息，基于国土部门提供的一张图进行河流矢量标绘，并建设统一的数据库表，将数据整合入库。数据库按类别可分为以下5类数据库：

1）地理空间数据库。包括水利空间数据库数据字典和表结构，适用于水利空间信息存储、交换和管理。具有基础性和分布特征的矢量图及栅格专题图组成的图形数据库，通过与属性数据库的结合，以提供直观的图、空间信息平台的方式，支持各种属性数据和更详细地理空间信息的查询、操作。

2）河长制业务数据库。参考国家水利部相关数据库设计规范并结合实际业务需求进行设计，包括河流基础信息表、河流基础信息操作日志表、水质测站与河流关系表、问题记录、投诉建议操作表、投诉问题及巡河问题处理日志表、巡河问题流转操作日志表、公众号附近河流消息推送表、微信消息推送表等。

3）水质数据库。依据 SL 380—2007《水资源监控管理数据库表结构及标识符标准》对水质测站基础信息表进行建设，结合河长制业务需求对水质基本信息进行扩展，增加测站类型、跨界情况等。

4）文档管理数据库。主要存贮和管理相关部门的文档信息。包括微信公众号发布的新闻动态数据、河长手册、工作制度、一河一档、一河一策、河长公示牌等信息。

5）系统管理数据库。直接服务于广东智慧河长平台用户系统使用的数据信息，包括组织机构定义、人员基本信息维护、应用系统定义表、系统功能对照表、角色定义、角色授权、角色分配、用户账号定义、部门基本信息等。

由于河流属于长期不易发生变化的要素，河长制工作也是围绕河流开展，因此在数据库设计时，将河流作为基础，相关信息如公众投诉与河长巡查等业务、河长、跨界水质断面的信息，以及一河一策、一河一档、台账信息等都与河流进行关联，为各种业务场景的工作开展提供数据服务。数据关联如图1所示。

图1 数据关联

同时，公众及河长都对 LBS 河长制业务服务有大量的需求，传统方法是通过缓冲区分析与河流图层相交计算周围河流，存在性能瓶颈。MongoDB数据库原生支持 GeoHash 二维空间索引，是互联网普遍采用的 LBS 地理计算的解决方案。平台采用 MongoDB 数据库存储全省河流的 GeoJSON 字符串，将原来的附近河流查询速度从秒级降低到了毫秒级。

通过建立河流与上层业务、河长、监测等信息的相关性，并借助 GeoHash 二维空间索引，有效提高在河流空间数据量大且用户对 LBS 服务需求量大情况下，获取河流及河流周边相关信息服务的响应速度，确保公众、河长及工作人员的用户操作体验良好。

2.3 组织架构及用户体系设计

微信平台已实现对国内移动互联网用户的大面积覆盖，据2018年数据报告，微信月活用户超10.8 亿名。由于企业微信与微信平台友好互通，支持与微信即时通讯及任务消息提醒，故广东智慧河长平台移动端基于企业微信进行开发建设，借助企业微信底层服务接口构建广东省河长制组织架构、用户体系及河长制业务应用功能。

广东省河长制涉及相关用户达15万名、相关部门3万多个，人员多，变动大，部门分散，如何聚合相关人员，实现信息服务的触达和覆盖，成为河长制业务协同开展的先决条件。

平台设计时考虑分级分行政区划设立管理员，先对广东省河长制组织架构进行初始化搭建，指定21 名地市级管理员，市级管理员再根据当地情况进行组织架构优化调整和下级管理员指定，本级管理员只对本级的河长、河长办、成员单位等用户进行维护。地方管理员可以自行维护本级管理员，避免管理员变更需要上级管理员重新操作。具体人员管理流程如图2所示。

图2 用户管理流程

在构建好广东智慧河长组织架构、用户体系之后，组织架构内的用户也可在个人微信上接收消息提醒、使用河长制业务应用功能模块。因此，条件受限情况下，河长办和成员单位工作人员无需登录广东智慧河长平台，可直接通过个人微信开展本部门范畴需要处理解决的河流问题，能够在成员单位也有自身业务管理系统情况下，聚合所有工作人员开展河长制工作，保障用户便捷、高效履职。

2.4 任务流程设计

广东省河长制工作涉及省、市、县、镇、村五级河长及相关工作人员，若巡河问题或公众投诉问题统一汇集到省级再逐级下发处理，会导致省级工作人员工作负担过重，不利于快速开展问题处理。为了确保问题发生点的河长办及时收到投诉、接单处理问题，系统按照已结构化入库的河湖名录，根据河流归属进行问题自动分发，过程如下：

1）公众通过微信进行河流问题投诉，或河长巡河时候需要先确定需要投诉巡查的河段，选择好河段后开展信息填写反馈，确保投诉、巡查等业务信息能够与河流进行关联。

2）系统根据河湖名录中的河段责任属地，将问题自动派发给对应的河长办进行处理。

3）属地河长办接单受理之后，可根据河流问题类型指派给成员单位，或者依据问题定位位置指派下级河长办开展处理。

4）成员单位工作人员在个人微信或河长服务平台上收到河长办派发的任务，若确是本部门范畴问题，即可接受任务并开展处理，将处理结果反馈给平台；若非本部门问题即可退回河长办，由河长办重新分派任务。

5）同样的，下级河长办在接受到上级指派任务，可灵活对任务进行处理、流转，根据实际情况进行指派本级成员单位、下级河长办或上报上级河长办。

6）待河长制内部机构处理办结任务之后，公众或河长能接收到处理结果通知，并能对本次工作进行满意度评价。具体流程如图3所示。

图3 协同处理业务流程

针对已建系统之间的业务往来，广东智慧河长平台的核心业务流程采用了 MQ（消息队列）的技术，既降低了系统间的耦合，也提升了系统的并发量。平台将指派信息发送到消息队列中，各有关对接系统订阅该消息，进入对接系统的内部流程，并将内部重要节点进度反馈到消息队列中，由平台更新该事件的进度。问题与事件流转中心如图4所示[6]。

图4 问题与事件流转中心

通过河长制业务流程设计，按照属地管理原则，实现问题与任务自动派发，同时借助消息队列技术构建新的数据共享交换模式，改变传统“层级式”，构建“扁平化式”的信息传递方式，减少信息流转环节，提高河道问题处理的工作效率。

2.5 安全设计

广东智慧河长平台部署在政务云平台上，云平台本身符合等保三级要求，依赖云平台已有的抗WAF，DDOS 等安全措施，河长平台已基本具备等保二级防护标准；在数据安全方面主要是通过数据备份与还原机制、Token 机制、数据库监控等保障数据安全；应用安全方面主要是通过防入侵防篡改、身份鉴别和访问控制（包括用户身份认证安全设计、用户权限设计、访问控制、手机验证登录）及通讯录白名单黑名等方式确保应用系统安全。在应用安全方面，用户身份验证是系统安全的一个重要保障，保证登录系统的用户是合法、有效的，才能建立牢固的系统使用基础。

由于平台用户覆盖各级领导个人信息，因此在用户身份鉴别和访问控制方面的安全设计十分重要。本平台的用户身份鉴别和访问控制与传统软件平台的实现方式有所不同，平台的所有用户信息统一通过河长服务平台的企业微信后台，由各级管理员进行维护，再同步给桌面端监督管理平台使用，全省一套用户体系。借助微信生态的用户身份认证体系及 OAuth2 认证技术，广东智慧河长全平台均可以免密码自动登录。OAuth2 协议为用户资源的授权提供了一个安全、开放而又简易的标准，用户在1 个特定的网站验证身份后获取1个令牌，令牌授权1 个特定的网站在特定的时段内访问特定的资源。

通过企业微信后台添加的用户信息，只有用户姓名、手机号、所在部门等有限信息，缺少行政区划及角色权限等河长制相关信息，因此需要在企业微信提供的用户基本信息基础上开发设计适合于河长制系统的用户权限功能，确保每个用户能根据自己所在地区所处角色使用系统。

系统的使用者是由拥有不同角色的用户所构成，因此有必要根据用户的角色分配相应的权限。根据用户角色可以将用户分为授权和管理用户2类。授权用户主要根据管理员用户分配的权限，可访问制定的子系统和功能模块。管理用户主要分为管理者和维护人员等不同级别的用户。超级管理者具有可即时查询、统计、浏览、编辑数据的所有权限，而维护人员对数据具有下载、编辑与分析的权限，在取得管理者授权情况下，具有随时设定用户可操作的系统模块的权限。

身份权限验证模块内部子模块组织结构是以人员注册模块为基础、身份验证模块为主要业务功能、操作留痕模块为系统记录用户操作情况，并与安全维护模块中的角色权限变更功能配合，为系统提供用户管理和保障服务。身份验证模块的内部组织结构如图5所示。

图5 身份验证模块构成

3 功能实现

通过对河长制业务开展需要及服务需求分析，建立集公众服务、协同办公、监督管理于一体的河长制业务系统，是直接面向用户的展示平台和数据交互窗口，可根据用户的业务需求提供服务。广东智慧河长平台基于微信生态建设，开发公众服务、河长服务和监督管理等实用，安全，高效，便捷，集约，共享的业务功能。

3.1 公众服务

公众服务应用基于微信公众号进行开发，宣传全面推行河长制工作最新资讯，向社会公众主动推送附近河湖信息，开通建议投诉渠道，引导社会公众参与监督管理。平台主要功能包括：推送附近河流、服务通知、河长动态、河湖信息、投诉建议、河长反馈、曝光台等。公众服务应用部分功能截图如图 6，7 所示。

图6 消息提醒

图7 曝光台

3.2 河长服务

河长服务应用基于企业微信进行开发，为全省各级河长、河长办工作人员、职能部门人员提供信息服务与任务处理的移动办公平台，辅助河长制相关人员科学高效履职。平台主要功能包括即时通讯、待办事项、巡河模块、统计分析、热点关注、河长手册、河湖信息等。河长服务平台统计分析功能如图 8，9 所示，待办事项任务处理功能如图10，11 所示。

图8 巡河情况统计

图9 公众投诉统计

图10 进度填写

图11 处置流程

3.3 监督管理

满足河长办工作人员日常办公、信息化建设成果展示、后台管理服务而开发建设 PC 端监督管理应用。主要功能包括扫码登录、首页看板、综合监测、协同处理、统计分析、资料管理、系统管理等。监督管理应用部分功能截图如图12所示。

4 应用效果

2018 年11月，广东智慧河长平台入选《企业微信和政务微信行业白皮书》政府应用案例和2018 年广东省电子政务优秀案例，初步实现了省、市、县、镇、村五级河长巡河和社会公众监督治水的智慧管理全覆盖。截至2019年1月，平台已有5.2 万名用户加入，建立起 1.6 万个河长制相关部门，导入 8.3 万条河流河段基础信息及空间信息，各级河长和有关部门已登录平台巡河履职，上线使用人数 4.3 万人，日活跃人数3000 多人，社会关注度持续上升，掌上治水趋于常态化。全省累计线上巡河超20万次，巡河发现问题14680 条，已办结12625条，办结率为 86%；接收公众投诉建议问题1356条，已办结1278 条，办结率为 94%，公众满意度 62%。

图12 监督管理应用

5 结语

河长制是一个分散的组织，信息服务的触达和覆盖范围是首先要解决的痛点。广东智慧河长平台作为“互联网 + 河长制”先期建设成果，侧重移动应用，能够快速覆盖全部河长，不强求用电脑，不要求集中办公。另外，平台针对不同对象实施差异化、精准化服务，为公众推送其身边附近河流，为工作人员提供其待办事宜，为河长提供其巡河关注内容等；能够打通河长与公众、上下级河长、河长办工作人员、成员单位之间的联系渠道，高效开展业务往来，构建掌上治水圈；分级分区管理，各级河长办或成员单位都可以与公众实时互动；具有统一用户认证，实名制且办公全过程留痕，可监督统计考核下级工作开展情况，为广东河长制工作开展提供有力支撑。

随着广东省河长制工作的深入，涉河数据不断积累，平台将进行持续优化，包括组织架构扩充至行政村，平台用户涵盖自然村或村民小组河段长，将容纳15万名用户使用；上线微信小程序，把省级和各个地市的公众号关联起来，形成面向公众服务的统一入口；开展河湖治理三维可视化工作，以及利用大数据、AI 等技术对重点河湖健康状况进行分析，为河湖治理工作等提供支撑。