某市河长制管理信息系统初步设计

常命强 李红升 翟 峰 夏 添

（1济源市天坛山水库灌区供水管理站；2焦作市引沁灌区管理局；3西安电子科技大学；4成都万江港利科技股份有限公司）

0 引言

济源市属黄河流域，境内河流众多。当前，济源市正处在全面建成小康社会的攻坚期，河湖管理保护工作面临前所未有的压力和挑战。因此，需要采用科学性的技术手段提升河湖管理的水平。

随着大数据、云计算、物联网、移动互联网和5 G等信息技术的发展，组建高密度的沟通网络成为了可能，结合互联网，开展河长制管理信息化建设能够有效解决河湖管理面临的难题。

1 总体架构

平台建设要满足“三体系”和“五统一”的要求，“三体系”即标准规范体系、安全保障体系和建设与运维体系，“五统一”为统一门户，统一业务应用，统一应用支撑，统一空间信息服务，统一数据管理。此外，在进行系统架构设计时，应当以技术先进、系统实用、结构合理、低成本、低维护量作为基本建设原则。

1.1 基本组成

根据建设的要点以及建设的基本原则，济源市河长制管理信息系统自底向上由前端基础设施支撑层、数据支撑层、应用支撑层、业务应用层和门户层构成，其逻辑关系见图1。

基础设施支撑层：是河长制管理信息系统运行的重要数据来源，包含各种水利监测站以及监控等。

数据支撑层：是支撑河长制管理信息系统运行的主要硬、软件环境，包含基础地理信息数据库、业务数据库以及配套硬件支撑等，依托现有电子政务云平台安装部署。用来存储河长制相关的基础信息、动态信息以及其他业务应用系统共享的信息。

图1 济源河长制信息管理系统架构图

应用支撑层：通过生态数据中心和河道网格化GIS中心，为整个系统的数据计算、查询、统计、分析以及信息展示提供支撑。

业务应用层：用于支撑河长制业务工作的开展，提供工作台、一张图、移动巡查等基础功能，以及智能考评、大数据分析等扩展功能。

门户层：由信息管理系统、手机APP、门户网站、微信公众号和应急指挥及监控中心构成，构建多元化联合监督管理体系。

1.2 技术路线

1.2.1 数据采集和存储

数据的来源主要有水利监测站的水情数据，水利部门、气象部门等水利数据、空间数据、公众参与数据和基础数据。建立基础设施收集水情数据是河长制管理信息系统重要的一环，物理网监控网如图2所示。

图2 物理网监控网系统图

实时检测河流的流速，流量以及温度、PH、溶解度等基础信息，数据入库，按需提供给系统调用，为水生态健康评估打好基础。

来自于水利部门、气象部门等一些非结构化的数据需要搭建共享平台，提供交换共享服务，确保各个部门之间互联互通。这些数据部分涉密，需要进行脱密和脱敏处理，抽取含有客户信息的表进行脱敏处理并且回写，如图3所示。这种方式只处理含有敏感信息的表，处理量小，速度快。

图3 数据脱密脱敏处理图

此外，还有GIS的空间数据，公众数据和基础数据等，需要实时的采集和存储这些信息。

河长制信息系统的数据来源复杂，业务场景不同，在进行数据集成的时候采用以下4种方式：利用大数据采集平台对数据进行提取、转换和加载；在需要对接的应用系统方部署前置机，通过Web Service接口实现各系统的数据征集提取功能；通过网络爬虫算法，采集互联网数据；文件导入。

母亲回家后天放晴了，屋里不再那么冷飕飕的，下午的阳光照进来，暖洋洋的，老福意识到真不能一个人住在这幽暗的老房子里。他又闻到了鸡汤的香味，这回的汤是自己家的。母亲边用炭火煲着汤，边忙出忙进利用这久违的阳光晒被褥，使老福感到了久违的温暖。

由于机构化数据和和非结构化数据皆有，存储和管理这些数据可以通过Apache Hadoop来实现，Hadoop实现了一个分布式文件系统（HDFS），河长制系统通过HDFS框架，以命令行模式和API 模式来操作，无需关心文件究竟存储在哪个节点上，只要通过API访问文件即可（流操作）。这就实现了系统视频、图片、文件的分布式存储，存储空间可灵活扩展。

1.2.2 数据库设计

河长制管理数据库是支撑河长制管理业务应用的基础。为了与其他业务应用之间实现信息共享和业务协同，应遵循如下规则：采用面向对象方法；统一对象代码编码规则；采用全国统一的信息分类与代码标准；按照对象生命周期和属性有效时间设计全时空的数据库结构，保障各种信息历史记录的可追溯性。

依照上述规则并结合河长制的应用需求建立以下四个数据库：基础数据库、动态数据库、属性数据库和空间数据库。

1.2.3 系统集成

在面向服务体系架构（SOA）下，结合数据资源为业务应用提供应用支撑服务，主要提供通用工具和通用服务两类支撑服务。通用工具主要有：企业服务总线（ESB）、数据库管理系统（DBMS）、地理信息系统（GIS）、报表工具等；通用服务主要有：统一用户管理、统一地图服务、统一目录服务、统一数据访问等。

基于应用支撑服务，提供以下业务：信息管理、信息服务、巡河管理、事件处理、抽查督导、考核评估、展示发布、移动服务等，需要其他相关业务应用信息的，通过业务协同实现信息共享。

本系统逻辑上分为Web 表示层、业务构件层、基础服务层、数据访问层（DAO）、JavaEE层、存储层。

2 系统功能应用与实践效果

2.1 河长管理信息系统PC端

PC端包含系统的所有功能，主要由河长、河长办及成员单位使用，功能主要包括首页、基础信息、河湖库信息“一张图”、巡河管理等。主要功能结构如图4所示。

图4 PC端主要功能结构图

PC 端是包含了河长制信息管理系统最主要的功能，汇集各类监测及管理数据，实现在线监督、日常管理、地图浏览、数据统计分析、分级考核、问题督办处理、通知公告等功能。

2.2 河长管理APP

河长APP 主要由河长使用，功能主要包括首页、河道信息“一张图”、公众投诉受理、问题处理、事件流转、移动巡查、统计分析、个人设置等功能模块。

河长通过APP进行智能巡河，系统根据GPRS定位数据自动生成巡河轨迹，巡河过程中可通过选择水体、排口、河床、堤岸、公共设施、违章行为和其他等要素进行依次巡查，并填写巡河记录，通过文字、照片、视频上传，实现工作日志的电子化管理。

2.3 微信公众号

图5 微信公众号主要功能结构图

微信公众号支持公众查询河道基本信息、水质状况，搭建河长与公众间的桥梁，公众可以随时将投诉建议、问题水域照片等上传至平台；通过微社交形式以区域进行护河大使评选和排名公示，提高参与积极性；展示查看河长发布的整改反馈、治水成效、治水百科等相关信息。图5为微信公众号的主要功能结构。

3 结 语

济源河长制信息管理系统依托“互联网+河长制”的解决方式，实现河长巡河、信息通报、巡查督导、考核评比等工作信息化、客观化以及公开化。本套系统覆盖了PC 端，门户网站，手机APP以及微信公众号，解决了河长制工作中人员组织管理的问题、人员工作考核的问题、环境事件处理的问题、群众参与问题以及政府工作中的相关问题，全方位满足经济社会发展对水利行业的需要，对城市生态的转型升级和济源绿色发展起到积极的推动作用。