淮安河湖长制信息云平台研究

牟汉书， 顾 永， 胥 照， 冯卫东

(1.淮安市水生态建设服务中心， 江苏 淮安 223005； 2.江苏省河道管理局， 江苏 南京 210029； 3.淮安市清晏园， 江苏 淮安 223005； 4.南京新高智联信息技术有限公司， 江苏 南京 210032)

淮安地处淮河下游，境内河湖众多、水网纵横，拥有洪泽湖、高邮湖等省管湖泊5个，淮河、淮河入海水道等流域性河道10条，清安河、文渠河等区域性河道52条，县区级以上河道350多条，乡级河道2 000多条，村级河道16 000多条。根据全面推行河长制要求，淮安市全面建立河长制体系，全市共落实河湖长5 505名，其中市级14名、县区级159名、乡级1 211名、村级4 121名，构建了“横向到边、纵向到底、自上而下、全面覆盖”的河湖长制工作体系[1]。从实践来看，河湖长制是通过强化各级党委政府领导责任，全面推进水治理体系的力量整合，使复杂、多源的河湖治理工作得到快速有效的落实。因此，河湖长制体系涵盖了多系统多部门，互通共享数据多，频次高。目前，淮安市水利局已建立了淮安市防汛防旱决策系统、淮安市城市防汛决策系统、淮安市水源地监控系统等，基于全市河湖基础收集分析管控体系的河湖长制信息管理交流平台尚属于空白。为满足河长制体系下各级河长巡河治河需求，2019年淮安市启动淮安智慧河湖长信息云平台建设，该平台综合考虑河湖长制主要任务，从各级河湖长的不同工作职责、各级河长办的工作需求出发，坚持开放、稳定、可靠、可扩展、实操性强等原则，整合环保、交通、水利等各方资源，采集水质、排污、气象、水位、水量等数据，围绕“两违三乱清四乱”、水污染防治、水生态修复、水环境提升等工作要求，为各级河湖长、河长办及河湖长制工作者提供决策参考依据，全面提升河湖治理效能。

1 设计方案探究

1.1 系统构架

系统采用分层的设计思想，对系统各类业务、应用及核心数据库进行分层划分。平台总体架构主要由基础层、网络通讯层、数据存储层、业务支撑层、业务应用层、应用交互层共同构成，见图1。

图1 系统架构

基础层由项目设备软硬件构成，实现前端设备数据采集，并通过通信网络汇聚至应用服务器、存储服务器。

网络通讯层通过网络专线、4G/5G等传输通道将基础层数据传输汇总至数据存储层。

数据存储层是对数据进行统一管理存储，为系统提供需要的数据，以供分析展示。本项目以Mysql数据库作为数据库构建的基础，根据江苏省统一标准与要求，参照水利行业标准代码，对采集的基础数据进行收集、整编及入库，淮安市河湖长制数据库的建设目标是依据“统一规划、统一标准、统一设计、数据共享”为原则，提供一个满足河湖长管理需要，集各类信息为一体，多种数据形式共存的数据库，为实现功能要求提供支撑。

业务支撑层主要是整个系统业务实现的支撑，也是将来系统功能和数据扩展的基础，保障了系统的可扩展性。本项目构建数据展现、GIS管理、视频应用、单点登录、报表管理、数据分析几大支撑功能。通过数据采集功能可在后台实现前端设备获取的巡河事件、巡河日志数据的获取功能，并且根据标准的数据转换协议进行解码交换；GIS管理用于地图图层、路网坐标信息的管理；视频应用用于视频的解码和展示、存储；单点登录实现系统之间的登录同步、权限管控；数据分析及报表管理可对数据库中已有实时采集数据进行统计分析，并通过统计报表的形式将其在前端实现数据展示。

业务应用层收集的数据经过分析处理后直观展示给用户并使用。

应用交互层为科室用户、外勤用户、群众用户分别提供了不同系统交互入口，分别是PC端、移动端APP(基础版、专业版)、微信公众号。

1.2 数据库建设

围绕河湖长制业务应用需求，结合水利部数据库建模标准，对淮安河湖长制数据进行梳理，采用面向对象的设计方法设计并构建河湖长制数据库，并在河湖长制数据库的基础上，通过河湖资源模型构建、河湖GIS网格化、数据资源组织和关联建立一套全局覆盖、标准化、可扩展的河湖长制数据资源目录体系，推进数据资源的共享利用。

1.2.1 主要数据库建立

淮安河湖长制信息云平台的数据库根据系统功能及数据构成可分为业务数据库、地理空间数据库、物联网数据库、基础数据库、视频数据库，见图2。

图2 河湖长制数据库组成

业务数据库：用于存储河长制平台用户在日常办公中所需的交办、考核、通知公告等业务数据。主要包含有巡查事件信息表、外单位处置事件信息表、行政许可申请信息表、河道执法信息表等。

地理空间数据库：用于存储水利地理图层、标注设备站点坐标数据等地理空间相关数据。堤防护岸设施数据表、绿化设施数据表、站点数据表、排污口信息数据表等。

物联网数据库：各类水利业务系统的监测数据。主要包含有水位监测数据表、流量监测数据表、水质监测数据表、气象监测数据表等。

基础数据库：用于存储河长日常办公过程中监测数据的基础信息。主要包含有河道基本数据表、地理空间数据、河道断面数据等

视频数据库：用于存储取水点、污染源等监测点的视频流数据。主要包含有河道多媒体数据表、设备位置表、报警类型表等。

1.2.2 数据资源目录体系建设

河湖长制数据资源目录体系建设的主要工作包括河湖资源模型构建、河湖GIS网格化、数据资源的组织与关联工作。

1.2.3 河湖资源模型构建

按照水利学的分类方法，以流域、水系、河流层次结构划分，设定河湖目录以流域为根节点、依次以主外键关系建立水系、河流的对象实体，河流层级数、类型属性可按需扩展，完成河流层级的模型存储。

1.2.4 河湖GIS网格化

河湖GIS网格化是将河流资源模型转换成具备拓扑空间关系的GIS对象模型，对河流及其支流GIS建模，并建立与河湖模型中对象的映射关系，并在此基础上进行河湖网格化工作，建立河湖网格化GIS对象及其属性信息，实现河湖网格化拓扑关系的建立。

1.2.5 数据资源组织和关联

围绕河湖资源模型与GIS模型对象，组织各类数据的存储、管理与交互。针对河湖长制数据资源目录的梳理，以所需的数据类型进行归类抽象，建设相关的数据库表，形成统一的、标准的、开放的数据资源目录。

2 技术设计重难点及技术路线实现

由于模型的运行方式不统一、输入输出数据标准不一致，解决多模型一体化集成技术的关键途径在于实现多模型不同运行方式的兼容性，输入输出标准的规范性及计算成果的统一展示。

不同业务系统对河长制管理和服务平台中的支撑组件需求不一致，传统模式构建平台，很难实现不同业务系统所需组件的定制化部署需求，容易造成平台的运行性能及效率大幅下降，解决此问题需采用组件化技术及组件化热部署方式，即松耦合部署的平台构建模式。

在原有内部数据基础上，补充大量流数据和外部数据，增加非结构化数据的比例，构建混合数据集合，见图3。在数据分析方法上，由传统的数字化处理方式向智能化方向过渡，并提供全站式接口服务管理，打造河长制大数据管理和服务平台，实现数据标准化汇集存储、业务洞察分析和丰富的交互体验等多种效果。

图3 河湖长制大数据架构

3 技术创新

“智慧水利”面临的是多种类型、多种来源、不同时间和不同特征的水利大数据，为了保持数据完整性、唯一性、合法性和一致性，采用独有专业算法进行数据清洗以及融合同化，为进一步的大数据挖掘、分析与应用奠定基础，实现河湖管理的智能感知、智能诊断、智能监管，提升河湖管理的科学决策水平[2]。

本项目中采用的应用集成技术有远程过程调用技术、分布式对象技术、面向消息的中间件技术和Web服务技术，将水利单位中的业务流程、应用系统、硬件和各种标准联合起来，在2个或更多的单位应用系统之间实现无缝集成，使业务处理和信息共享整体化运行，解决因开发语言差异、平台差异、协议差异、数据差异所带来的高代价的系统集成问题。

采用数据仓库应用集成技术，数据仓库是一个面向主题的、集成的、非易失的，且随时间变化的数据集合，用于支持管理决策[3]。

4 平台功能实现

4.1 PC端功能

PC端包含河长工作台、基础信息、主要任务、统计分析、信息维护、信息管理、舆情监测和系统管理等8大模块，主要提供河长制日常工作的核心内容和数据[4]，见图4。

图4 平台PC端首页界面

4.2 移动端APP功能

APP端分为专业版和基础版2个版本。高级版主要给河长办和高级别河长使用，包括河长移动工作台、河长巡河、待办任务、交办呈办以及河长定制等模块。基础版APP只保留通知公告、河长巡河、呈报情况、交办情况模块，更加方便基层河长使用。

4.3 河湖长微信公众号功能

淮安河湖长微信公众号具有信息推送、河长动态、新闻公告、一河一策、河道公示、群众举报、曝光平台、水质月报、情况通报、治水锦囊等功能，见图6。

图5 移动APP首页界面 图6 微信公众号首页界面

淮安智慧河湖长信息化平台于2019年7月经市领导批准后开始立项，2020年9月在市政府8届63次常务会上，宣布正式上线运行，目前运行良好。全市各级河湖长陆续开始使用，为河湖长巡河、治河以及“两违三乱清四乱”等工作的推动和解决，提供了最为基础的数据和信息保障。

5 结 语

河湖长制工作是河湖生态综合治理重大创新举措，涉及多部门多系统，淮安通过建设河湖长制信息化云平台，综合运用大数据、云计算、物联网信息技术，构建信息综合处理平台，一是实现河湖监管“智能化”：实现了河湖长制工作精准化、智能化、可视化和模块化等标准和要求，特别是强化对河湖长制基础信息、河湖监管动态信息的“智能化”管理，为全面科学推行河湖长制提供管理决策支撑；二是实现对河湖长履职“动态化”管理：通过平台，实现了对各级河湖长巡河履职全过程管理，对巡河时间、巡河路径、发现问题、解决问题能够及时记录，形成巡河履职日志，大大提高了各级河湖长巡河履职效率；三是实现河湖专项整治“一体化”管理：对河湖长巡河过程中发现的涉河湖“两违三乱清四乱”问题，可通过信息平台实现交办、督办、催办、整改、验收、销号全过程一体化的管理，水生态、水环境污染问题得到及时处置，大大提高了广大人民群众生活幸福感和满意度，为全面纵深推进河湖长制工作做出了有益的尝试。