黄委工情地市级防办业务平台设计与研究

2021-12-17曾晓玲张弓

人民黄河 2021年12期

曾晓玲张弓

摘要：黄委工情地市级防办业务平台构建了黄委防汛业务数据模型体系，利用REST服务技术，建成了面向“水、雨、工、险、灾”业务信息的防汛专业数据服务平台。通过Struts框架的串联，实现了应急预案、应急响应、值班会商、电子公文、指挥调度、应急物资、抢险队伍保障和应急事件地图标注等功能，直观反映了黄河重点工程周边抢险救灾第一线的情况，为防汛指挥和决策提供重要技术支撑。

關键词：REST;Struts;数据模型;黄河

中图分类号：TP39;TV882.1

文献标志码：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.12.030

引用格式：曾晓玲，张弓.黄委工情地市级防办业务平台设计与研究[J].人民黄河，2021，43（12）：147-149，159.

Abstract： The Bottom-up Flood Control Working Platform of Yellow River Conservancy Commission constructed series of data models for flood control work. By using of REST services technology， it built up professional data services for various of water monitoring， rain monitoring， project monitoring， danger monitoring and disaster monitoring information. Through logical connection by the Struts framework， the system provided several useful functions， such as contingency plan， emergency reaction， on-duty consultation， electronic document， command and dispatch， emergency goods and materials， emergency squad and emergency events marking， etc. The system could supply front-line information for emergency-rescue and disaster-relief operations nearby water conservancy projects， and provide an important technological support for command and decision making in the work of flood control.

Key words： REST; Struts; data model; Yellow River

1 引言

近年来，为了推进水利信息化进程，确保流域防汛业务工作的有效开展，水利部黄河水利委员会（以下简称“黄委”）构建了黄河下游工情险情会商系统、防汛物资管理系统等涉及工情上报的防汛信息系统，对工情信息采集的业务流程进行了信息化处理，为沿河工程的数字化、信息化查险管理提供了技术支撑，在流域级、省级和地市级均有广泛的应用[1-3]。随着流域治黄业务的不断深化和防汛抗旱系统建设要求的不断提高，已建系统的信息采集和传输手段落后等局限性日益凸显。为了提高工情信息采集的准确性和实时性，确保水利工程的安全运行，有必要加强工情信息采集系统建设[4]。

针对以上情况，黄委对流域级、省级、地市级工情系统进行资源梳理，对地市级信息资源进行整合，依托防汛业务需求和“黄河一张图”，建设服务于防办业务人员的黄委工情地市级防办业务平台（以下简称“地市级工情平台”）。地市级工情平台建设，有利于工情信息采集的数字化和信息化，保证采集信息的实时性和全面性，有助于业务人员及时全面地了解水利工程运行状况。

2 建设内容

地市级工情平台为黄委地市级防汛办公室（以下简称“防办”）处理日常工作提供业务平台，是工情信息采集系统建设的重要组成部分。工情信息反映了水利工程在防汛救灾和运行调度过程中的运行工况，是防汛抢险指挥调度决策的重要依据。工情信息按照产生特点大致可分为以下两种：①基础工情，主要指水库、大坝、水电站、水闸等水利工程的基础信息，包括地质结构、设计标准、运用指标、工程图纸等;②实时工情，主要包括水利工程运行现状信息、险情信息和防汛动态信息，如大坝监测、闸门控制、堤防状态、蓄洪情况、出险情况等[5]。

地市级工情平台的建设依托国家防汛抗旱指挥系统（以下简称“防指系统”）。防指系统经过一期和二期的建设，形成了16个地市级（包括黄河流域中下游河段的山西、陕西、豫西、焦作、郑州、新乡、开封、濮阳、菏泽、东平湖、聊城、德州、济南、淄博、滨州、河口）工情分中心，并布设移动险情采集设备，实现了设备与分中心之间的工情信息传输[6]。

地市级工情平台功能涵盖工情、水情、险情、物资、移动视频监控、应急预案、抗旱、电子公文、指挥调度等，实现了用户覆盖率和覆盖范围的可视化，可进一步提升黄河流域工情信息采集上报和分析处理能力，以及工情信息采集传输的全面性和实时性，为防汛调度工作提供决策依据。系统主要功能见图1。

3 总体框架

地市级工情平台针对工情分中心防办业务需求，为防办业务人员提供日常管理、业务处理、工情险情信息展示和查询功能。平台总体框架如图2所示。

地市级工情平台由应用视图层、服务控制层、数据模型层、数据支撑层组成。

（1）应用视图层。应用视图层提供用户交互的应用程序界面，将基于B/S架构的各种前台技术（如JSP、Flex、JavaScript、HTML、CSS、移动端等）应用于系统门户中各种关键业务数据的展现，为决策分析提供支撑应用[7]。

（2）服务控制层。服务控制层是应用视图层和数据模型层的桥梁，它响应并执行应用视图层的用户请求，通过数据模型层从数据支撑层抓取数据，并将必要的数据传送给应用视图层。该层的设计采用面向服务的体系结构（Service-Oriented Architecture，简称SOA）设计理念，以及服务总线+组件的技术方法，其中空间数据的信息服务基于“黄河一张图” GIS支撑服务实现[8-9]。该层用于支撑图表展示、统一用户管理、Struts控制器、数据访问控制以及组件开发（包括防汛业务组件开发、专题图组件开发等）等功能。

（3）数据模型层。数据模型层依据系统所涉及的防汛业务数据特点和功能需求，对黄河流域数据资源进行梳理、分析和整合，建立服务于黄河防汛业务的数据模型。数据模型的构建经过一致性校核与检验，采用统一标准进行水利对象的定义和命名，描述水利对象的标识和属性，并以对象的唯一标识为核心，统一关联对象的基本属性、业务属性、空间描述、对象之间关系和元数据，确保“一数一源”，实现数据的系统化完整描述。

（4）数据支撑层。数据支撑层为平台提供黄河防汛业务的各类数据资源，主要包括防指系统二期空间、防洪工程数据库、黄河数据中心综合数据库和外部公众数据等服务资源，数据类型涵盖非结构化数据、半结构化数据和结构化数据，为水利对象基础数据和空间数据的资源整合与统一管理提供数据支撑。

4 关键技术及应用

地市级工情平台的构建依据安全性、可靠性、规范化、先进性、便利性和开放性原则，为黄委各项业务提供统一服务，以便灵活部署和调用，减少重复开发的工作量。该平台采用的主要关键技术如下。

4.1 “黄河一张图”服务

地市级工情平台基于“黄河一张图”开发的工情综合信息服务，能够为黄委防汛业务系统提供工情信息服务支撑。“黄河一张图”针对防汛业务进行地图服务中的图层定义，自主开发构建了GIS服务和业务操作接口[10]。自主研发的信息检索、地图定位、会商描绘、空间距离测量和右键信息辅助提示等功能，可为黄委各类业务应用提供统一的地图信息服务。

“黄河一张图”针对水利行业业务应用，整合了国家防指系统、水利普查、天地图基础地理等数据资源，数据涵盖黄河流域专题矢量数据42个类目、影像数据9个类目。另外，在水利部数据资源整合成果的基础上，深度融合了黄委已有的影像、专题矢量、地形、三维、监测、视频等数据，包括60余类黄河流域基础地理数据，100余类治黄业务数据，气象、水文、水质、凌情、闸控等监测采集数据，1 000余路视频数据及50余类遥感影像数据[8]。

4.2 数据模型技术

地市级工情平台依据黄委防汛办公的业务特点和功能需求，在防指系统二期的系统建设基础上，针对黄委防汛业务特点构建数据模型对象。数据模型对象的构建依据应用系统MVC架构设计思想，以及被广泛推广运用的轻应用编程逻辑，结合Web Service和REST服务技术进行业务处理逻辑封装，近年来被广泛应用于专业性较强的应用系统研发和设计。

黄委防汛业务数据模型体系的建设增强了数据资源的可复用性，提升了服务在移动端展示的便利性。数据模型对象满足Web Service和REST服务对数据进行封装的技术要求，是服务控制层和数据支撑层间通信的桥梁，为各类防汛业务应用开发提供了统一的持久化接口，减少了重复开发防汛业务功能的工作量。

4.3 面向“水、雨、工、险、灾”业务信息的REST服务技术

在地市级工情平台的开发建设中，结合黄委防汛业务数据模型体系，根据统一平台服务建设标准，开发了面向“水、雨、工、险、灾”业务信息的轻量级REST服务。REST是一种组织Web服务的架构，易于实现跨平台、跨语言集成及实现空间数据表述，能够用于创建具有良好扩展性的分布式系统[11]。平台构建的REST服务与应用程序松耦合，易于部署和移动端应用开发，并提供了具有完善“增删改查”功能的数据访问控制接口，为黄委防汛业务提供了专业数据服务。

4.4 基于Struts的简洁开发实施

目前，针对Struts架构的研究大多集中在Struts+Spring+Hibernate集成开发（以下简称“SSH集成开发”），以及SSH集成开发与REST服务相结合的应用共享整合机制方面，涉及不同开发领域和众多技术，应用开发实施过程复杂。地市级工情平台构建的Struts架构结合了“黄河一张图”综合信息服务、黄委防汛业务数据模型体系和“水、雨、工、险、灾”REST服务，实现了防汛业务关注的防汛应急预案和响应、防汛值班、指挥调度、防办日常业务管理、应急物资及抢险队伍保障以及地图展示等功能[12]。

该平台通过Struts框架的串联，将多项新技术与业务体系有机联系，开发应用实施过程简单，相对于复杂的SSH集成开发更易于实施，可较为显著地减少人力资源成本，方便技术的推广和应用。

5 结语

地市级工情平台的建设为黄委各级管理部门，尤其是地市级防办提供了业务工作平台，弥补了工情险情会商系统在地市级水旱灾害防御业务应用中的不足，为以后系统的升级完善和资源整合积累了宝贵经验。系统自正式运行后，广泛应用于地市级水旱灾害防御业务工作中，能够第一时间反映抗洪前线的工作情况，为抢险救灾决策和行动提供了信息资源和技术支撑，在防汛工作中起到了重要作用，具有显著的社会效益。

随着水利行业信息化水平的逐步提高，大数据分析、知识图谱、三维可视化等技术不断应用在水利业务中，并在不同场景中取得了较好的成果。根据水旱灾害防御业务的需求，利用虚拟现实、全景摄像、机器学习等技术，能够补充完善地市级工情平台的功能。比如：①可结合在线视频资源、知识图谱等技術，在“黄河一张图”上自动关联黄河流域重要河岸、重点工程等水利对象的全景模拟场景;②通过地理空间数据、河道工程基础信息、预警信息、险情信息、水文气象时间序列数据、滩区社会经济数据等，利用混沌分析、关联规则分析、灰色模型等技术，实现对黄河流域重点防洪工程的险情预测，以及防洪工程安全运行情况的预警。随着系统的升级完善和新技术的不断应用，地市级工情平台将在黄委防汛业务中发挥更大的作用。

参考文献：

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