面向应用的河长制信息管理系统设计与实现

豆喜朋

(河南省水利勘测有限公司，河南 郑州 450003)

0 引言

当前我国水资源面临的形势十分严峻，水污染严重、水生态环境恶化、水资源短缺等问题日益突出，已成为制约经济社会可持续发展的主要瓶颈。全面推行河长制是落实绿色发展理念、推进生态文明建设的内在要求，是解决我国复杂水问题、维护河湖健康生命的有效举措，是完善水治理体系、保障国家水安全的制度创新。

然而河长制是一项复杂的系统工程，涉及上下游、左右岸、不同行政区域和行业。在推行河长制的过程中，出现了一些问题：(1)河长制信息孤岛现象严重，其主要表现在河湖相关信息大多数分散在省、市、县三级与各个相关部门之间，造成信息无法共享与整合，致使数据分散，难以发挥大数据分析功能，无法支撑领导的辅助决策；(2)各级河长管理缺乏抓手及帮手，其主要表现在虽有基于网络的划分，但基层河长的巡河工作难以考核，以及基层河长发现问题后无法联动解决，且各级上报、处理机制不畅通；(3)基层河长发现问题无法及时处理，其主要表现在基层河长容易漏报、瞒报或者上报不及时，河长无法及时掌握河湖环境的突发问题，而且并没有业务支撑系统，出现问题时无法有效执行。故而，河长制推行过程中迫切需要一种新的方式来系统解决上述问题。

随着GIS技术、计算机等技术的日益成熟，其强大的空间信息管理和分析能力为河长制信息管理提供了有力的保障，河长制管理工作也因此进入了一个新的信息化、数字化、定量化阶段。高效统一的信息管理不仅通过节省大量人力物力提高了工作效率，避免信息孤岛加大信息共享，而且GIS强大的空间数据分析能力使得问题处置、应急响应等工作更具科学性。同时也是对“智慧城市”建设的支持、补充和完善。

1 系统总体架构

系统基于SOA的规划体系，从全局的角度审视与信息化相关的业务、信息、技术和应用间的相互作用关系以及这种关系对业务流程和功能的影响。该架构对突破河长制信息化建设过程中长期存在的瓶颈，诸如信息孤岛、适应需求能力差、重复建设、应用周期长等问题提供了有效的解决手段。

开发模型基于构件的开发模型，利用模块化方法将整个系统模块化，并在一定构件模型的支持下复用构件库中的构件，通过优化组合构造应用系统。基于构件的开发方法使软件开发不再一切从头开发，开发的过程就是构件组装的过程，维护的过程就是构件升级、替换和扩充的过程。其优点是构件组装形成了软件的复用，提高了软件开发的效率，允许多个项目同时开发，降低了费用，提高了可维护性，可实现分步提交软件产品。

1.1 总体设计

河长制应用平台基于政务混合云网络架构，采用面向服务的软件设计思想，通过梳理河道网格化管理思想，整合现有各种基础数据，为各级河长、办公室人员、执法人员、社会公众提供多层次、多维度的立体式河长制信息管理平台。从下到上划分为感知层、解析层、数据层、组件层、服务层、展示层、应用层共七层，结构如图1所示。

图1 平台架构图

1.2 数据流程

数据是实现系统功能的基础和核心，河长制应用平台所需基础数据来源于已建监测感知体系，充分利用省水利厅及河长制相关厅局单位已有的各类信息化资源为系统服务。数据流程如图2所示。

图2 数据流程图

1.3 业务流程

河长制应用平台的用户主要有四类，涵盖各级河长、河长制管理办公室、各级巡查人员及社会公众。

各级巡查人员现场发现问题，可现场处理，也可将问题上报至河长制信息管理系统，由后台管理人员派遣任务至处置部门，处置部门处理完毕后返回后台管理人员，将处理情况并同步通知巡查人员，由巡查人员检查处理结果，形成业务流程闭环。

社会公众发现问题后上报至河长制信息应用平台，由后台管理人员派遣任务至处置部门，处置部门处理完毕后返回后台管理人员，将处理情况并同步通知巡查人员，由巡查人员检查是否处理，处理完毕后向社会公众发布，形成业务流程闭环。

2 系统关键技术

2.1 平台网络传输体系建设

对于河长制应用平台，最主要的就是安全、速度和稳定。信息化平台越来越成熟，数据的重要性也不言而喻，需要具备对数据安全方面有针对性的解决办法，从而既保证了数据的安全，也要在安全的基础上解决访问速度和调取速度的问题；同时应尽量减少重复投资避免浪费，以租用运行商电路、光纤资源为主，尽可能避免自建，兼顾网络可扩充原则。

基于以上实际需求和原则，使用混合云模式，采用公有云+本地机房的混合云模式，由于是门户网站，不可避免的会涉及一些敏感数据信息，这类信息放到本地的机房相对来说更加安全，公有云的主要作用是做用户的请求处理，而本地的机房主要是存放重要信息，公有云和本地机房之间使用VPN通道和专线双线互通，并且做好自动切换，在任何一种线路出现问题的时候能够及时地切换，避免业务中断，详细结构如图3所示。

图3 混合云网络拓扑图

公有云客户通过访问到SLB(负载均衡)，智能分发到云服务器，云服务器会根据请求来调用相应的存储。其中云服务器的主要作用是放置前端的引用层，也就是网站程序，存储是保存核心数据等，二者通过内网访问，内部传输速度是万兆接口，几乎不存在网络延时。同时，云服务器无限平行扩展，当访问量增加到一定数额时，可以在负载均衡下继续增加来处理请求，可以解决高并发和单点故障问题。

2.2 综合信息高性能存储与管理

通过构建高效的时空动态模型数据库，研究数据模型的高性能存储和快速检索方法，实现多源、多尺度、多质量数据的综合集成与管理。主要内容包括：(1)综合数据的高性能存储与动态更新，针对河长制应用平台综合信息的海量性和时空动态变化特性，研究数据的高性能存储技术，以适应高性能环境下可扩展并行计算及应用的需要。在顾及数据模型对各种数据通用性的基础上，设计适用于地理实体数据的时空数据模型，有效地组织、管理和完善时态数据的属性、空间和时间信息；(2)综合数据模型的快速检索方法，针对河长制海量数据在几何、纹理等方面存在的相似性，研究数据的快速检索技术，以满足数据的综合使用需求。具体技术内容有数据模型的几何相似性度量方法；数据的底层视觉特征提取；知识引导下的数据模型检索技术。

3 系统功能模块及部署

3.1 系统功能模块

河长制信息管理应用平台建设以两办“意见”为基础，结合实施办法，充分利用现有水利信息化资源，采用云计算和虚拟化技术，可视化地再现河长制各类基础数据，建立个人电脑、移动平板、手机等多端应用的集约化、信息化综合管理平台。该系统实现基础数据、涉河湖工程、水域岸线管理、水质监测等信息化、数字化管理，可综合展现涉河湖基础信息、实时断面水质、河湖保护管理突出问题等信息，同时集工作即时通讯、河长工作平台、日常巡查、巡河信息管理、责任落实督办、投诉处理追查、监督考核评价、情况通报、责任落实等功能，有效实现各级河湖动态化管理，确保水环境治理效果说得清、看得明。河长制信息管理应用平台建设方案组成如图4。

图4 河长制信息管理应用平台组成

系统主要包括：信息综合查询、综合展现、污染源监管、河湖巡检、统计分析、应急处置、业务受理、数据管理、专题管理、考核管理、公众监督、系统管理等功能，面向各级河长、工作人员、公众三类用户分别提供电脑、PAD、手机等三种终端访问。

各级河长版: 支持PAD、电脑、大屏等方式访问，多维度展现各类专题分析图表，实现对河长制相关工作管理监督；工作人员版: 工作人员版软件分为手机版和电脑版，主要提供日常巡查管理、日常工作管理、基础数据管理、事件上报核实、任务处理等功能；公众版:公众版手机应用软件提供事件上报、信息获取、互动参与、公众监督等功能。社会公众也可通过微信、电话、短信、网站等其它方式参与。

3.2 系统部署

河长制信息管理应用平台采用省、市、县三级部署，省级平台针对省级河长所负责相关工作，为省级河长制管理服务，并可对其他各级河长制信息管理平台进行数据汇聚、统计、分析等；其他各级平台针对本级河长制管理相关业务，并与上级系统实现互联互通。

各级平台建设整合已建信息采集系统，通过数据交换系统保证“一数一源”，实现河长制各级平台数据互通，方便与外部门数据对接交换，最终实现全河道信息的综合管理及面向社会公众提供信息化服务。

4 结束语

平台综合运用计算机技术、网络技术、大数据、人工智能等技术，通过建设信息化管理应用平台赋能河长制日常管理工作，河长制信息管理平台是河长制建设重要组成部分，更是智慧水利建设与水安全保障的主要保障措施。通过建立“一河一档”实现了对“河”信息的准确掌握，能够全面了解河湖现状；通过“一河一策”，实现了“长”对河流的全面管理，同时兼顾了工作方案制定、组织体系、制度实施和监督考评等日常工作；同时结合河长制工作要求实际细化具体方案，对“制”的各项任务一一落实，具有较强的针对性和可操作性。