淮委防汛通的开发与建设

刘小虎 刘 帅 周 峰

（1.淮河水利委员会水文局（信息中心）蚌埠 233000 2.安徽淮河水资源科技有限公司 蚌埠 233000）

1 项目概述

随着淮河流域防汛工作对移动服务的迫切需求，急需建设一套针对整个淮河流域片的“无线”查询系统平台来弥补有线网络平台的局限性。利用无线网络对全流域的天气信息、水雨情信息、旱情信息等进行移动查询，实现防汛调度人员无论身在何处，都可以及时准确地查询到最新的防汛抗旱信息。淮委防汛通是基于淮委防汛信息数据库，实现系统模块化，接口开放化，为技术更新与模块升级留接口，维护较为方便，支持移动查询、无线上网，共享各种水情、雨情、天气、旱情等数据。

2 建设目标

该系统的建设目标是实现利用新技术建成稳定、可靠、实用、快速、先进的全淮河流域片移动查询系统，保证在淮河汛期发布的各种防汛信息能以无线方式准确、及时地传递到各级领导及防汛人员的终端手机上，提高防汛信息发布的准确性和时效性，为淮河防汛的科学决策提供有力的技术支撑。

3 总体设计

3.1 建设内容

该系统建设内容是在手机端查询各种防汛相关信息，主要包括：实况降水、墒情、气象、降水预报、汛情摘要、水情预报、雨情、水情实况、工情、告警、防汛文档、历史统计、通讯录、关注信息、参数设置和发布网页等。

3.2 设计框架

系统的逻辑框架分为三层体系，即人机交互层（主界面）、应用层和信息支撑层。系统逻辑框架结构如图1所示。

图1 淮河防汛通逻辑框架结构图

人机交互层提供交互式的I/O 通道，针对使用者的操作，完成对访问者的统一管理，同时还提供便捷的输出信息展示方式，如图像、文字、声音等各种形式展示。系统应用层提供模块支撑，完成应用系统的各方面需求。系统信息支撑层提供数据库支持以及各种提取模块和算法模块。

3.3 体系结构

根据淮河流域防汛信息移动查询业务特点，拟采用C/S 和B/S 相结合的方式，将系统建成既可以资源共享、又可灵活配置的实用系统。

系统与数据库端及GIS 部分的交互以C/S 方式实现，功能展示丰富，同时避免在客户端下载的数据量较大；实时雨、水情信息的发布通过网页方式，构建的系统以B/S 方式实现，用户可通过访问站点，及时获取实时雨、水情等信息。系统的体系结构图如图2。

图2 淮河防汛通体系结构图

3.4 系统开发工具和环境的设计

防汛通软件的运行环境较为宽泛，既要考虑服务端的多种操作系统的运行环境，又要考虑移动端不同手机系统的运行环境。因此，在采用开发工具时，需要充分考虑系统的跨平台运行的需要。

3.4.1 开发工具

手机开发，采用混合模式开发App，介于Web-App 和Native-App 两者之间的App 客户端，兼有Native-App 良好用户交互体验的优势及Web-App 跨平台开发优势。主要采用最新vue3.0 系列框架。

服务端采用跨平台、可移植的Java 语言作为后端编程语言。使用目前比较流行的Java 框架spring boot 来搭建后台服务。

3.4.2 数据库环境

根据App 系统对数据库的要求，选用国产操作系统或SQL Server、Oracle 数据库平台。

3.4.3 Gis 环境

该系统提供地图查询的功能。因此，需要配置Gis 开发环境。从淮河的防汛需求出发，选用百度地图发布的API 系列软件产品作为地图浏览工具，百度地图API 是专为移动GIS 及野外制图应用设计的。通过移动手机和手持设备为野外工作者提供制图、GIS 及GPS 集成功能。数据展示方便而快捷，提高了野外数据的可利用性。百度地图提供了以下功能：地图导航，包括漫游、放大、缩放及确定当前GPS 的中心位置；为识别属性进行的数据查询，超级链接以及属性定位；地图距离、面积、方向量测；GPS 导航；GIS 野外作业的应用开发。

3.5 系统运行环境设计

3.5.1 手机终端设备

网络环境：4G/5G；主屏尺寸：5.5 英寸以上；主屏分辨率：2560×1440 像素；后置摄像头：1600万像素；前置摄像头：500 万像素；电池容量：2550mAh；CPU：四核；内存：≥3GB；操作系统：安卓、苹果。

3.5.2 服务端设备

CPU4 核，主频3GHz 以上；硬盘：800GB 以上；内存：4GB 以上。

3.5.3 软件环境

Web 服务器操作系统：Windows Server2008/2012、国产操作系统；数据库服务器操作系统：Windows Server2008/2012、国产操作系统；手机端系统：安卓系统、苹果系统。

3.6 系统安全设计

系统的可靠和安全是贯穿于系统建设过程的中心环节之一。从软件的设计、调试到系统最终的上网运行，高度的可靠性和安全机制是最应该关心的设计目标之一。指定授权访问，确定用户的身份种类，统一用户身份的鉴别机制、登录机制，授权访问系统的内容由鉴别服务、密码服务、授权服务及完整性服务组成。

3.6.1 鉴别服务

验证依据：由用户名和口令组成。

安全要求：在对用户身份验证过程时，口令不能以明文方式传输，要加密；口令不能以明文方式存放，要加密存放；用户输入明文口令，在内存保留的时间要尽量的短，用后销毁；一次身份验证只限于当次登录，其寿命和会话长度相等；另外，网络中的求他验证过程对于用户是透明的，验证技术核心是口令，口令内容需要符合规定，不少于6 个字符；口令加密算法采用MD5。

3.6.2 授权服务

用户经鉴别进入系统后，授权服务赋予用户对资源访问权限。访问权限规定何种用户对于何种资源有何种操作权力。

形式：采用访问控制列表（ACL），必须由网络管理员、用户设定。

用户权限：按用户身份种类划分，用户的身份种类按密级及分工划分。

密级：内部、敏感、普通。

取不同冻藏时间的冷冻面团，利用FID试验调节共振中心频率，CPMG脉冲序列测量样品的自旋弛豫时间(T2)，称取面团(3.0±0.01) g放入试管中，置于永久磁场中心位置射频线圈的中心，进行CPMG脉冲序列的扫描试验。CPMG试验参数：主频=21（MHz）,偏移频率=99315.9（MHz），采样点数TD=156492，重复扫描次数NS=64，重复时间TR=1500 ms，半回波时间τ=7 μs，温度=32 ℃。利用T2反演拟合软件对CPMG弛豫衰减曲线进行反演得到弛豫图谱和T2[10]。

分工：系统开发人员、系统管理员、项目管理员、操作员、用户（一般用户、特殊用户）。

目录和权限：定义用户对文件的读、写、修改、执行的权力。

控制类型：采用C2 级（受控保护），自主访问控制，安全登录，用户及数据对应，个体审计。

3.6.3 密码服务

为用户登录、数据保存、数据传输提供加密机制。

方式：口令加密、数字签名、数据加密、数据完整性鉴别。

加密算法：采用DES、RSA 及MD5 等算法。

3.6.4 完整性服务

为保证数据的完整性，提供检测、预防、恢复等手段。

通信数据的完整性：包括数据单元完整性和数据单元序列完整性，采用数字签名、CRC 校验和报文认证技术。

数据库完整性：保证增、删、改操作时，不因故障造成数据不一致。

4 功能描述

4.1 主模块

在安装后第一次运行软件时，需要注册及登录。注册成功后需管理员后台确认信息开通使用权限，才能通过登录界面输入正确的账号、密码使用本系统。

4.2 实况降水

对全流域近3 天的实况降水制作和查询。包括今日降水、昨日降水、前日降水、近三天降水累计。展示降雨分布图和区域面雨量及水量。

4.3 墒情信息

展示全流域当前时间的墒情站点信息：以报表的方式显示10cm、20cm、40cm 深度的墒情；点击查询按钮可根据站名、时间查询。

4.4 水情信息

对淮河流域所有水情信息查询，显示测站水位过程线。对每个类型都生成相应的报表及水位流量过程线，报表展示测站名称、时间、水位、变化情况等信息。具体功能：测站按站类分类，以报表方式展示，包括河道闸坝、水库、湖泊；测站按重要性排序，如超警的站点，放在最前；选择某测站后，可以显示的详细信息，包括水位过程线、地图位置及基本信息；可以对关心的测站关注，关注后该测站信息可以在关注功能里打开；在报表的最下方，有对超警站点的统计。

4.5 云图雷达

以图片的方式展示近6 天的卫星云图、全国雷达、流域雷达。

4.6 降水预报

展示区域内未来一段时间的数值降雨预报，预报以图片的方式展示。

4.7 汛情摘要

以图文的方式展示全流域水雨情及天气的摘要信息：展示最近6 天的汛情摘要，摘要信息由后台软件生成并保存在数据库中；摘要内容包括雨情、河道闸坝水情、水库湖泊水情。

4.8 气象信息

提供卫星云图、降雨雷达图及台风路径、天气图的查询及放大、缩小、动画等功能。系统通过服务端的云图、雷达信息、台风采集模块自动按设定的数据源进行采集、更新和优化，供App 用户访问。具体功能：云图展示风云4 号全国范围图，雷达显示华东区雷达；展示最近一段时间的图像；手动滑动或点击左右箭头，可以向前、向后播放；手动点击图像，可以弹出该图，用手势可以放大显示；点击下面的自动播放，可以自动播放图像；台风以地图的方式展示路径。

4.9 预报信息

显示流域片实时水情预报和当地气象预报，包括每日天气预报，洪水期间的水情预报等。具体功能：文档为后台处理并保存到数据库；界面提供旋转和放大功能。

4.10 雨情信息

提供最近7 天的流域降雨分布图和面雨量信息，展示最近3 天的区域降雨分布图；通过手势滑动，可以查询各日雨量；报表展示当日的区域面雨量和水量；报表展示各站点雨量，并按大小排序；点击查询站点各时次降雨柱状图、站点位置和基本信息；可以查询一个站点的雨量；展示最近24 小时的降雨动画。

4.11 工情信息

该模块展示区域内各水利工程的信息，包括水库闸坝的开启、下泄流量等。具体功能：以报表方式显示水库、闸坝的信息，包括开启孔数、开启高度、流量等；点击某工程，可以显示该工程的水情信息，包括过程线、基本信息、地理位置。

4.12 告警信息

该模块展示区域内当前时间的超警站点信息。具体功能：所有超警信息在地图上闪烁展示，并可以手势放大；报表展示所有超警信息；在图上或报表中选择某测站，可以显示该测站的详细信息。

4.13 防汛文档

该模块可以查询各种防汛文档：文档以pdf 或word 的方式从后台发布到数据库，在App 界面打开文档展示，界面提供旋转、放大缩小等功能。

4.14 历史统计

可以查询各种历史统计文档：文档以pdf 或word 的方式从后台发布到数据库，在App 界面打开文档展示，界面提供旋转、放大缩小等功能。

4.15 通讯录

本模块提供防汛通讯录，保存防汛相关人员联系方式，内容包括姓名、手机号码、住宅电话及地址等。可直接在通讯录拨出号码，并按单位、姓名提供分类功能。同时，通讯录可从服务器端进行信息更新。

5 结语

该系统于2017年正式发布。淮委防汛相关部门及各级领导都在各自的手机上安装了该系统。其在2018—2022年的汛期防汛中发挥了重要作用。随着普及应用，该系统在全国水利系统防汛部门产生了较大影响。江苏水利厅、山东水利厅、湖北水利厅及一些地市防汛部门先后引进了该系统。目前，该系统已经成为淮河流域防汛的重要技术支撑，协助各级防汛部门时刻监视着全流域的汛情变化情况。在应用中，该系统结合实际需求，不断完善，逐步求精，提升技术含量和应用水平，为淮河水利信息化事业做出重要的贡献■