遼寧省河長制信息管理與服務系統研究

侯鵬飛，安 元

（遼寧省河庫管理服務中心（遼寧省水文局） 遼寧沈陽 110003）

0 引言

隨著經濟社會的快速發展，我國的河湖管理出現了一些問題，如河道干涸、湖泊萎縮、水環境狀況惡化、河湖功能退化等，河湖生命健康受到嚴重破壞。 在此背景下，保障國家水安全的制度創新成果——河長制管理體制應運而生。 河長制管理體制的全面落地，明確了河湖管理保護工作的權責、 理清了工作流程、加強了監督管理、保證了河湖生命健康、實現了河湖功能長效利用［1］。 全面推行河長制是落實綠色發展理念的支撐，是生態文明建設的有力抓手。

河長制信息建設項目是推動河長制全面發展的重要舉措， 也是支撐河長制管理工作的重要技術手段［2］。隨著河長制工作的開展，各地紛紛謀劃和啟動河長制信息系統的建設工作。 遼寧省逐步構建了全面感知、廣泛互聯、深度融合、業務協同、決策科學、服務主動的河長制信息管理與服務系統， 形成全省河湖信息全覆蓋、過程全監管、成果全發布的河湖信息化管理新模式。筆者試結合工作實踐，對遼寧省河長制信息管理與服務系統建設進行探討， 以期為其他地區河長制信息化建設提供有益參考。

1 系統建設目標和任務

1.1 系統建設目標

深入調研已有水利資源信息化建設實踐， 根據河長制工作數字化建設的要求， 整備軟件及硬件環境，將相關業務的數據服務、應用及分析成果進行整合，建立河長制管理工作數據庫；開發相關業務應用功能，實現對各類型信息的有效管理，為各級河長完成自身職責提供支持，保證河長制落地。

（1）全面覆蓋管理范圍。對全省行政區范圍內由省、市、縣、鄉四級河長管理的江河湖泊做到全面覆蓋，并考慮滿足村級河長工作的需求。

（2）全面掌控工作流程。各級河長制實施相關工作人員在工作流程中產生的信息填報、校核、審定、檢查、處理、反饋等內業工作處理將全部在系統內實現，河長制相關工作人員的巡河、調度、處置等外業工作也將在系統內實現。

（3）全面支撐業務信息。 全面支撐河長名錄、河長制業務、 公眾參與等所有在工作環境中產生的各類信息的數字化管理。

1.2 系統建設任務

遼寧省河長制信息管理與服務系統的建設是一項系統性工程，建設的主要任務有數據匯集制作、基礎數據庫設立、 信息管理系統搭建、 服務平臺建設等內容。 工作團隊充分調查了遼寧省全面推行河長制工作的需求，在保證數據完整準確的條件下，在“水利一張圖”的基礎上，將各類工作數據匯入基礎信息數據庫，搭建滿足推行河長制工作需要的管理與服務平臺。

2 系統主要內容

2.1 數據收集

采用會議交流、檔案查閱、現場勘察、普查、遙感解譯等方式，收集全省河流、湖、水功能區、入河排污口、取用水口、國家控制斷面、水源、水庫、水電站、堤防、橡膠壩、水閘、泵站、監測站點、行政區劃、道路、民居、河長、畜牧養殖場等工作基礎數據，河長辦信息、工作方案、工作督察制度、河長會議制度、信息報送制度、考核問責與激勵制度、信息共享制度、驗收制度、河長巡河制度、聯席會議制度、工作通知文件、工作簡報等工作業務數據，“一河一檔” 及“一河一策”等成果匯編資料［3］，并對以上數據進行復核，以保證數據的正確性、完整性、一致性，最終制作成新的“水利一張圖”。

2.2 河長制管理數據庫建設

河長制管理數據庫是支撐河長制管理系統的基礎。 遼寧省河長制信息管理與服務系統采用面向對象的方法設計數據庫，并在全省范圍內，采用統一的對象代碼編碼規則、統一的信息分類與代碼標準。另外， 唯一性和穩定性是對象代碼的根本特征。 基于此，該系統采用全時空的數據結構，充分考慮河長制管理對象屬性的時間變化， 保障各類信息歷史記錄的可追溯性。該數據庫主要包括動態數據庫、基礎數據庫、空間數據庫、屬性數據庫。

2.3 綜合管理信息系統建設

河長制信息管理與服務系統的主要應用環境為河長制管理機制的建立與應用，因而“六項主要任務”（加強水資源保護、加強河湖水域岸線管理保護、加強水污染防治、加強水環境治理、加強水生態修復、加強執法監管）和“四項保障措施”（強化組織領導、強化資金保障、強化科技支撐、強化考核問責）的落實是整個系統的根本目標， 旨在滿足河長制管理工作業務各級河長制工作管理者信息互通的需要。 該系統主要開展信息管理、信息服務、事件處理、巡河管理、考核評估、抽查督導、移動服務、展示發布等業務。 將面向服務體系結構作為系統開發的結構， 分別建立管理業務服務組件，在應用支撐服務的基礎上，完成業務應用。

2.4 移動應用管理系統建設

移動服務主要服務于移動環境下的信息采集、信息查詢和業務處理， 包括移動APP 和微信公眾號。 移動服務為河長制實施相關工作人員提供移動辦公環境， 使工作人員可以即時完成各項河長制管理業務，為公眾提供了解、參與河長制建設與管理的平臺，方便群眾咨詢，接受群眾監督。

2.5 數據共享與服務平臺建設

河長制信息管理與服務系統支持與上、 下級河長制管理信息系統進行數據交換、共享，可以實現跨部門、跨單位、多層級的資源共享、數據交換、應用關聯與業務協同［4］。 在業務應用系統和基礎設施之間建立數據交換與服務平臺，在通用的業務領域框架、構件的基礎上， 快速開發和穩定運行所需的應用系統，有效保障應用系統兼容各類基礎設施。

3 系統結構設計

3.1 總體架構

遼寧省河長制信息管理與服務系統以水利云、電子政務外網為骨架，結合水利應用公共平臺，以綜合數據庫為基礎，利用各種采集端、終端設備，采用互聯網補強水利的思路，充分利用大數據、云計算、物聯網等數字化前沿手段， 建立河長制管理體制應用與行業應用深入融合的河長管理平臺。 在調研已有水利資源信息化水平的基礎上， 力爭實現現有數據系統的資源整合， 通過地理信息系統及數據處理軟件，實現可視、簡單、易用的河長管理服務。系統總體架構如圖1 所示。

圖1 總體架構圖Fig.1 Overall architecture diagram

3.2 軟件架構

該系統軟件結構分為數據采集層、網絡傳輸層、數據服務層、數據存儲層、應用支撐層、應用服務層、應用展現層7 個部分，如圖2 所示。

圖2 軟件架構圖Fig.2 Software architecture diagram

（1）數據采集層。通過各類監測設備采集相關數據，并滿足數據實時更新的需求，為綜合數據庫的補充完善提供必要的數據支持。

（2）網絡傳輸層。在符合國家標準水文規約的通信網絡協議條件下，利用互聯網等傳輸媒介，將采集的各類數據通過不同網絡和協議傳輸至數據庫。

（3）數據服務層。 匯集數據管理服務、數據產品服務、數據資源目錄服務、數據交換共享服務、數據處理服務及可視化服務等的數據服務層。

（4）數據存儲層。將匯集的數據進行校核、梳理、分類后，分別存儲至基礎庫、業務庫、實時庫、多媒體庫等各類不同的數據庫中，由大數據中心統一管理。

（5）應用支撐層。 主要實現水文數據服務、預測預報服務、數據模型、調度服務、水環境模型等服務對信息服務系統的支持，并滿足服務可擴展性及兼容性。

（6）應用服務層。實現與現有各類應用系統的整合與集成，對接各類應用系統與移動應用，實現對用戶、權限、代碼的管理。

（7）應用展現層。為參與河長制實施的工作人員及社會公眾提供不同應用需求下的應用組合， 設立管理平臺、發布平臺、移動平臺等相關綜合服務平臺。

4 系統關鍵技術

4.1 J2EE 技術

J2EE 是目前水利信息化系統建設所采用的主流技術體系。 J2EE 多層結構模型可以很好地滿足創建靈活、可擴展、易維護的應用軟件的需求。合理集成以J2EE 為標準的軟件產品，構建智能模擬監測系統，可以得到很好的穩定性、高可靠性、高擴展性、便捷的維護性。 智能模擬監測的設計由表現層、業務邏輯層和數據層構成，層間通信暢通，不依賴底層環境。

4.2 基于Hibernate 和Struts 的應用開發

Hibernate 是一種對象關系映射 （Object Relative DateBase Mapping，簡稱ORM）框架，關系數據庫在與Java 對象的聯系中需要此框架來形成映射，從而實現直接存取Java 對象。 它的對象封裝主要是輕量級的，應用于數據庫連接時，使用者可以使用對象編程思想來操作數據庫［5］。 通過使用SQL 語言用對象的方式描述，極大地簡化了對數據的查詢步驟，加快了開發效率。 Struts 由于其成熟性， 是目前在Web 開發中使用較為廣泛的框架，基于模型－視圖－控制器模型的 Struts 框架 Web 系統開發者中的使用比例正在逐步提高。 Struts 是一個開源Web 框架，能夠規范化程序，提高開發效率，并增加可讀性，從而在Web 應用程序的開發中起到了簡化作用。此框架沒有具體定義模型層的實現，在實際開發中，模型層通常是和業務邏輯緊密連接的， 要對底層數據進行操作。

4.3 Web Service 技術

河長制信息管理與服務系統的開發技術路線主要是基于XML 和Web Service 技術的異構系統綜合服務方案， 這使得系統的跨平臺及兼容性問題易于解決。Web Service 是一種跨編程語言和跨操作系統平臺的遠程調用技術，它是在Internet 和Intrane 上進行分布式計算的基本構造塊［6］，在沒有外設專門的第三方軟件或硬件的情況下， 能使得不同應用運行在不同機器上時也可相互交換數據或進行集成。利用Web Service 可以統一發布各類監測數據，子系統可以調用其服務，不用重復開發，從而減少運行維護成本。

4.4 面向服務的架構

面向服務架構（SOA）是一種復雜松散型應用環境下的集成框架設計方法，系統服務化封裝、可組裝性是其最主要特點，其中包括多種服務。各種服務在整合處理之后，將為用戶提供各項預期功能，而單獨的服務在操作系統進程中主要是獨立運行的。 各項服務并不會采用進程內調用， 而是通過網絡調用進行通信。體系對外的服務SOA 可實現系統的一致性服務，空間庫可以提供GIS 數據服務，也能獲取其他業務數據，實現業務與功能的交互。

4.5 多數據庫支持

多數據庫支持是一項非常重要的需求， 實現多數據庫支持， 關系到本項目的質量及實施和維護成本。系統采用分層結構、多套SQL 語句、標準SQL 語句實現多數據庫支持，其技術路線如圖3 所示。

圖3 多數據支持技術路線圖Fig.3 Roadmap with multi-data support technology

4.6 大數據分布式存儲與處理技術

水利大數據主要采用集中存儲的方式， 其結構化數據和非結構化數據均實行統一管理，因而，可利用關系型數據庫與分布式文件系統相結合的方式應用［7］。Apache Hadoop 是以Java 語言為基礎的框架，其平臺主要用于開發、運行大規模數據。對大量電腦集群中存儲的海量數據可以使用簡單的編程模型進行分布式處理， 可以滿足大數據密集型分布式存儲的需要，且批量數據處理和分析能力強。

5 結語

綜上所述， 遼寧省河長制信息管理與服務系統的建設，緊密結合了遼寧省水利工作、全面推行河長制工作的實際情況與需求，設計思路成熟、功能模塊齊備、操作簡便、易于實用，使河長制管理體制中的全部工作任務實現了數字化管理， 為遼寧省河湖健康、水問題處理提供了全方位信息化保障。