面向服务的城市水务管理平台及其在天津的应用

蔡 杰，安 晶，岳兆新，袁定波，艾 萍

（1. 天津市水务局，天津 300074；2. 河海大学计算机及信息学院，江苏 南京 211100；3. 河海大学水文水资源学院，江苏 南京 210098）

面向服务的城市水务管理平台及其在天津的应用

蔡 杰1，安 晶2，岳兆新2，袁定波3，艾 萍3

（1. 天津市水务局，天津 300074；2. 河海大学计算机及信息学院，江苏 南京 211100；3. 河海大学水文水资源学院，江苏 南京 210098）

为解决现代城市水务管理信息化面临的水利、供水、排水和水生态管理等不同领域信息资源及业务应用整合与共享存在的问题，在分析城市水务管理中存在的政务、业务和企业运行管理等多类型业务协同特征的基础上，按照“集中 + 分布”的资源整合策略，采用面向服务的体系结构，构造城市水务管理平台的基础框架，并据此提出天津市水务管理平台的总体框架与主要建设内容。实践表明，该平台较好地满足天津市水务信息资源整合与应用的实际需求，具有开放、可演化和支持与供水企业运作等相对独立的业务领域有效协同的特点。

城市水务；管理信息化；面向服务的体系结构；信息资源共享；业务应用整合

0 引言

随着我国城市水务管理体制的变化，水务管理的范围大为扩展，不但保持了传统水利的管理领域，还集成了供水、排水、节水、地面沉降监测、水生态景观和水环境保护等管理领域，如何整合共享诸多不同类型领域的信息资源，实现业务协同和管理一体化，已经成为水务信息化发展面临的重大问题。另一方面，随着城市管理的提升和经济社会的发展，现代城市水务管理的内容和深度也在不断发生变化，对水务信息化的持续发展不断提出新的需求和挑战。因此，研究构造适合现代城市水务管理发展的信息技术应用体系，是保障水务信息化顺利实施的关键技术问题之一。

针对当前存在的领域间数据难以共享、应用无法协同等主要问题，以天津市水务管理信息化的发展需求为研究对象，在分析现有水利、供水、排水等部门信息系统技术特征的基础上，提出了城市水务信息资源整合与应用集成系统的基本体系结构，天津市水务管理平台的总体框架与主要建设内容，据此设计开发并投入使用的系统运行稳定，功能和性能满足实际需求。

1 城市水务管理平台的基本架构

由于管理体制的原因，城市水务管理部门中，水利、供水、排水和其他部门已经按照过去的归口行业，分别建设了自己的信息系统。这些系统没有统一的基本要求和技术标准，而且不能简单地按照水利信息化综合体系与顶层设计进行整合集成。其中如自来水公司、海水淡化厂和污水处理厂、地面沉降监控及水景观管理等方面的信息系统，与原水利信息系统存在很大差异。也就是说，现代城市水务管理信息系统的资源整合共享与业务协同模式，需要更多地考虑异构系统的资源共享问题，同时还要考虑在同一体系内构造支持异构系统保持相对独立运行的环境。因此，要求城市现代水务管理平台的基本架构不但要能最大限度地整合各部门的信息

基础设施和共享数据资源，还要支持异构系统的正常运行与资源共享。也就是要根据不同系统的特点，采用不同的资源整合与业务协同方式。信息采集、网络和存贮计算设施等基础设施，应实现全行业的统一管理与共享；建立统一的数据中心，集成全部基础数据和需要共享的专业数据，建立统一的应用支撑环境，为各类业务及管理提供功能级的个性化定制，以保障业务协同。对于需要保持独立运行的系统，开发专门的数据接口，实现数据的交换与共享。

按照分析，选择面向服务的体系结构（SOA），构造现代城市水务管理平台的基本架构，示意图如图1 所示。

图1 现代城市水务管理平台基本架构示意图

SOA 可以根据需求并通过网络对松耦合粗粒度的应用组件进行分布式部署、组合和使用，支持跨部门的端到端集成，并能够适应不断变化的业务应用需求[1-2]。以此为基础构造的面向服务的城市水务管理平台，应用装配组件和服务的模式，在统一的体系结构框架内，将不同部门的各类应用功能单元通过接口和契约组装成业务应用服务，从而实现基于数据共享环境的业务功能定制服务与多业务间的协同操作。

为了更好地实现部门之间的各业务系统间互联互通和数据共享，需要将各个信息系统的数据和处理解耦，再遵循统一的架构，打破传统的业务分割格局，构造新的系统建设与应用模式，以保证水务管理平台的开放性、灵活性、安全性和标准化。

现代城市水务管理平台的核心是数据层。将传统的水务信息系统数据和处理解耦，为建设统一的水务数据中心奠定了基础。水务数据中心的基本要求可以参照水利数据中心的基础架构与技术要求和总体框架[3-4]，从技术上保持与水利部门实现信息共享的条件。在数据层中，通过构造支撑异构数据集成处理功能[5]和大数据处理与应用功能[6]的软件环境，实现异构系统的数据资源标准化集成，以及结构化与非结构化数据协同存贮、处理与分析应用，为实现部门业务协同，扩展水务数据的综合分析能力，支持异构系统的数据共享，支持大数据应用等提供支撑环境。

2 天津市水务管理平台的总体框架与建设内容

2.1 总体框架

根据面向服务的城市水务管理平台的基本架构，天津市水务管理平台总体框架示意图如图2 所示，主要包括水务业务网、业务平台（业务门户、数据交换与服务支撑系统、数据中心）、重点专项应用和保障环境四大类 6 个部分，具体分析如下：

1）水务业务网。水务业务网的网络由现有的天津防汛网、水务外网等网络集成而成，并通过配置基础软硬件，建成统一的网管中心和安全管理体系，统一调配网络资源和保障网络安全。采用“云”及虚拟资源管理技术，集成各类服务与计算设施，形成共享的存贮计算资源，为全系统提供网络（计算存贮）资源共享应用环境。

2）业务平台。数据中心采用“集中 + 分布”部署的方式；数据交换与服务支撑系统应用企业服务总线、数据访问中间件等技术，支持跨系统的数据共享和已建、在建、拟建专项业务系统的集成，并提供全局通用的 GIS、管理对象属性、监控视频等基础应用调用服务接口；业务门户集成了对内、外的信息服务功能，对内提供集中标准的信息交流、业务处理和安全控制等功能，对外提供信息发布、用户信息交流和行政审批、交费报修等社会公众服务功能。

3）重点专项应用。实现基于“一张图”的空间、属性数据的管理，以及统一的视频信息管理与应用，支撑实现管理和业务应用的一体化。

4）保障环境。主要包括安全与环境保障系统和水务信息化建设规章标准等，是推进水务信息化发展必要的保障措施的集合。

图2 天津市水务管理平台总体框架示意图

2.2 主要建设内容

根据总体框架，天津市水务管理平台的主要建设内容如下：

1）水务业务网。建设内容主要包括调整网络结构，合并重构现有网络资源，形成统一资源调配、安全管理且全系统共享的天津水务业务网，为业务

平台和专项业务应用提供网络支撑。在基础硬件方面，增加配置各类交换机等设施设备，采用 MSTP（基于 SDH 的多业务传送平台） 专线建设天津市水务局机关大楼与局属各单位的专线连接，为各局属单位提供可靠的网络连接。采用云和服务器虚拟化等技术整合服务器与存贮器，形成统一管控的共享计算与存贮资源，为数据中心、基础应用和业务平台提供符合安全及应用要求的运行环境。

2）业务平台。建设内容主要包括业务门户、数据交换与服务支撑系统、数据中心 3 个部分。业务门户包括对内（水务系统内）和对外（社会公众）的信息发布与查询、资料下载、个人信息应用门户、统一授权和单点登录、移动服务终端应用等功能。数据交换与服务支撑系统包括数据交换与共享、应用支撑中间件、配置并部署支持业务管理平台应用的各类支撑软件等部分，各部分分别包括多个功能组件，提供各业务部门数据库底层数据资源的集成共享和上层应用软件资源的集成重用等方面的功能。以“集中 + 分布”部署、标准化管理的方式建设数据中心，通过规范化处理过程，把分散的原始数据转换成集中的数据服务。其中“分布”部署的数据存储在各部门的业务系统中，通过标准接口实现与数据中心的数据交换；“集中”部署的数据逻辑上分为汇交管理库、共享应用库、业务主题索引数据库和元数据库等。分布与集中部署的数据均由数据中心统一提供资源目标和访问支持，形成统一的水务数据共享服务资源。

3）重点专项应用。重点专项应用的主要建设内容包括开发统一的 GIS 属性数据管理和视频监控等系统。统一的 GIS 系统在购置前置基础地理空间数据服务的基础上，基于来源于多部门、项目的空间数据建设天津市水务业务“一张图”，结合 GIS 应用支撑中间件，提供空间数据的建设、编辑、转换、发布等空间数据管理的功能界面，实现空间数据更新管理、共享发布和业务应用，使业务平台以统一、完整的“一张图”支撑水务业务应用；属性数据管理系统实现了管理人员根据权限对属性数据进行查询和编辑操作，使数据使用者和业务应用系统在无需了解数据来源的情况下，根据业务主题需要直接获取或灵活定制属性数据集，通过属性数据服务中间件提供的标准接口调用数据；全市统一的水务视频监控系统整合接入现有的各类工程的全部视频监控信息，并开发基于 GIS 的视频监控信息汇聚处理应用与信息采集控制软件，实现现场实时及历史视频信息在同一界面内的网络化、集成化管理与应用。

4）保障环境。保障环境的建设内容主要包括制定与保障水务管理平台建设及运行维护的各类水务信息化规章与标准，建立健全信息安全管理制度等方面。

3 结语

现代城市水务管理的信息化建设，必须面对来自不同的领域、技术标准与条件、应用目标和数据环境的异构系统整合集成问题，还要充分考虑城市经济社会调整发展导致的水务管理需求不断变化的挑战。为了实现水务信息资源共享与业务协同，并保持系统的相对稳定与长期持续发展，应用面向服务的系统体系结构，构造数据可集中与分布部署、业务可动态配置与定制的水务管理信息综合共享服务平台，是符合水务信息化及信息技术发展趋势的合理选择。

由支撑、数据和应用等 3 个逻辑层次构成的现代城市水务管理平台基本架构，为基于面向服务的体系结构设计开发水务管理平台提供了系统基础参考模型，据此设计实现的天津市水务管理平台，在解决全市水务信息资源集成共享与业务协同等问题方面，已经发挥了重要作用，并为天津市水务信息化的进一步发展奠定了可持续发展的技术基础。

[1] 朱海萍，李增智，杨怀洲. 基于面向服务体系结构 SOA的业务管理研究[J]. 北京邮电大学学报，2004，27 (12): 190-195.

[2] 徐昆，汲锡林，罗云锋，等. 面向服务网络管理系统服务组合模型研究[J]. 计算机与数字工程，2015，43 (7): 1252-1259.

[3] 成建国，钱峰，艾萍. 国家水利数据中心建设方案研究[J] . 中国水利，2008 (19): 32-34.

[4] 甘郝新，陈晓武，舒强. 水利数据中心框架设计初探[J].人民珠江，2011 (6): 61-63.

[5] 艾萍，曾顺，岳兆新. 异构数据库转储平台设计与实现[J]. 信息技术，2013 (9): 18-27.

[6] 莫荣强，艾萍，吴礼福，等. 一种支持大数据的水利数据中心基础框架[J]. 水利信息化，2013 (3): 16-20.

Service-oriented Urban Water Management Platform and its Application in Tianjin

CAI Jie1, AN Jing2, YUE Zhaoxin2, YUAN Dingbo3, AI Ping3
(1. Tianjin Water Affairs Bureau, Tianjin 300074, China; 2. College of Computer and Information, Hohai University, Nanjing 211100, China 3. College of Hydrology and Water Resources, Hohai University, Nanjing 210098, China)

In order to solve the problems of water resources, water supply, drainage, water ecological management and other information resources and business application integration and sharing in the modern urban water affairs management informatization, according to "centralization + distribution" resources integration strategy, using serviceoriented architecture, this paper constructs a basic framework for urban water affairs management platform, and puts forward a general framework for Tianjin water affairs management platform and major construction content on the basis of analysis of the characteristics of multi-business, such as government, business and enterprise operation management in urban water affairs management. The practice shows that this platform can better meet the practical requirements of the integration and application of the water affairs information resources in Tianjin. It has the characteristics of openness and evolution, effective collaboration in supporting business areas which are relative independent to water supply enterprise operations.

urban water affairs; management informatization; service-oriented architecture; information resources sharing, business application integration

TV21

A

1674-9405(2015)06 -0065-05

2015-11-09

国家社会科学基金重大项目（2012&ZD214）；国家自然科学基金重点项目（41030636）；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（2015B31514）；江苏省普通高校研究生科研创新计划项目（CXZZ13_0261，KYLX15_0426）

蔡 杰（1968-），男，北京人，高级工程师，从事水务信息化建设管理工作。