灌区水资源配水及优化配置管理系统数据中心设计概述

马锦敏　石文河　孙卫强　杨昕

【摘要】本文通过提供针对灌区数据中心规划、架构设计、建设实施全方位的服务，为灌区提供由内到外统一的数据架构平台服务，数据集成平台将改变数据库建设模式单一、重复建设、各自为阵的信息孤岛状态，解决传统数据中心不断上升的基础架构成本、维护成本、能源需求，以及资源交付速度慢、系统建设周期长，业务弹性差等诸多问题，满足灌区业务策略、业务发展的需要，提高灌区管理效率，实现灌区水资源优化调度。

【关键词】灌区；优化配置；数据中心

1、总体设计原则

灌区管理局数据中心建设包括数据模型、数据资源、数据交换服务、数据标准化处理等核心内容，该数据中心一方面是灌区管理局信息化的信息资源中心，另一方面是作各应用系统之间进行数据交换和集成的一个基础公共平台。为了确保这一系统的可靠性、安全性和系统的扩展性，本文在进行数据中心设计时遵循了如下原则：

1）成熟性与先进性

不仅要保证具有先进性，而且要保证技术方向的正确性。在网络设备、服务器等硬件设备方面以及应用系统方面，采取当今国际上成熟、主流并领先的产品和技术。

2）安全性和可靠性

关键设备或设备核心部件全部设计了集群方式、或双机热备冗余方式，系统设计实现上，能够避免单点故障导致系统整体或重要功能的丧失。

3）实用性和扩展性

数据中心的建设既要充分体现现阶段业务的特点，充分利用现有资源，合理配置系统软硬件；又要着眼建成后实际的使用与未来技术发展方向，具有良好的扩充能力，能够满足业务近期、中期甚至长期时间范围数据快速增长的需要。。

4）标准性和开放性

在实施过程中，尽可能遵循通用的国际或行业标准，各组成部分之间有良好的兼容性。从长远来看，也便于系统的升级和移植或运行其他应用软件。

2、数据中心总体架构

数据中心建设是数据建设的核心，灌区管理局的数据中心整体主要包括七个方面内容：基础设施、信息资源、数据管理、应用系统、运维管理体系、安全防护体系和技术标准体系。总体架构图如下：

灌区管理局的数据建设将“以各类统一的数据模型为核心，以数据中心基础设施建设为基础，以应用系统建设为手段，以运维管理为支撑，以安全防护为保障”，着重建设具备“高可用性、高应用频率和效率、高度集中共享和高度可管理性”的数据中心。

3、数据体系架构

下图3-1是对灌区管理局数据中心数据体系架构的设计，其中数据体系建设是核心内容，。

灌区管理局数据体系架构分为四个层次一个支持体系：数据资源层、数据处理层、数据加工存贮层以及数据集成层，支持体系是信息资源标准体系。

4、信息资源标准体系建设

4.1 信息资源标准体系建设原则

信息资源标准体系的建设首先应参照国家标准、水利行业标准中的有关分类标准体系进行编码，保持与行业一致的基础代码标准，以满足行业内数据交换和共享的需要；同时，还要建立灌区管理局内部自己的基础代码标准体系，实现灌区管理局内部系统的数据整合。信息资源标准体系要体现科学化、标准化、规范化、合理化，建立信息资源标准时应满足以下原则：

1）实用性：对于基础性标准必须严格采用国家标准和水利行业标准；

2）唯一性：在分类编码标准中，每一个编码对象仅应有一个代码，一个代码只唯一表示一个编码对象。

3）简明性：编码结构应尽量简单，长度应尽量简短。

4）可扩充性：在标准中应留有适当的余量，使标准有良好的延展性。

4.2 信息资源标准体系架构

信息资源标准体系是数据中心总体架构中的基础部分，关系着数据的完整性、规范性和一致性，决定着行业数据中心建设的质量与效果。所有进入数据中心的数据应符合相应的信息资源标准。

信息资源标准体系主要包括行业数据元标准、信息分类及编码标准、数据交换标准等。信息资源标准体系结构图4-1如下：

4.3 信息资源库建设

4.3.1 信息资源的内容架构

根据目前灌区管理局及其下属管理站信息化情况，信息资源库内容主要由以下构成：信息资源库主要有财务、人力资源、设备设施资产、生产信息、工程建设、安全信息、空间信息库以及决策支持类信息。

其数据来源主要是来灌区管理局及其下属管理站的应用系统或数据中心。这些信息资源库建设是指从数据的采集开始，经由录入、处理、解释、转换、审核、传输、加载、应用、质量跟踪控制、维护、归档入库的全过程。信息资源库的建设需要建立数据标准、数据规范、數据共享和交换机制。

4.3.2 信息资源的数据模型

1 设计思路

数据模型是信息资源的使用和存贮的体现，是数据标准体系的重要实现途径，为了解决和避免灌区管理局的现在或未来纵向应用可能导致的信息孤岛，本文采用面向主题领域统一建模的方式。

2 模型架构

模型架构分为两个层次，根据信息独立性和通用性，建立相对独立而又具有通用性的基础公用数据模型：空间数据模型、防汛基础数据模型、主数据模型；根据不同的业务领域建立完整性一体化数据模型：面向生产管理、财务/支撑管理、项目管理，这些模型的建立是在业务领域进行业务建模后，为保障业务信息化整体性，并集成基础公用数据模型而形成的。

经过整体模型的设计后各个主题模型可为业务领域中中所有应用功能的设计和实现提供基础，能实现结构化数据、二维图形、三维图形以及其他非结构化数据一体化，实现灌区管理局所有信息资源的一致描述和互连。

5、数据集成平台建设

5.1 数据集成平台设计目标

数据集成体系是水务行业统一的、具有一致性和可扩展性的数据交换及服务共享平台，满足灌区管理局及其下属管理站二级数据交换和服务共享，以及各级单位（盈江灌区管理局等）横向应用系统间的数据交换和信息共享需求。

因此，数据交换体系的建设目标，就是基于数据交换标准、数据元标准，建设灌区管理局内的统一数据交换平台，该平台必须达到以下目标：

基于方案规划的总体设计思路“统一标准、统一平台、统一数据库、统一网络”的要求，建设灌区管理局的统一数据集成服务体系。

满足灌区管理局与下属分中心的数据交换需求

满足灌区管理局内部多应用系统之间的数据交换与信息共享

满足灌区管理局与其它政府机关的数据交换需求

5.2 数据集成平台总体设计

5.3 数据集成平台设计方法

5.3.1 以SOA为核心的设计方法

数据集成平台采用基于ESB总线的产品来实现。未来扩展时，新系统可通过服务的方式纳入到ESB总线中统一进行管理，从而实现系统的平滑升级。

基于可扩展的以服务为核心的系统架构具有以下优势：

业务优势

服务使流程更精确并带来业务的灵活性；

可以迅速创建业务流程和复合的应用程序，以便响应市场变化；

使用服务来改善客户服务，而不必担心底层复杂的 IT 基础架构；

IT优势

借助安全、易管理的集成环境，成为响应能力更强的 IT组织；

通过使用预装的、可重复使用的服务构建模块，缩短开发和部署周期；

使用通用服务来降低复杂性和维护成本；

是增强而不是替换现有的 IT 系统；

5.3.2 基于J2EE多层分布式架构

平台在技术实现上，采用先进的、基于J2EE技术路线的三层/多层分布式应用体系架构，以保障系统具有良好的扩展性和稳定性。

5.3.3 数据集成平臺总体架构

数据集成平台在纵向考虑灌区管理局与下级分中心进行二级交换。

数据交换考虑到需要双向传输，在系统架构上采用服务器-服务器结构，各下级分中心的数据集成服务器节点通过与单位内业务系统接口获取业务数据，转换为标准、规范、统一的数据，发送给灌区管理局集成平台服务器节点，由该节点对数据进行解析和校验后将业务数据汇总到数据中心。

5.4 数据集成平台功能设计

5.4.1 功能架构