灌区业务流程梳理及主题服务式应用

刘 斌，杨 柳，汪 妮，杜金龙，成 星

（西安理工大学水利水电学院，陕西 西安 710048）



灌区业务流程梳理及主题服务式应用

刘 斌，杨 柳，汪 妮，杜金龙，成 星

（西安理工大学水利水电学院，陕西 西安 710048）

摘 要：针对现今灌区信息化建设中应用开发标准不统一、业务主题不明确、不重视等问题，提出面向灌区业务主题应用新模式。新模式以综合集成平台为支撑，首先对灌区业务流程进行梳理以流程图形式展示，再根据各类业务明确管理主题，在主题驱动和灌区业务流程梳理的基础上构建应用。通过对新疆哈密地区巴木墩灌区管理系统的实例应用表明，主要采用知识图、模型组件化、Web Service 技术等组织和搭建的灌区信息化管理系统，能实现灌区管理的动态化可视、可信操作，具有系统接口简单统一、拓展性好、移植性高等优点。

关键词：灌区信息化；业务流程；梳理；主题应用；主题服务；综合集成

0　引言

灌区是我国农业生产的中坚力量，传统的灌区管理方式盲目性大，缺乏直观性、可操作性。近年来全球性的淡水短缺，使能够促进节水和提高灌区管理水平，使灌区逐步走向良性运行的信息化管理，成为在水利行业内解决问题的突破口。灌区信息化是充分利用现代信息技术，深入开发和广泛利用灌区管理的信息资源，包括信息的采集、传输、存储和处理等，大大提高信息采集和加工的准确性及传输的时效性，做出及时、准确的反馈和预测，为灌区管理部门提供科学的决策依据，提升灌区管理的效能，促进灌区管理工作的健康发展［1］。

近年来我国在灌区信息化建设上已取得初步成效，一些学者也在灌区信息化建设方面做了许多研究，例如，王成军等［2］提出基于 B/S 模式的集决策支持、智能办公、综合事务处理、信息管理于一体的大型灌区信息化应用系统（LIAIAS）的体系结构模型，并进行了实际应用；谢菲等［3］研究了基于 Web 的灌区信息化管理系统的设计思路、实现方法和关键技术，以疏勒河昌马灌区为例，进行了系统设计与开发，并应用于管理实践中。但是，这些学者大多基于 B/S 模式进行灌区信息化系统设计研究，在应用过程中存在如下问题：

1）在标准化体系建设方面，信息标准规范尚不健全，大多应用软件和数据库与具体业务处理紧密绑定，服务目标单一。多数应用软件和已建数据库规范化程度较低，自成体系，导致应用软件和数据库只有少数人熟悉使用，一旦出现问题，往往导致整个系统瘫痪甚至废弃，在共享环境中，这些应用软件和数据库由于缺乏统一的建设标准，很难为其它用户使用。

2）重硬件，轻软件。由于灌区业务繁多复杂，灌区信息化工程又过分重视信息的采集、传输、网络、监控中心等硬件资源及环境建设，对业务流程及软件应用重视程度不够，使得灌区管理效率难以提高。

3）灌区信息化软件系统集成能力、可扩展性较差，维护困难。系统通用化程度不高，不能适应变化的灌区业务，难以应用推广，导致水利应用开发大量重复。

针对以上问题，借鉴 SL 538—2011《水利信息处理平台技术规定》的指导思想，提出一种基于综合集成平台的灌区信息化管理的应用模式［4-5］。紧紧围绕着业务应用，首先梳理清楚灌区的主要业务流程，在此基础上明确服务的主题，以业务主题为驱动，灵活搭建描述主题的工作流程（知识图），在知识图上添加业务处理的基于 Web Service 的组件，最终形成管理过程可视、可信的综合服务平台，以提高灌区的管理效率和经济、社会综合效益等。

1　灌区业务流程梳理

我国的灌区大多建于 20 世纪五六十年代，大多存在机构臃肿、人浮于事、管理混乱等诸多问题。要提高灌区效益，进行信息化科学管理，首先要根据灌区的功能梳理清楚农业灌溉的业务流程。农业灌溉是灌区业务的重中之重，关系着农作物的生长和地区经济的发展，农业灌溉主要包括制定用水计划，测试用水定额，维护渠道管理，征收水费，管理灌溉档案，核查用水情况，复核干渠水利用系数，搞好灌区建设及编制灌区改造计划等业务，具体业务流程如图 1 所示。

图1　农业灌溉业务流程

2　面向灌区业务功能的主题应用模式构建

灌区管理的水利业务涉及面多，牵扯知识广，为构建主题应用模式，以新疆哈密地区的巴木墩灌区灌溉管理系统为例进行介绍。

2.1业务化应用主题的设计

要从众多水利业务中理清头绪，实行有效科学的管理，关键在于将这些业务条理化，分为不同的主题集合，每个主题下设有子主题，分级分类，从而实现对具体问题的客观描述，并能直观解决。根据对灌区业务的流程分析，将业务化内容分为以下主题：灌区基本信息统计，灌区用水监控管理，需水量、可供水量预测，水量分配，灌区水资源合理配置，水量分配方案评价，合理改进等。巴木墩灌区的管理流程如图 2 左侧所示，此图不同于图 1 所示的流程图，它是将相同或相近类型的管理流程进行概括整合，图上每一个方框代表 1 个节点，每个节点是对灌区信息数据的获取或者处理单元，力求对灌区信息化数据充分利用，并且没有重复冗余。图上的箭头线不是简单的线条，而是能处理计算上层节点流下来的数据流，使得整个管理决策依据可视、可信，给予管理者良好的反馈。

2.2主题应用模式的实现

主题内容可以通过节点和连线组成的知识图形式化、可视化表达业务主题涉及的方面，各元素之间的关系（联系），处理事件的业务流程等。业务主题对应着业务流程的知识图，不同主题的知识图也可根据需求增加或删除相应节点及连接线，从而实现管理的机动性。

图2　知识图嵌套架构示意图

图 2 展示了巴木墩灌区灌溉管理系统知识图的嵌套架构，左侧知识图的每个节点单元，嵌套有针对具体灌区、实现具体主题业务的知识图和组件，例如点击灌区用水监控管理子节点，便展示灌区用水监控管理服务，如图 2 右侧所示。在知识图上能够很清晰地展示巴木墩灌区农业、水源、干支渠、用水及其分布等情况，此知识图由不同类型的知识图元按照概化的水量传输关系绘制而成。

知识图节点下可添加单个或多个类型的服务组件，用于实现信息查询、模型计算等功能。在灌区灌溉管理系统中具有代表性的知识图元下都添加了单个或多个相应的计算组件，用于将灌区监测管理业务功能实现结果进行可视化展示，如图 3 所示。单击图 3 左上角的时间图元，运行已添加的时间组件，在弹出的时间对话框中选择需要的监测信息对应的时间段（年或月），然后单击任意一个灌区节制闸图元，即可启动已加载在图元上相关组件的运行，根据所输入的时间尺度从数据库中读取相关数据，监测结果通过系统以数据表的形式予以展示，如图 3 右侧所示。类似地，单击用水情况汇总能显示灌区每个支渠的用水信息，如图 3 右下角展示。

单击图 2 左上角的时间图元，运行已添加的时间组件，然后单击左侧的水量分配方案组件，便可运行计算组件，组件根据上层节点流下来的监测数据，计算出合理的优化水量分配方案，展示结果与图 3 右侧类似，可供灌区管理人员参考。

2.3基于 Web Service 的组件实现

基于 Web Service 的组件，具体实现过程如下：根据相应主题知识图，通过 Java 编程，将程序进行打包形成组件包，将组件上传至 Axis（SOAP 引擎）进行管理；然后通过 UDDI（通用描述、发现与集成服务）进行注册，形成相应主题下的 Web 服务，最终构成相应主题的管理组件库。每个组件采用 XML标准描述，按照业务特征，合理分类保存。组件库建立完成后，即可根据业务主题的知识图在相应组件库中定制相关组件，并添加在知识图的各个节点上，从而使知识图形成流程。

3　结语

针对传统灌区管理模式在实际应用中的盲目性大，缺乏直观性、可操作性等问题，提出以综合集成平台为核心的灌区管理应用模式。在主题的牵引下，通过知识图和组件快速搭建起灌区管理系统，可视化描述灌区管理系统网络及业务流程。在编程语言 Java 基础之上，运用 J2EE，Web Service 等技术对每个灌区业务主题、子主题进行组件化和封装，可提高灌区管理效率。

图3　灌区用水监控管理服务示意图

相对于 B/S 与其他灌区信息化管理模式，提出的以综合集成平台为核心的灌区管理应用模式具有以下优势：

1）在综合集成平台支撑下的组件采用统一的XML 标准描述，并与平台有良好统一的接口，在此基础上可以对知识图快速添加或修改。若将此模式应用于另一灌区，仅需根据主题业务需要从组件库中选出对应组件搭建在知识图上，结合灌区数据采集、传输设备，在这一灌区也可实现信息化管理，提高了系统重用性。

2）B/S 模式管理系统以浏览器为载体，数据的处理与展现形式单一，业务逻辑不够明确，系统操作不够直观。而以综合集成平台为核心的管理系统运用知识图将业务流程直观地体现出来并梳理清楚，数据处理流程可视、可信，操作直观方便。

3）综合集成平台的应用服务是在主题的驱动下产生的，以知识图的形式直观体现的，综合集成了各方面的灌区业务，使灌区管理人员能更加全面、科学地管理灌区。灌区管理业务不是一成不变的，在将来的发展中可能还会有更多的业务主题加入，综合集成开发平台能适应这些变化，并可迅速搭建应用。

参考文献：

［1］ 周亚平，李欣苓，李晓辉，等. 浅析我国大型灌区信息化建设［J］. 水利水文自动化，2007 （3）: 1-7.

［2］ 王成军，陈冰峰. 基于 B/S 模式的大型灌区信息化应用系统分析与设计［J］. 西安建筑科技大学学报（自然科学版），2004 （3）: 325-327.

［3］ 谢菲. 基于 Web 的灌区信息化管理系统的研究与开发［D］.武汉：华中科技大学，2007: 45-51.

［4］ 罗军刚. 水利业务信息化及综合集成应用模式研究［D］.西安：西安理工大学，2009: 22-45.

［5］ 解建仓，罗军刚. 水利信息化综合集成服务平台及应用模式［J］. 水利信息化，2010 （4）: 18-22.

Procedure Teasing and Theme Application of Irrigated Area Business

LIU Bin，YANG Liu，WANG Ni，DU Jinlong，CHENG Xing
（Institute of Water Resources and Hydro-electric Engineering，Xi'an University of Technology，Xi'an 710048，China）

Abstract:In order to solve the problems such as lacking a unified application development standard，ambiguous and belittled operation theme in the informatization construction of irrigated area at present，this paper puts forward a new model which is oriented to irrigated area operational theme application. Based on the meta-synthesis platform，this model teases the irrigated area business procedure and shows flow diagram at first，and then clears and manages subjects by all kinds of business，and constructs application based on topic-driven and the teased business process in the irrigation area. The application of irrigation district management system in Wooden pier，Hami，district Xinjiang shows that，this model organizes and sets up the informatization management system of the irrigated area through subject knowledge map，components and Web Service technology to realize dynamic visible and credible operation of the irrigated area management. It has advantages of system interface simple and unified，good expansibility and high portability，is able to realize dynamic visual and reliable operation of district management.

Key words:irrigated area informationization；business process；tease；theme application；subject service；meta synthesis

中图分类号：S274

文献标识码：A

文章编号：1674-9405（2016）03-0011-05

DOI:10.19364/j.1674-9405.2016.03.003

收稿日期：2015-11-15

基金项目：国家自然科学基金资助项目（51479160）；水利部公益性行业科研专项（20141019）

作者简介：刘 斌（1992-），男，陕西蓝田人，硕士研究生，主要研究方向为水利信息化。