浙江省水资源信息平台三级贯通技术研究

姜小俊，唐 波

（1. 浙江省水利信息管理中心，浙江 杭州 310019；2. 上海宝信软件股份有限公司 中国（上海）自由贸易试验区，上海 201203）

浙江省水资源信息平台三级贯通技术研究

姜小俊1，唐 波2

（1. 浙江省水利信息管理中心，浙江 杭州 310019；2. 上海宝信软件股份有限公司 中国（上海）自由贸易试验区，上海 201203）

2012年启动的国家水资源监控能力建设项目要求水利部、流域、省三级水资源监控管理信息平台实现互联互通，而浙江省网络环境中省级平台与水利部、流域平台部署于物理隔离的不同网络，给实现三级贯通带来困难。结合国家统一部署的三级贯通数据交换、信息平台集成支撑软件，提出基于自动网闸和服务定制的三级贯通技术，在水利部、省级平台定制贯通服务，实现结构和非结构化数据的交换传输，满足三级平台的数据和业务贯通要求，为物理隔离网络间的数据共享和协同提供借鉴。

水资源监控；信息平台；自动网闸；服务定制；三级贯通

0 引言

水资源监控管理信息平台是国家水资源监控能力建设项目的主要内容之一，包括水利部、流域、省三级节点。水资源监测信息通过采集和传输系统进入省平台，并按需求汇入水利部和流域平台。平台采用“统一设计，分级建设”，并通过水利政务外网与水利部、流域节点连通[1-4]。浙江省节点部署于省电子政务外网，省内网络环境中该网与水利政务外网物理隔离，省节点无法直接与水利部节点贯通。已有相关研究大多集中于跨网数据或文件交换，并未涉及本平台所要求的三级业务协同[5-6]，对此，提出基于自动网闸和服务定制的三级贯通技术，实现水利部、流域、省三级节点之间的数据交换和业务贯通。

1 三级平台部署

国家水资源监控管理信息平台通过计算机网络、数据资源、应用支撑、业务系统和信息门户建设，目标是初步构建水资源业务应用统一的技术架构和运行环境，形成集信息汇集与应用支撑为一体的，三级平台互联互通、信息共享、业务协同的国家水资源监控管理技术支撑体系。信息平台包括 1 个水利部节点、7 个流域节点和 32 个省节点（含新疆生产建设兵团），平台纵向自下而上分信息采集传输、计算机网络、硬件设施、数据资源、应用支撑、业务应用和应用交互 7 层，平台两大保障体系为信息安全和标准规范两大体系[7-8]。

1.1 水利部节点部署

水利部水资源监控管理信息平台部署的水利政务外网如图1 所示。外网发布区主要部署信息发布服务器；交换区主要部署数据交换服务器，用于与流域、省节点的数据交换；数据采集区主要部署数据采集服务器，用于接收监测终端采集的在线监测数据；水资源业务服务区主要部署 GIS、数据库和应用等服务器。

1.2 浙江节点部署

浙江省水资源监控管理信息平台部署于省电子政务外网，主要为省、市、县三级水行政区主管部门提供水资源业务应用服务；外网门户应用服务部署于省电子政务外网 DMZ 区，主要为非政务外网用户的取水户提供水资源信息的发布和相关业务的受理。

图1 中央节点网络部署示意图

2 三级贯通要求

2.1 贯通要求

国家三级平台集成贯通主要解决水资源监测数据和业务数据的交换同步，解决水利部、流域和省三节点之间的信息流转问题。全国范围监测数据包括水情、水质、取用水、行政区断面、供水和排水等监测数据，业务数据包括水资源管理过程中产生的取水、用水、排水、水功能区、地下水等综合性业务数据。三级平台集成贯通还需考虑水资源管理中涉及到跨省和流域的业务协同。

浙江省平台对上要求实现水利部、流域、省系统之间的信息互联，对下需为省、市、县三级水行政主管部门提供一个统一的水资源管理工作平台，流域与省节点通过水利部节点实现数据同步，三级贯通示意图如图2 所示。省节点三级贯通要求实现水利部、流域、省平台之间监测数据和业务数据的交换同步，浙江省级平台监测数据包括取水户水量、水功能区水质、水雨情等在线和巡测数据，业务数据具体包括水资源管理过程中产生的取水许可、节约用水、水资源费征收等综合性业务数据。

图2 浙江省水资源管理信息平台三级贯通示意图

2.2 贯通指标

为量化评价三级贯通效果，水利部国家水资源监控能力建设项目办公室设计了评估指标，评估指标主要包括取用水、水功能区、水源地等 3 类监测数据的贯通，每类指标又分为达标和参考指标，具体如表1 所示[9]。国家对于省级平台指标评价数据来源于三级贯通的水资源监测数据，因此，评估指标一定程度上也代表贯通效果，表1 中达标指标不满足的视为贯通未完成。

3 三级贯通实现技术

浙江省平台分为内网和外网 2 部分门户。内网门户主要面向水行政主管部门用户，提供 1 个水资源业务管理的“工作平台”，1 个全省水量、水质（集成水雨情、地下水）的“监控平台”，1 个水资源相关信息汇聚的“信息平台”。外网门户主要面向取水户，解决取水户日常业务办理、信息查询等。

平台总体框架由采集传输层、计算机网络层、数据资源层、应用支撑层、业务应用层、业务交互层等组成，如图3 所示。

3.1 三级贯通问题

浙江省水利信息系统主要部署于省电子政务外网、水利政务外网、互联网等 3 种网络环境，省电子政务外网千兆带宽延伸至省、市、县各级政府和相关直管厅局单位，与 Internet 逻辑隔离，省内应用系统基本部署在省电子政务外网；水利政务外网联通水利部，主要服务视频会商和防汛指挥系统；浙江省网络环境中省电子政务外网与水利政务外网物理隔离。

表1 三级贯通效果评价指标

图3 浙江省级平台总体框架图

水利部和太湖流域平台均部署于水利政务外网，浙江省平台部署在省电子政务外网，三级平台无法直接进行数据交换和业务协同。虽然当时浙江省已有实现二者互联互通的规划，但难以满足国家水资源监控能力建设项目的时间进度要求，因此，如何实现水利部、流域、省三级平台的数据同步和业务协同成为浙江省水资源信息平台建设亟需解决的问题。

3.2 三级贯通方案

根据国家水资源监控能力建设项目总体要求，结合浙江省实际情况，在充分利用水利部统一部署数据交换软件基础上，提出基于自动网闸和服务定制的三级平台贯通方案。

3.2.1 贯通方案思路

浙江省平台外网门户应用部署于 DMZ 区，通过防火墙与省电子政务外网隔离，核心应用内网门户部署于省电子政务外网，在水利政务外网省节点部署数据采集和交换服务器，省电子政务外网通过网闸与水利信息网联通，框架如图4 所示。

三级贯通方案总体思路如下：

1）通过双向自动网闸直接进行数据库连接通讯和文件传输，实现数据贯通。

2）定制“业务协同贯通服务”，部署于省节点的政务外网数据库，以及水利信息网和水利部节点的数据交换服务器。首先，在省节点通过自动网闸，将结构化数据和非结构化文件从省电子政务外网交换至水利政务外网，并通过服务将该数据封装成 XML 文件；然后，通过数据交换软件将该文件交换至水利部节点；最后，水利部节点部署的服务完成数据解析，实现三级平台的业务贯通。

3）与太湖流域平台的贯通则通过水利部节点类似完成。

图4 浙江节点三级贯通框架图

3.2.2 贯通实现

三级贯通的工作重点集中于“业务协同贯通服务”定制，服务由 Java 语言开发，交换数据格式包括 JSON 格式和数据表，交换技术采用 Web Service服务和 ETL 数据交换工具 2 种方式，其中业务贯通交换采用 Web Service 服务方式，数据贯通采用 ETL数据交换工具方式。

1）业务数据交换。三级信息平台业务贯通，依托集成支撑软件，以 Web Service 服务、消息中间件和通用文件传输工具作为数据通讯方式，以 XML 作为数据载体。业务数据交换采用 JSON 格式的 XML文件，具体过程如下：省级平台业务系统根据接口协议和定制业务贯通服务，实现上报信息 XML 文件化，记录非结构化文件绝对路径，并通过 Web Service 服务将 XML 文件发送至本级集成支撑软件；本级支撑软件根据接口协议解析收到的 XML文件，由消息中间件完成 XML 文件上报，由通用文件传输工具完成其中非结构化文件的上报；水利部平台集成支撑软件通过消息中间件收到 XML 文件后，进行解析，并完成其中非结构化文件的本地化存储，调用 Web Service 服务将 XML 数据推送至水利部平台业务系统，完成业务数据交换。整个交换过程如图5所示。

图5 业务数据三级贯通示意图

2）实时监测数据交换。水资源实时监测数据结构相对简单，三级交换采用 ETL 方式进行，省平台按照项目实时数据交换标准，将实时监测数据通过网闸写入省级平台交换数据库，数据交换平台通过ETL 工具将数据交换至水利部平台。实时监测数据交换频次按 1 次/15 min 定时触发。

3.2.3 贯通成果

1）监测数据贯通。根据国家水资源监控能力建设项目办公室 2015年 11月底出具的《浙江省节点贯通报告》，基于水利部平台接收到的浙江省节点上报监测数据，自 2016年 10月 9日起，1 个月内浙江省节点共上报取用水监测点、取水户建设完成率为 100%，取用水户监测覆盖率为 76.39%，达到浙江节点批复 71.40% 目标值；取用水监测点站群正常运行率为 96.32%，数据到报率指标为 96.06%，满足规定要求。3 个月内上报国控水功能区监测覆盖率为99.54%，上报评价与水质监测数据完整，达到规定要求。1 个月内浙江省上报水源地监测站、水源地完成率均为 100%，达到规定要求。基于浙江省节点通过三级贯通上报至水利部平台的监测数据计算得到的浙江省节点具体贯通指标如表2 所示，其中水质自动监测站数据到报率、及时率等参考指标因数据对接客观原因未达到建议指标，但这并不影响浙江省节点通过国家技术评估。

表2 浙江节点贯通指标表

2）业务贯通。根据国家水资源监控能力建设项目办公室出具的 《浙江省节点贯通报告》，浙江省节点已完成与水利部平台的业务贯通，统一用户数据与水利部平台数据的同步工作。已完成业务贯通的模块包括：水量、年度水量分配方案，区域年度用水计划，水资源论证，取水许可、年度水量调度计划、用水定额、计划用水的管理，节水技术与产品，入河排污口、考核方案与指标体系、年度目标与工作计划、考核与结果、规划编制与成果的管理等核心模块。

业务数据交换频次根据实际业务开展，按需进行触发，整个数据交换过程，通过数据交换平台可进行全程的可视化监控。

4 结语

基于自动网闸和服务定制的三级平台数据贯通技术，通过双向自动网闸直接进行数据库连接通讯和文件传输，通过定制“业务协同贯通服务”，结合集成支撑软件，在完成数据交换的同时实现业务贯通，满足了浙江省水资源平台与水利部、太湖流域管理局之间的三级贯通要求，实现了水资源在线监测、业务管理等信息的全方位共享和协同。目前，浙江省基于路由器和防火墙打通了省电子政务外网和水利信息网，实现了互联互通，有利于业务协同，但在数据传输安全性上逊于网闸连接。本研究提出的方法也可为物理隔离的 2 个网络之间的数据共享提供参考。

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Study on three level transfixion technology of water resources information platform in Zhejiang Province

JIANG Xiaojun1, TANG Bo2

（1. Water Resources Information Management Center of Zhejiang Province, Hangzhou 310009, China; 2. Shanghai Baosight Software Co. Ltd, China （Shanghai） Pilot Free Trade Zone, Shanghai 201203, China）

The national water resources monitoring capacity building project which started in 2012 requires that three level water monitoring management information platforms of the ministry, basin and province realize the connectivity. The platform of Zhejiang Province is physically isolated from the ministry and the basin platforms in different network, which cause difficulty for achieving three level transfixion. Combining with the national unified three level transfixion data exchange and information platform integrated support software, a transfixion technology based on automatic gap and customized services is proposed. The transfixion services deployed in the nodes of the ministry and Zhejiang province, which realizes the structure and unstructured data transmission, meet the data and business transfixion needs of the three level platform. It also provides a reference for data sharing and collaboration between the physical isolated networks.

water resources monitoring; information platform; automatic gap; service customization; three leve transfixion

TV211

A

1674-9405（2017）03-0051-05

2017-02-25

姜小俊（1978-），男，江苏江都人，高级工程师，从事水利信息化工作。

10.19364/j.1674-9405.2017.03.012