基于混合云架构的江阴市智慧水利一体化应用门户探索与实践

文/邹明忠

自2011年江苏省开展水利现代化试点建设以来，江阴市作为省水利现代化示范市，将水利信息化作为水利现代化的基础支撑和重要标志，着力加强智慧水利建设，率先从全面提升感知能力、全面加强互联互通、提高基础设施能力、实现信息充分共享、大力推进智慧应用五个方面进行了探索与实践。其成果的应用实现了水旱灾害防御的智能化、水资源调度的科学化、水资源管理的精细化、河长制管理的精准化、水利工程管理的标准化、水利工程建设的规范化、水利政务办公的便捷化、水利政务服务的便民化。

一、总体建设思路

按照水利部、江苏省水利信息化发展规划与总体方案要点，结合智慧城市建设总体要求，江阴市聚焦政府监管、江河调度、工程运行、应急处置、高效便民等方面，采用新一代物联网+混合云+大数据分析+专业模型算法等先进技术，以“1个中心+1个门户+1个平台”为主要建设内容，致力于服务水利全业务领域，形成具有水治理能力现代化的新型水利。

二、门户架构设计

基于混合云的智慧水利一体化应用门户架构见图1，在共享智慧城市资源环境下，主要从水利数据采集层、数据中心层、系统应用层进行总体架构设计，并开展智慧水利云计算数据中心、智慧水利数据源采集平台、智慧水利一体化应用门户内容建设。

三、建设内容

1.智慧水利云计算数据中心

该中心率先采用政务云（专有云）与天翼云（公有云）组成的混合云技术，通过SSL VPN（HTTPS为基础的VPN技术）连接专有云与公有云之间DMZ区安全设备，定义云平台之间的各自处理功能，构建安全、灵活、动态、共享的混合云环境，组成一个运维高效、性价比高的云计算环境。混合云融合了专有云和公有云的各自优势，对两者进行了选择性连接，水利数据存储于专有云中，保证数据的安全；同时利用公有云的数据资源和计算能力，进行数据的处理和分析，实现了数据安全存储、多部门共享和大数据综合分析，为水利全业务综合应用提供良好的解决方案。同时数据中心具有统一的信息资源目录、数据交换标准、集成的数据库等功能服务。智慧水利云计算数据中心设计见图2。

图1 应用门户架构

图2 数据中心设计

2.智慧水利数据源采集平台

该平台主要实现数据从采集、传输、处理、整编、分析，到数据推送的一系列规范化数据服务。从纵横向开展水雨工情等数据的自动化传感或人工方式的采集、视频资源等共享和信息化网络基础设施与安全体系建设。江阴市智慧水利多源数据源采集与共享架构见图3。

3.智慧水利一体化应用门户

该门户采用现代先进的综合门户技术，实现了统一用户管理、统一单点登录、统一安全认证、统一权限分配、统一接口标准和水利全业务的集成开发和视频会商、数据显屏等配套设施建设。同时能快速部署上线，便捷登录、访问、发布，弹性可扩展，实现一体化应用。主要体现以下四个特点：一是切合实际需求，统一规划智慧水利建设。二是兼顾安全与便捷，打造智慧水利总体架构。三是突出适用性要求，不断完善应用系统功能。四是注重实用与运维，确保系统稳定高效运行。应用门户主界面见图4。

四、技术应用创新

1.优先选用省级水利地理信息服务平台的各项功能，并叠加地方国土规划部分的“一张图”，共享省、市“一张图”的成果。

2.率先采用政务云（私有云）与公有云组成的混合云技术。

3.采用新一代综合门户技术，开发统一的用户管理、角色管理、权限管理、接口管理、安全管理等，实现全业务系统集成与信息共享和便捷的一站式登录、访问、发布及个性化扩展定制。

4.采用国外先进成熟的洪涝计算技术，构建河网—管网耦合模型，实现区域内的洪涝预报预警与科学调度。

5.依托水质监测与水工情等数据，引进河网水动力学模型和河网水质模型，快速高效生成最佳的泵站与闸群调度方案，合理调度泵闸群，实现调水工程泵闸科学调度。

6.率先研发基于高频微波与新一代人工智能技术的高时空分辨率降水监测分析系统，极大提高了降水监测预报网格化和精细化水平，是大数据、人工智能技术与水利水文、气象等行业的一次深度融合。

五、成果荣誉及其应用价值

2013年5月，项目通过了水利部信息中心、江苏省水利厅、河海大学、南京水利水文自动化所等单位专家的联合验收，一致认为总体达到了国内领先水平。

2014年6月，江阴市分别被水利部科技推广中心和江苏省水利厅列为全国、全省首家“智慧水利信息化技术推广示范基地”。

2015年10月，项目获得江苏省水利科技进步奖。

2016年6月，项目获无锡市智慧城市应用示范项目称号。

图3 多源数据源采集与共享架构

图4 一体化应用门户主界面

2016年9月，水利部在江阴市举办“智慧水利信息化技术推广培训会”。

2017年2月，江阴市防汛信息化建设与应用成果在江苏省地市级防办主任及分管领导工作会议上作唯一重点展示。

2018年12月，水利部深化水利改革领导小组办公室向中央及各省水利厅宣传推广“江苏省江阴市推进智慧水利建设”专题。

2020年1月，入选水利部智慧水利优秀应用案例。

智慧水利一体化应用门户的建设是推进新时代水利现代化的重要举措，是“水利工程补短板、水利行业强监管”水利改革发展总基调和“安全、实用”水利网信发展总要求的具体体现。江阴市全面分析水利业务需求，强化顶层设计，科学合理运用新一代信息技术，从驱动服务水利全业务、全面提升整体能力出发，加快推进互联互通、充分共享和大数据应用，促进业务流程优化和工作模式创新，着力提升水利行业现代化管理水平，基于混合云架构的江阴市智慧水利一体化应用门户项目成果的应用为水利部门科学决策、精准管理、便捷服务提供了支撑和保障。