基于微服务架构的农业转移支付项目管理系统设计与实现

姚艳，牛明雷，孙法军，姚京婵，常晓燕

基于微服务架构的农业转移支付项目管理系统设计与实现

姚艳1，牛明雷1，孙法军1，姚京婵2，常晓燕3

1农业农村部工程建设服务中心，北京 100081；2合阳县农业农村局，陕西渭南 715300；3北京航天丰益信息技术有限公司，北京 100085

【】中央农业转移支付资金量庞大，项目类别多，为提高农业转移支付项目监测监管水平，提升农业转移支付项目管理水平，本文在深入研究分析农业转移支付项目管理业务的基础上，研究开发建立全国农业转移支付项目管理系统，为部级、省级、市级和县级农业主管部门项目管理人员提供方便快捷的项目管理工具。农业转移支付项目具有类型多样，结构复杂等特点，系统开发采用微服务架构实现系统的技术构建。系统划分为9个相互独立又在业务逻辑上相互联系、能够协同工作的功能模块，分别为：①项目通知模块。该模块提供部级向各省级下发转移支付各类通知，实现分类查询等功能；②项目方案模块。该模块提供省级向部级上报各类项目实施方案征求意见和重点项目方案上报；③任务清单模块。该模块提供部级向省级下达项目任务清单；④资金安排（省级填报）模块。该模块提供省级向部级上报各专项任务资金安排使用详细数据；⑤资金执行（县级填报）模块。该模块提供县级-市级-省级-部级逐级上报项目资金执行信息；⑥绩效目标模块。该模块提供部级向省级分解下发绩效目标，省级向部级上报绩效目标；⑦专项调度模块。该模块提供省级向部级上报专项调度任务相关数据信息；⑧统计查询分析模块。该模块主要对转移支付县级填报的项目信息进行统计分析，并将相关统计、分析结果以专题图表的形式展现；⑨系统配置模块。该模块主要提供各大专项项目名称、支出方向和任务的动态调整配置。通过对系统架构设计、业务流程设计、功能模块设计和数据库设计进行深入分析设计，构建了“中央—省级—市级—县（区）级”动态监测管理管理体系，解决了农业转移支付项目难于精细化管理的问题。基于微服务架构的农业转移支付项目管理系统，实现了中央农业管理部门对农业转移支付各专项任务的精细化管理，系统可支撑全国各地3000用户同时登录使用，系统上传上报反应速度为2.29 s。系统为中央农业主管部门强化监管目标、提高监管效率、有针对性地组织转移支付项目绩效评价现场核查提供重要的技术支撑，对各级农业主管部门提高农业农村投资项目管理信息化建设具有参考和借鉴意义。

微服务架构；农业转移支付；监测管理；系统设计；系统实现

0 引言

【研究意义】党的十九大明确提出，推动新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展。2015年《中央对地方专项转移支付管理办法的通知》明确了中央对地方专项转移支付管理有关要求，具体包括资金的安排分解、拨付使用、绩效评价、监督检查和信息共享[1]。实施农业转移支付项目信息化管理，大力推进转移支付项目的科学化和信息化进程，是顺应现代信息化管理要求的重要举措，对促进农业和农村经济发展，推动农业农村大数据分析应用具有重要意义[2-3]。近年来，农业农村部根据农业农村发展实际，对中央财政农业专项转移支付项目实施“大专项+任务清单”管理方式，中央财政设置农业生产发展资金、农业资源及生态保护补助资金、动物防疫等补助经费、农业生产救灾补助资金、渔业发展与船舶报废拆解更新补助资金、制种大县奖励、农田建设补助资金、农村厕所革命整村推进奖补、农村人居环境先进县奖励等九大专项，每个大专项下设置具体支出方向，每年度实施动态调整各支出方向[4]。由于农业转移支付项目资金量大，项目种类繁多，与通常的项目管理方式存在很大差异，如若继续沿用传统的管理方式，很难实现对农业转移支付项目的精细化管理。为了实现对农业转移支付项目的实时动态监督管理，研究建立“中央-省级-市级-县级”自上而下又上下结合的分级管理机制，研究设计农业转移支付项目管理系统成为加强农业转移支付项目管理的重要手段。【前人研究进展】传统的项目管理系统大多采用单体式架构或SOA架构来构建，单体式架构将业务数据、业务逻辑和流程打包在一个应用程序中，一般通过扩展节点来扩充功能，无法精准的对某一具体的业务服务提供性能扩展，具有扩展局限性[5-7]。SOA架构所有组件都是独立自主，相同功能组件之间可以相互服务替换，系统替换某个组件发生故障时将会对系统造成较大影响[5-7]。这些都对开发工作增加了很大难度。随着计算机技术的不断发展，2014年，Martin Fowler 在文章《Microservices》[8]中首次提出微服务架构，以“职责单一”为指导，将系统拆分成各个单一的微服务，各服务功能单一，边界清晰，服务之间耦合性低，有利于敏捷开发与快速部署；微服务架构中集成了不同负载均衡策略，并提升了系统的容错性，服务之间相互隔离，一个服务出错，并不会影响到其他微服务的运行；面对系统扩展与修改时，只需要将对应的微服务进行扩展，扩展便捷，成本相对较低[9-10]。因此，本文基于微服务架构来搭建农业转移支付项目管理系统，在降低系统耦合性、系统按需扩展、敏捷开发和快速部署方面，具有明显的技术优势。【本研究切入点】全国农业转移支付项目种类多，用户层级多，数据复杂，本研究以实现农业转移支付项目“全流程精细化”为目标，深入研究分析农业转移支付项目业务需求，根据农业转移支付项目管理特点设计开发农业转移支付项目管理系统。【拟解决的关键问题】本研究利用微服务架构技术，开发了一个面向中央、省级、市级、县级四级农业主管部门用户的农业转移支付项目管理系统，解决了全国农业转移支付项目资金安排使用在哪些项目、分布在哪些地方、项目进度执行不明确等问题，为各级用户提供了一个方便快捷的项目管理工具，县级、市级和省级农业主管部门用户随时登陆系统即可填报上传农业转移支付各类项目信息，中央农业主管部门可及时掌握调度全国项目信息。

1 材料与方法

1.1 系统业务需求分析

农业转移支付项目是指根据中央确定的农业转移支付“大专项+任务清单”，用农业转移支付财政专项资金实施的各类涉农项目。面对新时期农业转移支付工作“全流程精细化”的管理要求，为满足农业转移支付项目精细化管理需求，农业转移支付项目监测管理系统应具有以下功能[11-15]：（1）管理过程应全程全面，管理程序应规范可自定义，管理方式应采用动态实时监管。（2）项目指标信息应完整，即各专项任务在县级具体落实的项目，项目实施主体、支持内容、每个月度资金执行进度等重点信息都应予以体现。（3）填报时间应统一，省级项目资金安排使用情况应每年度按照部里要求统一填报，项目资金执行信息应每个月“随支出随填报”。（4）填报责权应明确，实行“谁批复，谁填报”，即省级安排的项目由省级负责填报，市级安排的项目由市级负责填报，县级安排的项目由县级负责填报。（5）系统指标配置应灵活，即系统指标的配置，应根据每年中央确定的专项任务和指标，在系统中可以随时灵活修改配置。（6）统计分析应可定制化，部省市县各级用户可根据需求选择统计指标并组合各类查询条件，获取需要的数据信息。

1.2 系统设计

1.2.1 系统采用的关键技术 由于农业转移支付业务功能比较多，各模块之间相对独立又有关联，传统的单体式或者SOA架构，交付效率低、部署成本较高、可靠性能比较差，难以满足转移支付数据信息复杂性的处理要求，系统开发采用微服务架构来实现。微服务架构是一种全新的计算机软件开发架构模式，微服务架构将一个功能复杂独立系统分解成多个小型服务[16]，每个微服务集中解决一个单一的业务功能，各个微服务之间可以互相调用，共同完成一个独立系统的开发。微服务架构中单个服务都采用进行的方式独立运行，针对具体业务构建相应微服务，不同服务间交互开销都是轻量级。各服务间均可以单独部署，通过服务网关对外提供统一的服务接口[6]。相较于传统的单体式或者SOA架构，微服务架构具有五个方面的优势。

（1）微服务架构可维护性高，每个小组或者开发人员可只负责解决一个单一的功能模块。

（2）微服务架构交付速度快，各个微服务相互协作调用，共同支撑系统的整体运行。

（3）微服务架构可靠性高，单个微服务出现故障，不会引起整个系统跌宕。

（4）微服务架构易于横向扩展，开发人员可根据需要单独改进系统中单个模块的性能，单个微服务对系统服务器的硬件要求也比较低。

（5）微服务架构各个服务之间耦合较低，开发团队可对每个微服务进行评估，针对每个微服务选择最优的开发语言和开发方案。

相较于传统的单体式或者SOA架构，微服务架构也有些不足，首先是微服务架构对开发人员技术水平要求较高；其次是运维成本相对高一些。相比较技术优势，结合农业转移支付业务功能特点，采用微服务架构技术来实现，科学性和实用性更高，微服务的不足易于解决。

1.2.2 系统架构设计 应用微服务架构，系统采用五层架构设计，由下至上分别为基础设施层、数据资源层、应用支撑层、业务层与展现层[17-21]。基础设施层采用深信服虚拟化技术，可实现快速部署，节点复制，故障切换等功能。数据资源层采用oracle 12c rac+高性能存储设备，可高效处理数据存储、数据查询、统计汇总等业务需求。应用支撑层和业务层使用JAVA语言、Spring Boot与Spring Cloud框架、WebLogic中间键进行构建，使用深信服虚拟化平台进行部署，与展现层实现前后分离，可独立对相关业务部门提供API对接，展现层为最终的用户使用层，采用多节点nginx进行部署具有一定的抗压，抗故障能力。系统技术架构如图1所示。

图1 农业转移支付项目管理系统的技术架构图

1.2.3 系统核心业务流程设计 根据农业转移支付项目管理流程，结合管理特点和工作流程，按照计算机协同工作设计思路，将系统分为中央、省级、市级和县级四个业务层级进行构建。其中，资金分解由上至下（即中央-省级-市级-县级），资金使用执行由下至上（即县级-市级-省级-中央），资金绩效目标“二下二上”（即中央配置绩效目标样表-省级接收调整绩效指标-省级上报绩效指标-中央审核确定并下发绩效指标），详细流程设计见图2。

1.2.4 系统功能模块设计 根据系统建设目标和需求分析，系统需建设完成基础数据库、统计分析、监测预警、数据输出、系统配置、用户管理等功能。基于此，（1）将系统划分为9个相互独立又在业务逻辑上相互联系、能够协同工作的功能模块。（2）系统为四级管理系统，中央用户，管理范围为全国；省级用户，负责本省数据的上报，并负责对市县上报的数据进行审核；市级用户，负责本市数据的上报，并负责对县级上报的数据进行审核；县级用户，负责本县项目数据的录入上报。（3）系统设置超级管理员用户，主要负责全国用户的权限设置。系统功能框架见图3。

图2 系统流程设计图

系统各模块功能如下：（1）项目通知模块。该模块提供部级向各省级下发转移支付各类通知，实现通知分类查询、省级是否查看等功能。（2）项目方案模块。该模块提供省级向部级上报各类项目实施方案征求意见、重点项目方案上报，包括国家现代农业产业园、农业产业强镇、优势产业集群等重点项目。（3）任务清单模块。该模块提供部级向省级下达项目任务清单。（4）资金安排（省级填报）模块。该模块提供省级向部级上报各专项任务资金安排使用情况。（5）资金执行（县级填报）模块。该模块提供县级-市级-省级-部级逐级上报项目资金执行情况。（6）绩效目标模块。该模块提供部级向省级分解下发绩效目标，省级向部级上报绩效目标，通过“二下二上”的方式，确定各省绩效目标。（7）专项调度模块。该模块提供省级向部级上报专项调度任务相关数据信息，比如种猪场和规模猪场单款贴息情况等。（8）统计查询分析模块。该模块主要对转移支付县级填报的项目信息进行统计分析（包括项目的月度资金执行进展，每个专项项目资金执行情况，项目承担主体类型），分析其项目进展及资金下达与使用情况，并将相关统计、分析结果以专题图表的形式展现。（9）系统配置模块。该模块主要提供各大专项项目名称、支出方向和任务的修改配置。

图3 系统功能模块图

1.2.5 系统数据库设计 系统数据库[22-24]主要由通知类、资金安排类、资金执行类、绩效类和系统类信息组成，具体内容如图4所示。通知类库表记录部级下发的各类通知数据，主要用于数据的下达、统计和查询。资金安排类库表记录各省级部门上报的各类转移支付项目资金安排使用的汇总表数据，主要用于数据的录入、上报、统计、分析和查询。资金执行类库表记录县级部门提交的各个项目的资金执行进度的汇总数据，主要用于各类项目数据的录入、上报、统计和查询。绩效类库表记录各省级部门上报的各类项目绩效汇总表数据，主要用于数据的上报、统计、分析和查询。系统类库表记录系统行政区划、专项类型、用户信息等各种信息，主要用于记录系统正常运行的各类关键指标信息，支撑系统正常运行。系统数据库表设计结构见图4。

1.3 系统开发环境

系统由Web服务器和数据库服务器两种服务器系统支撑开发，其中Web服务器[25-27]操作系统为Linux上面的nginx支持系统运行，数据库服务器系统为中标麒麟。数据库平台采用对空间数据支持性好、稳定性高、兼容性好、可运行于多种平台的 Oracle12c。系统开发前端操作系统为Windows。系统技术体系采用B/S架构[28-30]，Html，JavaScript联合编写，其中服务器端采用java语言来完成后台的请求响应和数据库操作功能。系统前端采用WebStorm支持JavaScript语言进行开发，在浏览器中用Html搭建Web界面，实现系统功能。

2 结果

2.1 系统运行

通过对系统各项功能测试，系统于2019年10月试运行，运行期间，全国各省用户量约有5000个，年访问量达38万人次，中央对各类数据的下发，省级对各类项目数据的上报能够顺利进行，系统运行正常，系统实现了如下功能。

（1）实现了农业转移支付项目的全面全程信息化管理，中央农业主管部门可通过系统下发各类通知和任务、资金分解和下达，对下发的各类通知可分类查询统计。

（2）实现了省级农业主管部门对中央下达的转移支付资金分配使用情况、重点项目方案、绩效目标的分类分专项上报。

（3）实现了各市县级农业主管部门对转移支付项目资金执行进展情况的按月度上报。

（4）实现了中央农业主管部门对农业转移支付各专项任务、支出方向等项目类型和指标，以及用户权限的动态配置调整。

2.2 应用实例

2.2.1 系统分权限登录 2020年，全国46个农业主管部门（包括计划单列市、畜牧兽医局和海洋发展局）通过系统上报农业转移支付9大专项120余个二级项目。本文以2020年全国各省资金安排和重点项目方案上报为例，分析系统使用以及统计分析结果。图5显示了系统界面截图、包括项目通知、任务清单、资金安排（省级使用）、资金执行（试点）、绩效目标、绩效评价、专项调度和系统配置。

用户登录系统，显示用户登录界面，新用户首先要注册账号完善个人信息，绑定手机号码进行注册。用户分为中央、省级、市级、县级4级用户，填写个人信息，发送邮件到固定邮箱，系统管理员将注册激活链接反馈给注册用户，用户按照激活链接提示操作完成个人信息注册。系统根据用户级别对不同级别的用户进行了用户权限设置，中央用户能看到系统中全国各省级用户上报的所有信息，可向各省级用户发送各类项目通知，对不同类型项目指标在系统中进行配置调整；省级用户可对本省市级上报的项目信息进行审核上报；市级用户可对本市县级上报的项目信息进行审核上报；县级用户负责录入项目详细信息进行上报。

2.2.2 数据监测统计分析 县级、市级、省级用户根据各自权限，逐级审核，每月度按照项目进度上报项目数据进度信息，中央用户接收到项目数据后，每月度可开展项目进展监测分析，对于数据异常项目，可在系统中预警，也可对重点项目进行实地督导核查，每月度形成监测分析报告，因数据涉及到全国各省资金情况，本文以图例形式展示按照专项类别、各省（区、市）资金安排使用情况统计分析功能，如图6所示。

图5 系统运行效果图

图6 项目数据监测分析图

从各专项资金安排情况图可以分析各个专项每年度安排资金金额，对各年度安排的资金数据可以做比较分析。从各地区资金安排情况图可以分析全国各（省、区、市）年度资金安排量，对各年度数据可以进行区域深度分析，形成专题分析报告。

3 讨论

随着国家对农业扶持力度的不断加大，中央农业转移支付资金面临着项目数据复杂等问题，本文研究设计的农业转移支付项目管理系统为中央农业主管部门加强项目实施在线监管提供了便捷的技术和工具。本文在农业转移支付项目监测监管体系尚不成熟的前提下，通过研发的监测监管系统可以逐步提高农业转移支付项目监测监管水平，系统已在2020年农业转移支付项目日常管理、资金安排使用、重点项目方案上报、专项调度等工作中发挥了重要作用。

本文研究设计的农业转移支付项目种类为9大专项22个支出方向75个项目类型，监管指标225个，初步研究建立起农业转移支付项目监测体系。由于目前转移支付项目只是主要对项目资金执行信息进行统一规范管理，对不同专项类项目的实施指标尚未研究制定监测指标和绩效评价指标，不能够充分体现出农业转移支付项目的社会效益、经济效益和生态效益，后期仍需研究完善相关管理体系，构建更加完善的项目监测指标体系和绩效评价指标体系，仍需研究开发系统相关功能。

4 结论

基于微服务架构的农业转移支付项目管理系统可支撑全国各地3000用户同时登录使用，用户可随时填报随时上报项目数据，系统上传上报反应速度为2.29 s。

该系统满足了中央农业主管部门对农业转移支付项目“全流程精细化”管理需求，实现了中央、省、市、县四级农业主管部门管理联动和数据的互通互用。依托系统，中央农业主管部门可对农业转移支付资金的分配使用情况进行动态监测；省级农业主管部门可实现协作办公，实现项目的精细化管理，督促项目执行，有针对性地开展实地检查，对项目资金使用和进度情况进行在线监督管理。利用系统，全国各级农业主管部门项目管理人员大大缩减了工作时间，提高了工作效率和工作质量，节约了行政办公成本，为中央农业主管部门年度资金安排宏观决策提供了翔实的数据支撑和依据。

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Design and Implementation of Agricultural Transfer Payment Project Management System Based on Micro-Service Architecture

YAO Yan1, NIU MingLei1, SUN FaJun1, YAO JingChan2, CHANG XiaoYan3

1Center of Engineering and Construction Service, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Beijing 100081;2Heyang Country Agricultural and Rural Bureau, Weinan 715300, Shaanxi;3Beijing Aerospace Willfor Information Technology Co., Ltd, Beijing 100085

【】The central agricultural transfer payment has a large amount of funds and many types of projects. In order to improve the monitoring and supervision level of agricultural transfer payment projects and the management level of agricultural transfer payment projects, based on the in-depth study and analysis of the project management business of agricultural transfer payment, this paper developed and established the project management system of national agricultural transfer payment, so as to provide a convenient and efficient project management tool for the project management personnel of the central, provincial, municipal and county-level agricultural administrative departments. 【】Agricultural transfer payment projects were characterized by diverse types and complex structure, and the system development adopts micro-service architecture to realize the technical construction of the system. The system was divided into nine function modules, which were independent and interrelated in business logic and could work together. They were: (1) Project notification module. This module provided various notices of transfer payment issued by the ministry level to each provincial level, and realized some functions, such as classified inquiry; (2) Project scheme module. This module provided the provincial level report of various project implementation plans for comments and key project plans to the ministry level; (3) Task list module. This module provided the task list of projects issued by the ministry to the provincial level; (4) Fund arrangement module (provincial filling in). This module provided the detailed data of the arrangement and use of special task funds reported from the provincial level to the ministry level; (5) Fund execution module (county-level filling in). This module provided county-municipal-provincial-ministry level reporting of project fund execution information level by level; (6) Performance objective module. This module provided the ministry level to decompose and issue performance objectives to the provincial level, and the provincial level to report the performance objectives to the ministry level; (7) Special dispatch module. This module provided the relevant data information of special dispatching task reported from the provincial level to the ministry level; (8) Statistical query analysis module. This module mainly carried out statistical analysis of project information reported by the county level of transfer payment, and presented relevant statistics and analysis results in the form of thematic charts; (9) System configuration module. This module mainly provided the dynamic adjustment and configuration of the name, expenditure direction and task of each special project. 【】Through the in-depth analysis and design of system architecture, business process, functional modules and database design, the dynamic monitoring management system of “central-provincial-municipal-county (district) level” was constructed, which solved the problem that agricultural transfer payment project was difficult to fine management.【】The research results showed that the agricultural transfer payment project management system based on micro-service architecture realized the fine management of various special tasks of agricultural transfer payment by the central agricultural administrative department. The system could support 3 000 users all over the country to log in at the same time, and the response speed of system uploading and reporting was 2.29 s. The system provided the important technical support for the central agricultural authorities to strengthen supervision objectives, improve supervision efficiency, and organize on-site verification of performance evaluation of transfer payment projects. It had reference significance for agricultural authorities at all levels to improve the informatization construction of agricultural and rural investment project management.

micro-service architecture; agricultural transfer payment; monitoring and management; system design; system implementation

10.3864/j.issn.0578-1752.2021.15.006

2020-09-12；

2020-11-05

农业农村部农业建设项目管理平台建设项目

姚艳，E-mail：yaoyan0910@126.com。通信作者孙法军，E-mail：sunfajun7307@163.com

（责任编辑 李云霞）