基于SOA架构的常州市河（湖）长制信息管理系统模块化设计与应用

摘 要：基于SOA架构理念和常州市河（湖）长制实际管理工作需求，结合当前软硬件环境，梳理了水利行业内平台有关基础信息和协同单位相关信息，搭建了常州市河（湖）长制管理工作数据库，构建了资源共享服务平台、河（湖）长制一张图，开发了业务管理服务系统、河（湖）长通移动APP、公众服务系统，实现了市、县、镇三级河（湖）长制高效履职和社会公众共同参与全市河湖保护工作，为全面推进常州河（湖）长制工作提供信息化支撑保障。

关键词：河（湖）长制信息管理；河（湖）长通APP；河（湖）长制一张图；SOA架构

中图分类号：TV213.4" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "文献标志码：A

0 引 言

提升河（湖）长制各项工作的高效性和时效性，实现河湖管理和保护的便捷性和长效性，必须充分依靠各种先进的信息化技术手段，实现信息共享共用[1]。目前，常州市已开通河（湖）长制微信服务平台，溧阳市、金坛区、武进区和新北区已建成河（湖）长信息管理系统并投入使用，天宁区、钟楼区尚空白。各地河（湖）长制信息系统建设缺乏前瞻性和统筹性，导致全市河（湖）长制工作推进手段主要依托微信、QQ、电子邮箱等传统互联网手段，河（湖）长制信息统计和报送工作也主要依靠Excel、Word等办公软件，整体工作量大、工作效率低，同时纵横部门之间的工作合力很难达到最大化。为实现常州河（湖）长制全覆盖管理，常州市河（湖）长制信息系统以“统一平台、分级管理、资源整合、数据共享”为设计原则，整合水利行业现有的各类信息资源，解决全市河（湖）长制共享信息的碎片化问题，全面打破当前向部门间信息壁垒和孤岛状况，无缝接入和集成新北区、武进区、金坛区以及溧阳市已建成的河（湖）长制管理系统，实现市、区数据上报和下达。对上级省厅河（湖）长制管理系统和横向部门通过数据接口方式实现数据交换和集成；对于天宁区、钟楼区还没有建设河（湖）长制管理系统的区域，通过市级平台直接分配区级用户账号方式实现所在区河（湖）长制信息系统管理。

1 总体架构

按照SOA的模块化、松耦合、粗粒度等设计原则，从常州市河（湖）长制综合管理工作的实际需求出发，构建常州市河（湖）长制信息管理与服务系统工作框架，如图1所示。系统通过简单、精确的定义接口进行通讯，获取水利局、生态局、农业农村局、环保局、水文局等涉水监测、监控资源，并对照严格水资源管理、加强河湖资源保护、推动河湖水污染防治、开展水环境综合治理、实施河湖生态修复、推进河湖长效管护、强化河湖执法监督、提升河湖综合功能等任务（以下简称“常州市河（湖）长制八大任务”）形成8个业务单元模块，构建全市河（湖）长制“一盘棋”管理模式，实现市、县（区）按照权限范围分级管理。如图2所示，系统总体架构自下而上分为四层，分别为数据汇聚服务、数据资源服务、应用支撑服务、业务应用服务。基于SOA统一架构，通过流程管理器实现不同服务系统之间的通信协议转换和数据格式转换，充分保证各应用系统的可靠运行、资源共享与一体化管理。

1.1 标准规范体系

执行标准规范体系是保障河（湖）长信息管理系统高效运行和功能扩展的重要基础支撑，是实现市、区各级新建已建河（湖）长制管理系统的数据共享、交换与统计分析的前提。从执行政策标准规范体系层面来看，系统设计遵循中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于全面推行河长制的意见》、江苏省委办公厅、省政府办公厅联合印发的《关于在全省全面推行河长制的实施意见》、常州市水利局印发的《水利信息化项目建设指导意见》等相关文件；从执行技术标准规范层面来看，涉及的相关数据库表结构设计符合水利部颁布的《水质数据库表结构与标识符规定》（SL325—2014）和《实时雨水情数据库表结构与标识符标准》（SL323—2011）等；系统数据库设计遵循 OpenGIS 标准，采用开放式形式建立空间数据库，注重对空间数据和非空间数据的描述和组织，实现了统一的存储和管理。

1.2 数据汇集服务

数据汇集服务包括数据接入服务、数据汇集管理、业务协同管理。数据接入服务主要将接入中心数据库的源数据进行转换，以适应河（湖）长制数据库的存储模式，分为数据抽取、数据转换、数据清洗、数据加载、数据冗余、容错处理等6个步骤；数据汇集管理主要实现数据跟踪管理、数据整合管理、数据分析管理、数据维护管理等功能；业务协同管理纵向上实现与省级河（湖）长制系统、县级河（湖）长制系统对接，横向上实现与水政执法、工程管理等信息系统对接，充分整合与共享纵横向相关信息，为各级河（湖）长决策提供必要的基础信息支撑。

1.3 数据资源服务

通过流程管理器将不同机构中服务器或同一机构不同的服务连接在一起，因为各个服务是异构的，没有统一的标准，各个异构系统对外提供的接口也是各式各样的，SOA架构使用流程管理器来屏蔽异构系统对外提供的不同接口，以此来达到服务间高效的互联互通。共享数据资源内容共有四个方面：一是通过共享数据接口获取协同单位数据，包括生态、环保、农业农村局、住建、国土、交通等部门中可共享的数据；二是接入的社会公众数据，主要包括举报监督等数据，社会公众发现问题时上传的地理位置、图像、视频等多媒体数据；三是共享常州市水利综合信息服务平台中的数据，包括水利普查数据库、基础地理信息数据库以及水利工程、水文、水质、水资源等数据库中可调用的数据；四是借助互联网爬虫、大数据分析等技术，获取互联网中的涉水数据，为舆情分析等服务提供数据。

1.4 应用支撑服务

为了实现水利信息服务资源共享，提高常州市河（湖）长制信息系统的升级改造能力以及冗余纠错能力，要求业务应用与数据库之间保持相对独立性，尽量减少应用系统内各功能模块间的相互依赖关系。通过定义明确的接口与协议形成SOA架构的松散耦合型应用支撑服务系统，在保证系统间信息交换的同时，保持各系统相对独立运行。数据服务平台接口根据业务应用需求，按照统一的接口标准开发通用型服务接口，再结合通用型服务接口、统一型服务组件和面向水利业务应用的标准规范，实现各应用系统之间的互联互通和互操作，提供基础服务、应用服务、地图服务、数据挖掘服务、系统资源服务等业务服务，支持各类业务应用系统的快速开发与运行。其中，系统资源管理服务采用统一数据访问接口功能，提高各单位、各部门之间的协作效率，提高信息的整体共享程度，减少由于数据冗余采集与存储导致的数据不一致性、信息不准确问题，确保来自不同厂商的产品和系统能很好地协同工作，从而实现信息网络系统的互联互通操作，构建完整的应用信息集成平台。

1.5 业务应用服务

业务应用服务包括业务管理系统和公共服务系统两个部分。业务管理系统基于常州市河（湖）长制八大任务工作的信息化需求，通过Web 服务描述语言（WSDL）、简单对象访问协议（SOAP）和表述性状态传递（REST）等SOA相关架构技术，提供各类业务信息查询等服务，以满足各河（湖）长、河（湖）长制办公室及其成员单位对河（湖）长制业务管理的客观需求；公共服务系统为社会和公众提供了河（湖）长制信息共享平台，让社会公众及时了解河（湖）长制工作开展情况，共同参与河湖监督管理。所有业务应用通过常州市河（湖）长制一张图的形式为用户提供服务，针对不同的服务对象，提供Web端、App端和微信公众号等三种客户端使用方式。

1.6 基础软硬件设施

软件的平台选型基于常州市河（湖）长制现有的信息化基础，共用常州水利信息化一级平台Oracle 11g数据库系统，采用中立方式进行定义和统一规范应用软件接口，使之独立于硬件平台、操作系统和编程语言，为后续功能的拓展和拼装提供便利。系统功能实现基于组件式开发技术，充分运用 SOA 架构理念，组建业务运行支撑框架，以此为纽带，通过流程管理器集成各应用系统，不同的应用系统采用组件化、构件化设计，作为独立的插件集成到框架中，从而实现了不同系统的数据和业务的集成。同时，充分提供各种应用接口，保证系统的扩充能力，采用模块化方式进行系统拓展，确保各模块接口开放、清晰和相互独立，任何一个应用模块的损坏与更换不影响其他软件模块的应用，客户端根据不同时期的需求，通过参数定义有选择地使用或定制系统提供的应用模块，而尽可能少修改代码，从而实现“快速构建”“因变而变”。

2 子系统模块及应用

常州市河（湖）长制信息管理系统业务模块主要包括数据资源服务平台、河（湖）长制一张图、业务管理服务系统、公众服务系统4个部分。

2.1 资源共享服务平台

资源共享服务平台采用面向服务体系架构、基于开放的互联网标准和协议，支持应用或应用构件（包装成服务）的描述、发布、发现和使用的一种SOA架构，包括WebService 体系等。根据河（湖）长制实际业务管理需求，建立河（湖）长制信息资源目录体系，形成集信息资源、采集入库、存储与跟踪管理、交换与共享服务为一体的河（湖）长制资源共享服务中心，为实现河（湖）长制信息资源综合开发和利用提供基础，如图3所示。

资源共享服务系统作为数据资源管理、业务管理系统与公众服务系统的应用支撑，充分运用数据库、网络存储、数据备份等先进技术手段，将河（湖）长制管理主要业务开发形成服务组件，在应用支撑服务基础上，实现业务应用。

2.2 河（湖）长制一张图

常州市河（湖）长制一张图基于SOA架构理念，围绕河（湖）长及其工作范围和实际需要开展工作，重点关注河（湖）长制管理主要业务，以河道（湖泊）网格化管理为主线，采用开放式的系统模型[2]，将河（湖）长制数据资源服务平台、业务管理服务系统、公共服务系统的地理空间数据基于一张图进行统一展示。系统集成了河（湖）长制所需专题图层的统一地图服务，以天地图为底图，叠加河湖信息、河湖断面、水功能区、黑臭水体、入河排污口、河（湖）长巡查图层，充分利用全市河（湖）长制管理运行监控大数据分析成果，集中展示全市河（湖）长制管理相关监控数据、统计数据、考核数据、分析数据等，实时监控河（湖）长制整体运行状态、展示预警信息、体现管理成果、明确存在的问题、反映评估结果，能够实现河（湖）长制专题图层各类相关数据的地图二维监测展示和重点节点区域的三维场景监测展示以及基于专题场景的图上信息查询、统计、汇总等应用功能，提供基于不同专题应用场景的辅助决策分析、图上执法监管流程操作和应急处置流程操作等功能。同时，平台用户还可以按照标准规范通过接口的形式，查找天地图地理信息系统平台和江苏省水利厅地理信息系统平台相关地理数据信息，通过在地图中标注的水利数据，用户可以快捷获取位置信息和功能，并通过指定专题图图层查询指定空间范围内的河道基础信息、基础地理数据、遥感影像数据等，如图4所示。

2.3 业务管理服务系统

业务管理服务系统紧紧围绕河（湖）长履职和河（湖）长制八大任务等要求[3]，实现基础信息管理、事件业务管理、巡河巡查管理、督察督导管理、应急联动管理、考核评估管理、统计报表管理、数据资源交互及舆情管理等功能。

系统主要包括常州市河（湖）长制信息管理与服务平台、河（湖）长通移动APP，前者基于各类河湖基础数据、巡河数据及督导数据，经过数据汇集及处理分析后，根据用户不同角色及权限，将相关信息集中展示在工作台中，如图5所示。

后者是在数据资源服务平台基础上，充分保证各层次之间独立性和接口规范性，确保核心服务模块共享程度达到最大化，系统通过无线网络和移动终端进行数据交互和业务应用，可实现事件处理、河（湖）长履职、巡河（湖）管理、协同办公、考核评价、治理建议等各类基础业务功能，同时能及时发布信息。河（湖）长通移动APP小程序在IOS和安卓两种移动终端上均能安装和使用，能够满足河（湖）长制移动办公的日常需要，如图6所示。

2.4 公众服务系统

公众服务系统主要面向水利职工、社会大众、民间河长、巾帼河长、校园河长等用户，通过访问端口连通各类业务平台[4]，实现多种形式的查询、上报功能。公众服务系统基于河（湖）长制微信公众号“水润龙城”，主要由微信用户终端、微信公众平台、微信服务平台三部分组成，如图7所示。微信公众号后台提供了9个通讯接口，包括文本、图片、图文等多种形式，后台委托专业机构进行日常维护，河（湖）长制类重要信息及时通过后台上传进行展示；微信小程序部署在腾讯云服务器，充分实现相关接口服务、数据服务等。公众服务系统栏目主要有：河（湖）长篇（含一河（湖）一策、河（湖）长反馈、治水风采、政策文件、工作动态等信息）、河道篇（含河湖名录、云展厅、电子公示牌等信息）、工作篇（含公示栏、曝光台、河湖随手拍、治水良方等信息）、互动篇（含公众留言、公众举报、服务热线、礼品兑换）等。同时，公共服务系统开通了信息公开、群众举报、随手拍等功能以及提供投诉、建议等多种参与途径，让社会公众广泛参与到河（湖）治理的工作中来，实现信息共享和区域全覆盖。用户在智能手机安装微信客户端后，在微信中关注“水润龙城”公众账号后就可以使用相关功能，如图8所示。

3 结束语

信息实时获取、问题快速发现、方案及时制定、决策科学生成和监督有效执行是落实河（湖）长制管理的关键。常州市河（湖）长制信息化系统采用SOA架构技术，整合和收集纵横向部门的涉水基础资源和实时监督数据，实现了全市河（湖）长制管理工作的高效性和全覆盖。具体表现为：①系统实现了各级河（湖）长对涉河湖事件从发现到处置全过程的监督管理，为各级河（湖）长管理河湖提供了便捷工具；②系统满足了各级河（湖）长制办公室工作人员信息报送、审核、查看、反馈全过程，做到工作过程全覆盖；③系统实现了对河湖名录、基础工作、河（湖）长工作支撑、社会监督、河湖管护成效等所有基础和动态信息的管理，做到业务信息全覆盖，为河（湖）长制的落地管理提供良好的技术支撑。

参考文献：

[1] 倪建军，杜嘉宸，徐绪堪，等. 智慧河湖长制信息化系统建设实践[J]. 水利信息化，2018（6）：24-27.

[2] 王妍，杨朴. 北京市河长制信息系统设计与研发[J]. 中国水利，2018（18）：46-49.

[3] 郭昊森，杜军凯，白雪飞，等. 信息化体系对北运河流域河长制的支撑与探索[J]. 中国水利，2020（8）：37-40.

[4] 章龙飞，毛肖钰，邢云. 浅谈浙江省河长制信息化发展[J]. 中国水利，2018（4）：44-45.

Modular Design and Application of River （Lake） Chief Information Management System in Changzhou Based on SOA Architecture

JI Pengcheng1，2，LUO Minzhou1，HAN Hongbo2，ZHOU Yejun2，ZHOU Qiang3，JIANG Zhiyuan4，LI Chunxia4

（1.College of Electrical and Mechanical Engineering，Hohai University，Changzhou 213022，China；2. Changzhou River and Lakes Management Bureau，Changzhou 213002，China；3. Changzhou City Flood Control Project Management Bureau，Changzhou 213000，China；4. Changzhou Water Construction Investment and Development Co.，Ltd.，Changzhou 213000，China）

Absrtact：Based on the concept of SOA architecture and the practical management needs of the river（lake）chief system in Changzhou，combined with the current hardware and software environment，the basic information related to the water conservancy industry platform and relevant information from collaborative institutions has been sorted out. A management database for the river （lake） chief system in Changzhou has been established，along with a resource-sharing service platform and a comprehensive map of the river（lake）chief system. Furthermore，a business management service system，a mobile APP for river （lake） chief communication，and a public service system have been developed. This enables the efficient duty performance of the three-level river（lake）chief system（municipal，county and town）and encourages public participation in the protection of local river and lake，while provides information technology support for the comprehensive advancement of the river（lake）chief system in Changzhou.

Key words：river （lake） chief system information management；river（lake）chief communication APP；one map covering river（lake）chief system；SOA architecture