水利綜合管理平臺中用戶、功能、數據整合與實踐

戴昱 李軍 郭磊

摘? 要： 水利行業與民生緊密相關，合理利用水資源、改善水環境污染、減少洪澇災害造成的人身財產、經濟損失對促進我國社會經濟的發展有著重要意義。國家對信息化建設越來越重視，對水利信息化建設也提出了更高的要求。如何實現“智慧水利”是水利行業內研究的熱點。如何將各個碎片化分散的系統進行整合，實現數據、資源的共享更是這一研究課題中的重中之重。本文旨在通過對水利信息化的現狀、存在問題的分析提出一種其實可行的整合方案。

關鍵詞： 智慧水利;水利信息化;系統整合;開放平臺

中圖分類號： TK284.1? ? 文獻標識碼： A? ? DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.01.039

【Abstract】： Water conservancy industry is closely related to people's livelihood. It is of important significance to utilize water resources rational， improve water environmental pollution， reduce personal property and economic losses caused by flood disasters for promoting social and economic development of our country. The government has been paying more attention to information construction， and putting forward higher requirements for water conservancy information construction. It is a hot research topic in water conservancy industry to realize "intelligent water conservancy "， and top priority of the research topic is to integrate fragmented and decentralized system and realize sharing of data and resources. The article analyzes present situation and existing problems of water conservancy informatization， and puts forward a feasible integration scheme.

【Key words】： Intelligent water conservancy; Water conservancy informatization; System integration; Open platform

0? 引言

近年來，隨著移動互聯網、云計算、人工智能等技術高速發展，智慧城市、互聯網+等領域創新應用不斷涌現，引起各國高度重視。我國先后制定了智慧城市建設目標與計劃，陸續出臺相關文件，指導網絡信息技術發展與智慧城市建設，確立了數百個智慧城市建設示范項目[1]。水利是“智慧城市”不可缺少的一環。它與國民的生活緊密相關，合理利用水資源、改善水環境污染、減少洪澇災害造成的人身財產損失對促進我國社會經濟的發展有著重要意義[2]。

水利部對推廣“智慧水利”十分的重視。 2011年至今先后印發了《水利信息化頂層設計》、《水利信息化資源整合共享頂層設計的通知》，《關于推進水利大數據發展的指導意見》、《水利部政務信息系統整合共享工作方案》等指導文件[3-4]。要求加強頂層設計和統籌協調，加快數據整合共享和有序開放。加快推進信息系統整合共享工作，構建深度應用、上下聯動、縱橫協管的協同治理大系統。但受限于投資來源不同、建設管理各異等歷史原因，水利信息化中存在信息孤島、業務割據、設施分散、安全薄弱等問題。這些問題隨著水利信息化的不斷發展日益突顯，嚴重影響了水利信息化整體效益的發揮。因此探索研究如何有效地整合水利信息化的用戶、功能、數據等資源，對于助力“數字”水利向“智慧”水利的轉變有著重要的意義。

1? 現狀與問題

水利信息化的建設與發展如火如荼，但不可否認現階也存在諸多問題。

1.1? 用戶結構復雜

用戶層級從縱向分為部級用戶、廳級用戶、區縣水利局級用戶，各級用戶對應的職責、需要的功能不盡相同;各層級用戶橫向分又可分為多業務線，各業務系統用戶體系不統一。業務交叉時用戶需登錄多個系統;賬戶類型有手機號、郵箱、賬戶等多種，導致用戶為了便于記憶，大多使用簡單密碼，賬戶安全性差;此外，水利部門對外還要服務農業、林業、海洋等部門，向下還有鄉鎮、村級各類基層水利員需要管理，人員交叉多、變動大。因此對用戶進行簡單的樹狀（以部門）結構管理不能滿足水利行業的真實需求。

1.2? 業務系統割據

水利的業務包括了：水利工程管理、防汛防旱、水資源管理、水文觀測、水利政務、水土保持、移民安置等多個方面。信息化的項目都基于各類財政撥款導致分散建設情況嚴重。比如水利工程管理部門有工程安全監測系統，防汛防旱部門有洪水預報與調度系統，各系統功能上彼此獨立。以洪水預報為例，這些系統專業性強，需要多年的水文數據積累，通過不斷的調整參數才能日趨完善，整合改造有著巨大難度。

1.3? 數據存放分散

各業務系統有自己的數據來源，數據源之間標準不統一，數據資源不融合導致難以進行關聯關系分析等進一步信息價值挖掘;數據資源更新機制不健全，存在數據質量低、歷史數據不完整、數據陳舊不更新、數據不一致、數據利用率低等諸多問題[5]。

1.4? 后繼發展受阻

各系統計算資源、存儲設備等僅為各自系統服務，造成重復建設、資源浪費，資源無法統籌集中管理，無法發揮整體效益，不能適應移動互聯網、泛在化、大數據、人工智能的發展要求。基礎設施云平臺尚未建設，分散的系統導致移動APP、公眾號等分散開發，一些從業人員手機上普遍裝有七八個工作APP 和20多個工作類微信公眾號，用戶抱怨較多[6]。

因此，水利綜合管理系統的整合不是簡單地將系統累加。需要正視瓶頸、找到痛點，才能有的放矢、解決難題，讓“智慧水利”不是概念炒作，能夠切實落地，讓人工智能、大數據、移動互聯網這些新技術在水利行業生根發芽，產生技術紅利。

2? 目標與原則

根據上述對現狀與問題的分析，可以看出水利信息化的整合需要達到的如下目標：1. 梳理用戶體系，建立統一用戶認證平臺。平臺可適應各種復雜的用戶權限關系，做到一個賬號一次登錄即可訪問各個關聯子系。2. 整合封裝水利業務功，建設統一門戶系統、應用公共支撐平臺。做到通過一個網站、一個APP即可訪問各個業務條線的功能。3. 梳理業務信息、地理空間信息，整合數據資源，建設統一數據中心。做到統一水利數據模型，一數一源。4. 建立包括技術標準與管理辦法，逐步規范新建業務系統的開發。為實現上述目標，在設計原則上需要做到以下幾點。

2.1? 盡可能避免重復建設

應在已有的應用系統基礎上逐步改良。重新建會造成資金投入的浪費;一些系統已運行多年，雖然在整合、共享方面有所欠缺，但是業務功能好用，且已培養出用戶習慣，不易貿然改變;一些系統專業程度深，重建會消耗大量人力物力。

2.2? 先整合再整治

水利業務相關體系結構龐大，相關對象類型數量眾多：達到54類別，超過1130萬對象，涉及567種關系和5942個指標項[7]。往往在建立統一標準上需要耗費大量時間，且對設計者知識面、專業性要求很高，很多時候頂層設計難以面面俱到。水利業務創新是不斷迸發的，各地區水利信息化建設有也差異，因此規范也需要因時制宜、因地制宜。如果先進行統一規范再進行整合，往往無功而返。因此需要先把數據整合在一起，再逐步根據用戶使用情況分析，分步規范數據，做到“先有再好”。

2.3? “分而治之”的策略

水利業務系統種類繁多，有基于C/S的、也有基于B/S的;各個系統開發語言、開發框架都有差異;信息開放、共享的程度也不盡相同，沒有“放之四海而皆準”的整合工具與方案。對于這樣的情況，應對這些系統進行分門別類，整合一些容易整合的，轉換一些較難整合的，實在陳舊不能整合的系統通過系統升級改造成新系統進行整合。

2.4? 開放的策略

水利信息化整合與升級工作完全由單一系統供應商提供一攬子的解決方案，這樣的解決方案大都比較適合新開發的系統，而且主要針對銀行、電信等管理集中的部門。該種方案一般一次性資金投入大，整合后的系統對管理人員的素質要求都很高，不符合水利行業分散管理的現狀。應打造一個開放的用戶、功能、數據平臺體系，形成統一開發標準，在規范的基礎上，能讓多個供應商參與。這樣也可以保證水利信息化創新的活力，行業的健康發展。

3? 方法與實踐

本章節將介紹水利綜合管理平臺的用戶驗證、功能路由、數據訪問等模塊的設計，展示平臺如何逐步對各類水利業務子系統的用戶、功能、數據進行整合，實現前文中明確的目標。

3.1? 利用OAuth2與“密碼盒子”混合的方式管理用戶

水利綜合管理平臺建立集中式用戶數據庫，以用戶手機號作為賬戶。用戶通過網頁、移動APP、公眾號、小程序等訪問后臺統一服務網關時，網關根據用戶要訪問的業務子系統的驗證類型不同分別進行處理，如圖1所示。

對于新建的業務子系統，或者兼容OAuth2.0的業務子系統，平臺自動通過OAuth2.0協議、OpenId技術獲取訪問秘鑰token，利用訪問秘鑰token訪問業務系統的數據。實現跨業務系統單點登錄。OAuth2.0是一個安全、開放、簡單易用的權限標準[8]。在國內外各大主流互聯網平臺如微信、QQ、微博、淘寶、FaceBook上有著廣泛應用，被驗證是切

實有效的。因此用它作為平臺統一驗證的規范，有利于后續新建業務系統更容易地與綜合管理平臺進行用戶權限上的整合。

傳統的業務子系統一般都使用賬戶名密碼登錄，登錄后獲取session，通過session訪問功能頁面。在整合這方面的用戶，我們采用了一種類似“鑰匙包”形式的“密碼盒子”功能。1）當用戶用綜合管理平臺統一賬戶（手機號）登錄后，去獲取子業務系統資源。2）平臺判斷該用戶在子業務系統是否登錄過（是否存在有效的session），如果沒有，則找平臺數據庫中是否保存有關聯賬號;3）如果平臺數據庫中關聯的賬號密碼不存在，則讓用戶輸入該子系統賬戶密碼，驗證通過后獲取session，進行子系統資源訪問。這樣只要輸入一次賬戶密碼進行子賬戶綁定后就可以做到統一賬戶登錄。

這種設計方法可以做到新老業務系統兼容，為用戶的整合帶來可行性、便利性和通用性。

3.2? 基于“用戶群”的概念實現應用的路由

綜合管理平臺引入了“用戶群”的概念，如圖2所示。它與QQ群、微信群類似，每個用戶可以根據需要加入多個用戶群，每個群有管理員、普通用戶之分，管理員可以審核加入申請，也可以讓用戶退群。與傳統群不同的是，綜合管理平臺的每個用戶群與業務子系統關聯，可以相互綁定。比如“安吉水利局群”綁定了《安吉山洪災害防治系統》、《安吉工程建設管理系統》;“臨安水利局群”綁定了《臨安山洪災害防治系統》、《臨安水資源管理系統》;“賦石水庫管理群”綁定了《賦石水庫視頻監控》、《賦石水庫大壩安全監測》;“水利廳水庫管理處群”綁定了

《水利廳水庫管理協同平臺》。用戶可以根據自己所在的單位、崗位加入對應的群。只要群管理員審核通過，也可以加入其它群，比如安吉水利管理人員想了解賦石水庫管理處的工作情況，加入賦石水庫的群;水利廳水庫管理處的用戶想要了解臨安水利的情況可以加入臨安水利局管理群。

這樣用戶體系從原來傳統死板的樹狀結構變為網狀結構，帶來很多靈活性。用戶登錄后，系統根據他參與的用戶群生成有針對性的系統菜單，讓功能在一個同一平臺上有效整合。

3.3? 使用代理模式逐步進行數據整合

平臺定義了統一對外服務接口標準、公共數據存儲規范，新建的業務子系統需按照標準規范實現。但是舊有業務系統往往沒有數據共享接口，或者不完善、不標準。因此我們需要用“代理”模式對舊有業務系統進行逐步整合，如圖3所示。

每個舊有業務系統都要有一個服務代理模塊與之對應，服務代理模塊通過jsoup[9]或Htmlpaser[10]等工具庫將原本傳統的HTML頁面解析成標準的API接口，接入到統一服務網關并對外提供共享服務。同時代理模塊還將訪問到的數據按照定義的數據標準存放到公共數據存儲層，使它成為平臺公共數據，完成數據的共享、整合。這樣避免了重做舊系統帶來的成本、時間投入，同時可以將舊有系統的數據、功能融合到整個綜合管理平臺之中。

3.4? 搭建開放平臺

隨著綜合管理平臺的整合深入，逐步建立基于Restfull[11]的標準服務接口，基于OAuth2.0的統一認證過程，形成統一規范的數據標準，在此基礎上搭建開放平臺，如圖4所示。

開放平臺向水利業務開發者提供OpenAPI開放接口、二次開發SDK、標準技術文檔。類似于在微信開放平臺中開發公眾號、小程序一樣，開發者申請一個開發者賬號，就可以訪問到平臺整合好的水利行業海量監測數據，各種水利計算模型、分析功能。開發者結合自己的創意實現基于人工智能、大數據、移動互聯網的業務新系統，豐富水利信息化的生態。

4? 結論

本文介紹了水利信息化建設過程中用戶、功能、數據整合的必要性。通過分析當前系統整合過程中的重點與難點，明確了統一用戶、應用集成、消除信息孤島、建立標準與規范點的目標。提出一種漸進式的整合思路：通過OAuth2.0框架、密碼盒子等方式統一用戶管理;通過“用戶群”的模式實現功能的整合;通過代理模式逐步融合數據;建設開放平臺形成統一開發標準與規范。它能有效建立業務子系統信息共享、松耦合的集成系統。充分實現信息跨業務、跨單位的無障礙共享，提升了業務協同效率;減少了信息集成的復雜度，縮短整合工作的建設周期。不僅在水利行業中發揮效益，也為其他行業進行系統整合提供了一種思路。

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