黃委工情地市級防辦業務平臺設計與研究

曾曉玲 張弓

摘 要：黃委工情地市級防辦業務平臺構建了黃委防汛業務數據模型體系，利用REST服務技術，建成了面向“水、雨、工、險、災”業務信息的防汛專業數據服務平臺。通過Struts框架的串聯，實現了應急預案、應急響應、值班會商、電子公文、指揮調度、應急物資、搶險隊伍保障和應急事件地圖標注等功能，直觀反映了黃河重點工程周邊搶險救災第一線的情況，為防汛指揮和決策提供重要技術支撐。

關鍵詞：REST;Struts;數據模型;黃河

中圖分類號：TP39;TV882.1

文獻標志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2021.12.030

引用格式：曾曉玲，張弓.黃委工情地市級防辦業務平臺設計與研究[J].人民黃河，2021，43（12）：147-149，159.

Abstract： The Bottom-up Flood Control Working Platform of Yellow River Conservancy Commission constructed series of data models for flood control work. By using of REST services technology， it built up professional data services for various of water monitoring， rain monitoring， project monitoring， danger monitoring and disaster monitoring information. Through logical connection by the Struts framework， the system provided several useful functions， such as contingency plan， emergency reaction， on-duty consultation， electronic document， command and dispatch， emergency goods and materials， emergency squad and emergency events marking， etc. The system could supply front-line information for emergency-rescue and disaster-relief operations nearby water conservancy projects， and provide an important technological support for command and decision making in the work of flood control.

Key words： REST; Struts; data model; Yellow River

1 引 言

近年來，為了推進水利信息化進程，確保流域防汛業務工作的有效開展，水利部黃河水利委員會（以下簡稱“黃委”）構建了黃河下游工情險情會商系統、防汛物資管理系統等涉及工情上報的防汛信息系統，對工情信息采集的業務流程進行了信息化處理，為沿河工程的數字化、信息化查險管理提供了技術支撐，在流域級、省級和地市級均有廣泛的應用[1-3]。隨著流域治黃業務的不斷深化和防汛抗旱系統建設要求的不斷提高，已建系統的信息采集和傳輸手段落后等局限性日益凸顯。為了提高工情信息采集的準確性和實時性，確保水利工程的安全運行，有必要加強工情信息采集系統建設[4]。

針對以上情況，黃委對流域級、省級、地市級工情系統進行資源梳理，對地市級信息資源進行整合，依托防汛業務需求和“黃河一張圖”，建設服務于防辦業務人員的黃委工情地市級防辦業務平臺（以下簡稱“地市級工情平臺”）。地市級工情平臺建設，有利于工情信息采集的數字化和信息化，保證采集信息的實時性和全面性，有助于業務人員及時全面地了解水利工程運行狀況。

2 建設內容

地市級工情平臺為黃委地市級防汛辦公室（以下簡稱“防辦”）處理日常工作提供業務平臺，是工情信息采集系統建設的重要組成部分。工情信息反映了水利工程在防汛救災和運行調度過程中的運行工況，是防汛搶險指揮調度決策的重要依據。工情信息按照產生特點大致可分為以下兩種：①基礎工情，主要指水庫、大壩、水電站、水閘等水利工程的基礎信息，包括地質結構、設計標準、運用指標、工程圖紙等;②實時工情，主要包括水利工程運行現狀信息、險情信息和防汛動態信息，如大壩監測、閘門控制、堤防狀態、蓄洪情況、出險情況等[5]。

地市級工情平臺的建設依托國家防汛抗旱指揮系統（以下簡稱“防指系統”）。防指系統經過一期和二期的建設，形成了16個地市級（包括黃河流域中下游河段的山西、陜西、豫西、焦作、鄭州、新鄉、開封、濮陽、菏澤、東平湖、聊城、德州、濟南、淄博、濱州、河口）工情分中心，并布設移動險情采集設備，實現了設備與分中心之間的工情信息傳輸[6]。

地市級工情平臺功能涵蓋工情、水情、險情、物資、移動視頻監控、應急預案、抗旱、電子公文、指揮調度等，實現了用戶覆蓋率和覆蓋范圍的可視化，可進一步提升黃河流域工情信息采集上報和分析處理能力，以及工情信息采集傳輸的全面性和實時性，為防汛調度工作提供決策依據。系統主要功能見圖1。

3 總體框架

地市級工情平臺針對工情分中心防辦業務需求，為防辦業務人員提供日常管理、業務處理、工情險情信息展示和查詢功能。平臺總體框架如圖2所示。

地市級工情平臺由應用視圖層、服務控制層、數據模型層、數據支撐層組成。

（1）應用視圖層。應用視圖層提供用戶交互的應用程序界面，將基于B/S架構的各種前臺技術（如JSP、Flex、JavaScript、HTML、CSS、移動端等）應用于系統門戶中各種關鍵業務數據的展現，為決策分析提供支撐應用[7]。

（2）服務控制層。服務控制層是應用視圖層和數據模型層的橋梁，它響應并執行應用視圖層的用戶請求，通過數據模型層從數據支撐層抓取數據，并將必要的數據傳送給應用視圖層。該層的設計采用面向服務的體系結構（Service-Oriented Architecture，簡稱SOA）設計理念，以及服務總線+組件的技術方法，其中空間數據的信息服務基于“黃河一張圖” GIS支撐服務實現[8-9]。該層用于支撐圖表展示、統一用戶管理、Struts控制器、數據訪問控制以及組件開發（包括防汛業務組件開發、專題圖組件開發等）等功能。

（3）數據模型層。數據模型層依據系統所涉及的防汛業務數據特點和功能需求，對黃河流域數據資源進行梳理、分析和整合，建立服務于黃河防汛業務的數據模型。數據模型的構建經過一致性校核與檢驗，采用統一標準進行水利對象的定義和命名，描述水利對象的標識和屬性，并以對象的唯一標識為核心，統一關聯對象的基本屬性、業務屬性、空間描述、對象之間關系和元數據，確保“一數一源”，實現數據的系統化完整描述。

（4）數據支撐層。數據支撐層為平臺提供黃河防汛業務的各類數據資源，主要包括防指系統二期空間、防洪工程數據庫、黃河數據中心綜合數據庫和外部公眾數據等服務資源，數據類型涵蓋非結構化數據、半結構化數據和結構化數據，為水利對象基礎數據和空間數據的資源整合與統一管理提供數據支撐。

4 關鍵技術及應用

地市級工情平臺的構建依據安全性、可靠性、規范化、先進性、便利性和開放性原則，為黃委各項業務提供統一服務，以便靈活部署和調用，減少重復開發的工作量。該平臺采用的主要關鍵技術如下。

4.1 “黃河一張圖”服務

地市級工情平臺基于“黃河一張圖”開發的工情綜合信息服務，能夠為黃委防汛業務系統提供工情信息服務支撐。“黃河一張圖”針對防汛業務進行地圖服務中的圖層定義，自主開發構建了GIS服務和業務操作接口[10]。自主研發的信息檢索、地圖定位、會商描繪、空間距離測量和右鍵信息輔助提示等功能，可為黃委各類業務應用提供統一的地圖信息服務。

“黃河一張圖”針對水利行業業務應用，整合了國家防指系統、水利普查、天地圖基礎地理等數據資源，數據涵蓋黃河流域專題矢量數據42個類目、影像數據9個類目。另外，在水利部數據資源整合成果的基礎上，深度融合了黃委已有的影像、專題矢量、地形、三維、監測、視頻等數據，包括60余類黃河流域基礎地理數據，100余類治黃業務數據，氣象、水文、水質、凌情、閘控等監測采集數據，1 000余路視頻數據及50余類遙感影像數據[8]。

4.2 數據模型技術

地市級工情平臺依據黃委防汛辦公的業務特點和功能需求，在防指系統二期的系統建設基礎上，針對黃委防汛業務特點構建數據模型對象。數據模型對象的構建依據應用系統MVC架構設計思想，以及被廣泛推廣運用的輕應用編程邏輯，結合Web Service和REST服務技術進行業務處理邏輯封裝，近年來被廣泛應用于專業性較強的應用系統研發和設計。

黃委防汛業務數據模型體系的建設增強了數據資源的可復用性，提升了服務在移動端展示的便利性。數據模型對象滿足Web Service和REST服務對數據進行封裝的技術要求，是服務控制層和數據支撐層間通信的橋梁，為各類防汛業務應用開發提供了統一的持久化接口，減少了重復開發防汛業務功能的工作量。

4.3 面向“水、雨、工、險、災”業務信息的REST服務技術

在地市級工情平臺的開發建設中，結合黃委防汛業務數據模型體系，根據統一平臺服務建設標準，開發了面向“水、雨、工、險、災”業務信息的輕量級REST服務。REST是一種組織Web服務的架構，易于實現跨平臺、跨語言集成及實現空間數據表述，能夠用于創建具有良好擴展性的分布式系統[11]。平臺構建的REST服務與應用程序松耦合，易于部署和移動端應用開發，并提供了具有完善“增刪改查”功能的數據訪問控制接口，為黃委防汛業務提供了專業數據服務。

4.4 基于Struts的簡潔開發實施

目前，針對Struts架構的研究大多集中在Struts+Spring+Hibernate集成開發（以下簡稱“SSH集成開發”），以及SSH集成開發與REST服務相結合的應用共享整合機制方面，涉及不同開發領域和眾多技術，應用開發實施過程復雜。地市級工情平臺構建的Struts架構結合了“黃河一張圖”綜合信息服務、黃委防汛業務數據模型體系和“水、雨、工、險、災”REST服務，實現了防汛業務關注的防汛應急預案和響應、防汛值班、指揮調度、防辦日常業務管理、應急物資及搶險隊伍保障以及地圖展示等功能[12]。

該平臺通過Struts框架的串聯，將多項新技術與業務體系有機聯系，開發應用實施過程簡單，相對于復雜的SSH集成開發更易于實施，可較為顯著地減少人力資源成本，方便技術的推廣和應用。

5 結 語

地市級工情平臺的建設為黃委各級管理部門，尤其是地市級防辦提供了業務工作平臺，彌補了工情險情會商系統在地市級水旱災害防御業務應用中的不足，為以后系統的升級完善和資源整合積累了寶貴經驗。系統自正式運行后，廣泛應用于地市級水旱災害防御業務工作中，能夠第一時間反映抗洪前線的工作情況，為搶險救災決策和行動提供了信息資源和技術支撐，在防汛工作中起到了重要作用，具有顯著的社會效益。

隨著水利行業信息化水平的逐步提高，大數據分析、知識圖譜、三維可視化等技術不斷應用在水利業務中，并在不同場景中取得了較好的成果。根據水旱災害防御業務的需求，利用虛擬現實、全景攝像、機器學習等技術，能夠補充完善地市級工情平臺的功能。比如：①可結合在線視頻資源、知識圖譜等技術，在“黃河一張圖”上自動關聯黃河流域重要河岸、重點工程等水利對象的全景模擬場景;②通過地理空間數據、河道工程基礎信息、預警信息、險情信息、水文氣象時間序列數據、灘區社會經濟數據等，利用混沌分析、關聯規則分析、灰色模型等技術，實現對黃河流域重點防洪工程的險情預測，以及防洪工程安全運行情況的預警。隨著系統的升級完善和新技術的不斷應用，地市級工情平臺將在黃委防汛業務中發揮更大的作用。

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【責任編輯 張 帥】