戴昱 李军 郭磊

摘  要： 水利行业与民生紧密相关，合理利用水资源、改善水环境污染、减少洪涝灾害造成的人身财产、经济损失对促进我国社会经济的发展有着重要意义。国家对信息化建设越来越重视，对水利信息化建设也提出了更高的要求。如何实现“智慧水利”是水利行业内研究的热点。如何将各个碎片化分散的系统进行整合，实现数据、资源的共享更是这一研究课题中的重中之重。本文旨在通过对水利信息化的现状、存在问题的分析提出一种其实可行的整合方案。

关键词： 智慧水利;水利信息化;系统整合;开放平台

中图分类号： TK284.1    文献标识码： 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，随着移动互联网、云计算、人工智能等技术高速发展，智慧城市、互联网+等领域创新应用不断涌现，引起各国高度重视。我国先后制定了智慧城市建设目标与计划，陆续出台相关文件，指导网络信息技术发展与智慧城市建设，确立了数百个智慧城市建设示范项目[1]。水利是“智慧城市”不可缺少的一环。它与国民的生活紧密相关，合理利用水资源、改善水环境污染、减少洪涝灾害造成的人身财产损失对促进我国社会经济的发展有着重要意义[2]。

水利部对推广“智慧水利”十分的重视。 2011年至今先后印发了《水利信息化顶层设计》、《水利信息化资源整合共享顶层设计的通知》，《关于推进水利大数据发展的指导意见》、《水利部政务信息系统整合共享工作方案》等指导文件[3-4]。要求加强顶层设计和统筹协调，加快数据整合共享和有序开放。加快推进信息系统整合共享工作，构建深度应用、上下联动、纵横协管的协同治理大系统。但受限于投资来源不同、建设管理各异等历史原因，水利信息化中存在信息孤岛、业务割据、设施分散、安全薄弱等问题。这些问题随着水利信息化的不断发展日益突显，严重影响了水利信息化整体效益的发挥。因此探索研究如何有效地整合水利信息化的用户、功能、数据等资源，对于助力“数字”水利向“智慧”水利的转变有着重要的意义。

1  现状与问题

水利信息化的建设与发展如火如荼，但不可否认现阶也存在诸多问题。

1.1  用户结构复杂

用户层级从纵向分为部级用户、厅级用户、区县水利局级用户，各级用户对应的职责、需要的功能不尽相同;各层级用户横向分又可分为多业务线，各业务系统用户体系不统一。业务交叉时用户需登录多个系统;账户类型有手机号、邮箱、账户等多种，导致用户为了便于记忆，大多使用简单密码，账户安全性差;此外，水利部门对外还要服务农业、林业、海洋等部门，向下还有乡镇、村级各类基层水利员需要管理，人员交叉多、变动大。因此对用户进行简单的树状（以部门）结构管理不能满足水利行业的真实需求。

1.2  业务系统割据

水利的业务包括了：水利工程管理、防汛防旱、水资源管理、水文观测、水利政务、水土保持、移民安置等多个方面。信息化的项目都基于各类财政拨款导致分散建设情况严重。比如水利工程管理部门有工程安全监测系统，防汛防旱部门有洪水预报与调度系统，各系统功能上彼此独立。以洪水预报为例，这些系统专业性强，需要多年的水文数据积累，通过不断的调整参数才能日趋完善，整合改造有着巨大难度。

1.3  数据存放分散

各业务系统有自己的数据来源，数据源之间标准不统一，数据资源不融合导致难以进行关联关系分析等进一步信息价值挖掘;数据资源更新机制不健全，存在数据质量低、历史数据不完整、数据陈旧不更新、数据不一致、数据利用率低等诸多问题[5]。

1.4  后继发展受阻

各系统计算资源、存储设备等仅为各自系统服务，造成重复建设、资源浪费，资源无法统筹集中管理，无法发挥整体效益，不能适应移动互联网、泛在化、大数据、人工智能的发展要求。基础设施云平台尚未建设，分散的系统导致移动APP、公众号等分散开发，一些从业人员手机上普遍装有七八个工作APP 和20多个工作类微信公众号，用户抱怨较多[6]。

因此，水利综合管理系统的整合不是简单地将系统累加。需要正视瓶颈、找到痛点，才能有的放矢、解决难题，让“智慧水利”不是概念炒作，能够切实落地，让人工智能、大数据、移动互联网这些新技术在水利行业生根发芽，产生技术红利。

2  目标与原则

根据上述对现状与问题的分析，可以看出水利信息化的整合需要达到的如下目标：1. 梳理用户体系，建立统一用户认证平台。平台可适应各种复杂的用户权限关系，做到一个账号一次登录即可访问各个关联子系。2. 整合封装水利业务功，建设统一门户系统、应用公共支撑平台。做到通过一个网站、一个APP即可访问各个业务条线的功能。3. 梳理业务信息、地理空间信息，整合数据资源，建设统一数据中心。做到统一水利数据模型，一数一源。4. 建立包括技术标准与管理办法，逐步规范新建业务系统的开发。为实现上述目标，在设计原则上需要做到以下几点。

2.1  尽可能避免重复建设

应在已有的应用系统基础上逐步改良。重新建会造成资金投入的浪费;一些系统已运行多年，虽然在整合、共享方面有所欠缺，但是业务功能好用，且已培养出用户习惯，不易贸然改变;一些系统专业程度深，重建会消耗大量人力物力。

2.2  先整合再整治

水利業务相关体系结构庞大，相关对象类型数量众多：达到54类别，超过1130万对象，涉及567种关系和5942个指标项[7]。往往在建立统一标准上需要耗费大量时间，且对设计者知识面、专业性要求很高，很多时候顶层设计难以面面俱到。水利业务创新是不断迸发的，各地区水利信息化建设有也差异，因此规范也需要因时制宜、因地制宜。如果先进行统一规范再进行整合，往往无功而返。因此需要先把数据整合在一起，再逐步根据用户使用情况分析，分步规范数据，做到“先有再好”。

2.3  “分而治之”的策略

水利业务系统种类繁多，有基于C/S的、也有基于B/S的;各个系统开发语言、开发框架都有差异;信息开放、共享的程度也不尽相同，没有“放之四海而皆准”的整合工具与方案。对于这样的情况，应对这些系统进行分门别类，整合一些容易整合的，转换一些较难整合的，实在陈旧不能整合的系统通过系统升级改造成新系统进行整合。

2.4  开放的策略

水利信息化整合与升级工作完全由单一系统供应商提供一揽子的解决方案，这样的解决方案大都比较适合新开发的系统，而且主要针对银行、电信等管理集中的部门。该种方案一般一次性资金投入大，整合后的系统对管理人员的素质要求都很高，不符合水利行业分散管理的现状。应打造一个开放的用户、功能、数据平台体系，形成统一开发标准，在规范的基础上，能让多个供应商参与。这样也可以保证水利信息化创新的活力，行业的健康发展。

3  方法与实践

本章节将介绍水利综合管理平台的用户验证、功能路由、数据访问等模块的设计，展示平台如何逐步对各类水利业务子系统的用户、功能、数据进行整合，实现前文中明确的目标。

3.1  利用OAuth2与“密码盒子”混合的方式管理用户

水利综合管理平台建立集中式用户数据库，以用户手机号作为账户。用户通过网页、移动APP、公众号、小程序等访问后台统一服务网关时，网关根据用户要访问的业务子系统的验证类型不同分别进行处理，如图1所示。

对于新建的业务子系统，或者兼容OAuth2.0的业务子系统，平台自动通过OAuth2.0协议、OpenId技术获取访问秘钥token，利用访问秘钥token访问业务系统的数据。实现跨业务系统单点登录。OAuth2.0是一个安全、开放、简单易用的权限标准[8]。在国内外各大主流互联网平台如微信、QQ、微博、淘宝、FaceBook上有着广泛应用，被验证是切

实有效的。因此用它作为平台统一验证的规范，有利于后续新建业务系统更容易地与综合管理平台进行用户权限上的整合。

传统的业务子系统一般都使用账户名密码登录，登录后获取session，通过session访问功能页面。在整合这方面的用户，我们采用了一种类似“钥匙包”形式的“密码盒子”功能。1）当用户用综合管理平台统一账户（手机号）登录后，去获取子业务系统资源。2）平台判断该用户在子业务系统是否登录过（是否存在有效的session），如果没有，则找平台数据库中是否保存有关联账号;3）如果平台数据库中关联的账号密码不存在，则让用户输入该子系统账户密码，验证通过后获取session，进行子系统资源访问。这样只要输入一次账户密码进行子账户绑定后就可以做到统一账户登录。

这种设计方法可以做到新老业务系统兼容，为用户的整合带来可行性、便利性和通用性。

3.2  基于“用户群”的概念实现应用的路由

综合管理平台引入了“用户群”的概念，如图2所示。它与QQ群、微信群类似，每个用户可以根据需要加入多个用户群，每个群有管理员、普通用户之分，管理员可以审核加入申请，也可以让用户退群。与传统群不同的是，综合管理平台的每个用户群与业务子系统关联，可以相互绑定。比如“安吉水利局群”绑定了《安吉山洪灾害防治系统》、《安吉工程建设管理系统》;“临安水利局群”绑定了《临安山洪灾害防治系统》、《临安水资源管理系统》;“赋石水库管理群”绑定了《赋石水库视频监控》、《赋石水库大坝安全监测》;“水利厅水库管理处群”绑定了

《水利厅水库管理协同平台》。用户可以根据自己所在的单位、岗位加入对应的群。只要群管理员审核通过，也可以加入其它群，比如安吉水利管理人员想了解赋石水库管理处的工作情况，加入赋石水库的群;水利厅水库管理处的用户想要了解临安水利的情况可以加入临安水利局管理群。

这样用户体系从原来传统死板的树状结构变为网状结构，带来很多灵活性。用户登录后，系统根据他参与的用户群生成有针对性的系统菜单，让功能在一个同一平台上有效整合。

3.3  使用代理模式逐步进行数据整合

平台定义了统一对外服务接口标准、公共数据存储规范，新建的业务子系统需按照标准规范实现。但是旧有业务系统往往没有数据共享接口，或者不完善、不标准。因此我们需要用“代理”模式对旧有业务系统进行逐步整合，如图3所示。

每个旧有业务系统都要有一个服务代理模块与之对应，服务代理模块通过jsoup[9]或Htmlpaser[10]等工具库将原本传统的HTML页面解析成标准的API接口，接入到统一服务网关并对外提供共享服务。同时代理模块还将访问到的数据按照定义的数据标准存放到公共数据存储层，使它成为平台公共数据，完成数据的共享、整合。这样避免了重做旧系统带来的成本、时间投入，同时可以将旧有系统的数据、功能融合到整个综合管理平台之中。

3.4  搭建开放平台

随着综合管理平台的整合深入，逐步建立基于Restfull[11]的标准服务接口，基于OAuth2.0的统一认证过程，形成统一规范的数据标准，在此基础上搭建开放平台，如图4所示。

开放平台向水利业务开发者提供OpenAPI开放接口、二次开发SDK、标准技术文档。类似于在微信开放平台中开发公众号、小程序一样，开发者申请一个开发者账号，就可以访问到平台整合好的水利行业海量监测数据，各种水利计算模型、分析功能。开发者结合自己的创意实现基于人工智能、大数据、移动互联网的业务新系统，丰富水利信息化的生态。

4  结论

本文介绍了水利信息化建设过程中用户、功能、数据整合的必要性。通过分析当前系统整合过程中的重点与难点，明确了统一用户、应用集成、消除信息孤岛、建立标准与规范点的目标。提出一种渐进式的整合思路：通过OAuth2.0框架、密码盒子等方式统一用户管理;通过“用户群”的模式实现功能的整合;通过代理模式逐步融合数据;建设开放平台形成统一开发标准与规范。它能有效建立业务子系统信息共享、松耦合的集成系统。充分实现信息跨业务、跨单位的无障碍共享，提升了业务协同效率;减少了信息集成的复杂度，缩短整合工作的建设周期。不仅在水利行业中发挥效益，也为其他行业进行系统整合提供了一种思路。

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