姜仕琪

(辽宁省大伙房水库管理局有限责任公司，辽宁 抚顺 113007)

为积极践行水利网信“安全、实用”总要求和全国水利网信工作会议精神，按照水利部“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”要求，以数字化、网络化、智能化为主线，以数字化场景、智慧化模拟、精准化决策为路径，全面推进算据、算法、算力建设，以加快构建具有预报、预警、预演、预案功能的智慧水利体系为总体目标，全力推动辽宁省水利网信工作实现新跨越，驱动水利改革发展取得新成效。全省组织开展水利信息系统共享整合。促进资源集约高效利用，加速水利数据全面共享[1- 5]。辽宁省现有水旱灾害防御、水资源保护利用、水利工程建设、水生态水环境、水监督和协同办公等30个业务系统，覆盖了省级重要的水利业务和政务职能[6]。围绕信息系统集约化建设要求，有效推进全省水利信息系统数据资源、应用支撑、业务应用集约化建设，实现全省水利信息系统由分散建设向共建共享的模式转变[7]。近些年来，国内信息系统整合共享已逐步开展，并取得一定成果[8- 15]，但各技术方案在促进资源集约高效利用，加速水利数据全面共享还未涉及全面，为此本文从信息系统整合共享总体技术框架着手，分别从总体架构、数据架构、信息资源架构、功能架构、技术架构、安全架构出发，对全省水利信息系统整合共享实施技术框架进行探讨，研究成果对于国内其他区域水利信息系统整合共享实施方案编制具有参考意义。

1 总体架构

依托辽宁省水利已建、在建信息化资源，从水利统一工作平台集成、统一身份认证接入、统一数据资源建设、统一接入服务建设等方面入手，以业务需求为出发点，构建水利通用功能服务，利用微服务技术框架和微服务融合组件向水旱灾害防御、水资源保护利用、水利工程建设、水生态水环境、水监督和智慧行政等业务服务协同共享应用，统一辽宁水利移动终端入口，去除冗余功能，降低功能重复性开发，节省信息化投资。其总体架构如图1所示，各架构层如下：

(1)基础设施层。利用已建和在建项目计算资源、存储资源，构建设施集约、性能高效、安全稳定的基础设施云，为信息系统共享整合提供统一的“算力”服务。

(2)数据接收与汇集。具有汇集水利行业数据、其他行业数据能力的数据接收汇集平台、视频级联接入平台、遥感影像接收处理服务平台，现有业务系统的数据接收和汇集需求整合入数据接收与汇集平台，数据资源纳入汇集库，实现数据协同集群汇集管理，为数据资源池提供数据支撑。

(3)数据资源池。按照“一数一源、一源多用”原则，整合各类业务数据，融合气象、应急、自然资源等其他行业共享数据，完善平台数据资源体系，提供标准统一、持续更新、现势权威的“算据”服务体系。

(4)支撑层。利用通用基础、空间应用支撑、可视化组件支撑、微服务支撑、分析挖掘类等基础应用支撑组件、服务融合支撑框架，实现水利信息系统以服务形式融合，统一访问入口，形成水利统一工作平台。基于水利一张底图、水利智能应用模型库和水利模型管理平台等基础平台，提供统一“算法”服务体系，提升水利业务的数字化和智能化水平。

(5)应用层。利用应用支撑平台提供的微服务支撑组件、服务融合支撑框架构建涵盖水利通用功能服务、水旱灾害防御服务、水文水资源服务、水利工程建设与运行管理服务、水生态水环境服务、水监督服务和智慧行政服务、以及辽宁水利移动APP等统一接入服务。

(6)网络安全体系。在可靠的物理和安全环境、全面的计算资源、存储资源、网络资源等基础信息资源防护的基础上，通过安全资源池、虚拟主机防护等措施加强云平台及虚拟化的安全防御，实现本项目物理和环境安全、基础信息资源安全、云与虚拟化安全。项目建设过程中充分考虑数据安全、应用安全、安全数据采集等，实现全方位安全保障。

(7)标准规范体系。依托国家部委发布的数据治理、数据库建设相关标准规范，以及辽宁省以往建设水利信息化系统发布的标准规范开展标准规范体系的建立。

2 数据架构

充分考虑水利业务需求，全面梳理与整合水利行业数据，融合相关行业和社会数据，在水利云存储框架和计算框架下，基于“一数一源、一源多用”的原则，以全域、全时、多源途径获取数据为依托，以数据整合治理技术为纽带，以数据联动更新为核心，以数据集中共享为目标，以数据产品为驱动，构建数据资源池，为各类业务服务提供鲜活的水利数据支撑，其数据架构如图2所示。以水利存量数据为基础，以数据汇集系统为手段，以离线文件、接口、直连数据库等形式，将已建业务系统数据资源汇集到汇集库，在汇集库不做任何规则的清洗，完成全量备份，保障数据资源的完整性和可用性。基于统一数据模型、统一语义、统一编码和相关数据标准规范对汇集库的数据进行对象化、标准化、规范化处理，然后按照基础数据、业务数据、监测数据、共享数据分类存储。重点开展业务专题数据的治理入库，同时存储元数据信息，编制业务数据资源目录。为满足数据在建库管理、大数据应用服务方面的最优性能，将不同类型数据按照结构化、半结构化、非结构化数据分类存储。

3 信息资源架构

根据统筹规划、资源整合的原则，满足水利业务的实际需求，通过数据接口、文件采集、数据库对接等方式将已建水利信息系统产生的数据资源接收或汇集到汇集库，并经数据资源池处理后，分类入基础库、监测库、业务库、共享库、空间专题库、目录库，以及元数据库，支撑主要各类业务服务应用，实现全省水利信息的无缝对接，最终实现数据的资产化应用，其资源架构如图3所示。水利监测数据是水旱灾害防御和水资源开发保护利用的基础数据，尤其随着信息技术水平的发展，监测手段、监测设备种类和监测精度也随之增多，监测数据流根据业务主体责任使数据流更为复杂。山洪责任主体为县级，因此测站数据一站双发同时报县山洪系统和汇集库；水文遥测站、水资源监控站、地下水监测站和气象数据均一步到省，通过数据接收与汇集平台交换到市县虚拟交换节点，实现与市县相关单位共享；大中小型水库目前采用人工报汛和自动测报双轨报送数据机制，互为校验，数据入汇集库。对上述数据整理后入监测库，共享给各业务库调取。

图1 总体框架

图2 数据框架

4 功能架构

辽宁水利信息系统整合实施项目因受软件开发框架、源代码知识产权，分散规划、建设年代较久等因素影响，大部分信息系统的整合需重新开发，依托在建的水利云建设、水利数据资源池建设、智慧水利与应用支撑平台建设、数据接收与汇集平台建设、省水利一张图建设、网络安全体系建设等任务基础上，展开业务应用系统整合工作，开发水旱灾害防御服务、水文水资源服务、水利工程建设与安全运行管理服务、水环境水生态服务和水利监督服务等业务专题服务，对接平台提供的统一访问门户(水利统一工作平台)和统一身份认证体系。

图3 信息资源框架

从原有业务系统功能中梳理分析，将雨水情测报、旱情测报、地下水监测、水质监测和基础信息管理等功能，构建成水利通用功能，采用微服务融合技术框架，面向业务服务需要提供服务注册能力。

5 技术架构

技术架构采用国产自主可控技术建设的硬件、软件、支撑组件，上层开发环境选择支持跨平台运行的主流开发语言。采用基于面向服务总线的SOA和具有服务网格化特征的微服务相结合的双引擎框架，和前后端分离技术体系进行开发建设，预先在服务器的后端环境完成大量的前端逻辑计算和页面渲染工作，提升前端的访问性能。

5.1 服务总线SOA和微服务相结合的双引擎框架

面向服务的SOA架构是一种软件体系结构，应用程序的不同组件通过网络上的通信协议向其他组件提供服务。微服务架构使用轻量级的HTTP、REST或ThriftAPI形式进行服务间或服务与应用间的通信和协作。微服务支持弹性伸缩、负载均衡、快速升级等，其技术架构如图4所示。

根据SOA架构和微服务架构的特征，对消息实时性和准确性有高要求，需要总线控制逻辑协调功能协作的服务功能采用SOA部署的服务；对响应速度、流畅性、便携性和可扩展性要求较高的基于平台封装的功能服务、数据服务可以采用微服务。

5.2 前后端分离技术体系

整合系统后端的主流框架有核心框架、数据库连接池、安全框架、模版引擎、缓存框架、持久层框架、工具类、日志管理等。项目前端主流框架有JS框架、客户端验证、弹出层、树结构控件、数据表格、副本在线编辑器等。通过前端引入NodeJS层作为服务桥接层，通过NodeJS服务器在服务器端运行JS脚本，预先在服务器的后端环境完成大量的前端逻辑计算和页面渲染工作，提升前端的访问性能。

6 安全架构

系统在现有网络安全防护措施为基础，依托先进的网络安全技术、完善的管理体制，以安全运营中心为核心，其安全架构如图5所示。已构建的网络安全体系整体架构，对网络安全标准规范、纵深防御体系、统一密码服务、统一安全服务、安全威胁感知体系、安全运营体系、安全管理体系等方面进行统一规划和设计，实现了网络安全的智能感知、智能诊断、智能预警、智能调度、智能控制等功能，为本项目系统稳定运行和数据安全提供有力支撑、有效保障。

图4 技术架构图

7 结语

围绕“数字辽宁智造强省”的改革需要，通过推进辽宁水利已建和在建信息系统整合，实现水利统一工作平台集成、统一身份认证接入、统一数据资源建设、统一接入服务的功能，优化业务流程、推进业务重构，形成业务应用协同联动，实现了水利信息化建设管理更加规范、应用更加高效、服务更加智能的目标。按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”要求，以数字化、网络化、智能化为主线，以数字化场景、智慧化模拟、精准化决策为路径，加快构建具有预报、预警、预演、预案功能的辽宁智慧水利体系。

图5 安全架构