李 磊 ，李家欢 ，李鑫雨 ，王 钧 ，贾广平

（1．水利部信息中心，北京 100053；2．东华软件股份公司，北京 100091）

0 引言

农村水利水电工程是指为增强抗御干旱洪涝、改善农业生产和农民生活条件、提高农业综合生产能力、保护与改善农村生态环境服务的水利措施，这些工程大多分布在田间地头，服务于千家万户，无论是农村、灌溉供水，还是小水电建设运行，都是关系到农村亿万群众生存发展的大事[1-2]。近年来水利部认真贯彻党中央、国务院决策部署，积极践行“十六字”治水方针，聚焦农村饮水安全、灌区续建配套与节水改造、农村水电绿色发展等重点工作，强化农村水利水电信息化建设，推动农村水利水电高质量发展。

目前农村水利水电业务支撑的信息系统主要有2 个：1）全国农村水利管理信息系统。该系统是在2009年原有系统上改造而来，涵盖农村供水、灌区和泵站等工程信息的汇集，管理和分析等业务[3]。2）全国农村水电统计信息管理系统。该系统是 2009年根据水电统计需要开发的具备省、市、县各级水电年报，快报数据录入和统计等功能的业务系统。随着中央国家机关机构改革部署，2018年底水利部将农村水利与水电业务合并，成立农村水利水电司[4]，业务系统整合改造工作也随之提上日程。

为了整合系统资源，避免多头管理、维护造成的低效率、高成本，实现信息共享和功能复用，充分先进技术方法、多源信息，进一步提升农村水利水电信息化管理能力。在水利部农村水利水电司的指导下，水利部信息中心按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”的总体要求[5]，利用先进、安全、可靠的技术手段开展系统整合改造工作，将农村水利、全国农村水电统计的信息管理系统及长江经济带小水电清理整改工作管理平台纳入整合范围，通过拆分、融合、重构，打造统一的全国农村水利水电信息管理系统。

1 系统总体设计

由于原有系统开发时间久远，受制于当时技术条件和能力，缺乏系统性的顶层设计，特别是对于农村水电系统功能、业务流程和数据管理没有明确统一框架，导致信息数据质量低、共享互联程度低、应用深度不够等一系列问题。

因此，全新设计的全国农村水利水电信息管理系统（以下简称农水信息系统），农水信息系统总体架构如图 1 所示。

图1 全国农村水利水电信息管理系统总体架构

农水信息系统采用了以下 6 个层级为主体，并以标准规划与安全、运维与质量 2 个保障体系为支撑的“6 + 2”层次体系设计：

1）环境层。指在服务器、网络、存储资源及终端设备基础之上搭建的水利云平台[6]，具备了存储、计算、交换、备份等功能。

2）数据层。用于存储农村水利水电各项业务信息，包括内部获取及外部交换获得的各类数据。

3）支撑层。以现有的水利部应用支撑平台为依托，使用统一用户、单点登录、短信服务、服务管理平台实现对应用层的功能支撑。

4）应用层。根据原有系统的各类功能进行部分迁移、重开发，通过模块化配置实现灌区管理、泵站机井管理、农村供水、基层水利服务机构、农民用水合作组织、农村水电、一张图、大屏展示、用户行为分析、系统管理等各项业务应用。

5）展现层。承担着应用层与用户层交互的重要任务，通过 Web 端、移动端等多种方式将农村水利水电各项功能展示给用户，实现业务化应用。

6）用户层。包括水利部、流域、省、地（市）、县及水利工程单位用户。

2 关键技术方法

农水信息系统的整合改造，在软件功能方面主要采用了微服务技术和应用优化重组，在硬件及软件运行环境方面采用了全新环境。

2.1 微服务技术

系统采用面向微服务体系架构，首先将原有系统的业务按照灌区、泵站、机井、农村供水工程、基层水利服务机构、农民用水合作组织、农村水电站等对象进行归纳整合，最后按照前后端分离的模式，以业务应用最小化为原则，将农村水利、全国农村水电统计的信息系统和长江经济带小水电清理整改工作管理平台 3 个系统，拆分为灌区管理微服务、泵站、机井管理、农村供水、基层水利服务机构、农民用水合作组织、农村水电和系统管理 8 个业务群，在此基础上进行微服务拆分，最终形成 7 个微服务和 1 个互联互通接口的服务体系。微服务拆分具体如图 2 所示。

图2 农村水利水电业务微服务拆分

2.2 应用优化重组

在充分调研业务需求的基础上，对原有功能进行了优化重组，共完成应用改造 22 项、应用提升 15 项、整合应用 2 项：利用 GIS 空间分析、多维数据联动分析等技术，增加农村供水、农村水电和灌区管理 3 类业务的数字大屏，一张图，增加集中供水工程现状、行业概况等专题应用，考虑到实际业务需要开发了移动端应用并实现与桌面端的互联互通、功能复用和信息共享，增加了用户行为、权限、审核流程配置等功能性应用模块，整合农村水电基本资料和业务管理应用。优化重组后的农村水利水电业务系统如图 3 所示。

图3 农村水利水电业务应用优化重组

2.3 分布式部署与全新替代

农水信息系统采用了前后端分离的部署技术，利用全新软硬件进行替代，其中：环境层采用水利云平台、华为服务器、麒麟 V10 操作系统；数据层方面选择了具备空间信息存储功能、分布式部署的瀚高数据库，华为 NAS 存储服务和 Redis 内存数据库；支撑层平台统一采用水利部应用支撑平台[7]，支持安全、身份认证等；应用层前端采用 Vue 架构和 HTML5 技术，容器平台采用 Linux 容器虚拟技术 Docker 和集群管理平台 Kubernetes，中间件采用 Tongweb 组件并结合常用多种 UI 插件，展现层全面支持奇安信、火狐等主流浏览器。

3 系统功能特点

此次整合改造借助新技术、新环境实现了农村水利水电业务功能和服务的提档升级，数字大屏、农村水利一张图等 5 个方面是此次整合改造的特点和亮点。

3.1 数字大屏

为全面、直观掌握农村水利水电业务的整体情况，按照模块化设计思路定制开发数字大屏功能，全面展示各项工程业务信息，如图 4 所示。除中间位置的地图显示区外，其他区域可由用户按照特定需要进行配置，包括数字大屏各个模块的位置、显示与否等均可自定义。

图4 农村水利水电数字展示

3.2 农水一张图

实现农村水利水电工程全部上图，支持按行政区划、空间位置、统计年份等条件检索，能够展示工程关键业务参数、属性信息，结合全国水利一张图河流、湖泊和流域等基础要素，为农村水利水电业务管理提供地理信息服务，如图 5 所示。

图5 农村水利水电一张图

3.3 多源信息汇集

充分融合来自其他不同系统的业务信息，包括水利部监督举报平台 12314 关于农村饮水安全相关问题、水利部水情会商系统的土壤墒情实时监测、气象会商系统中的未来数值降雨预报等信息，为后面的智慧化模拟和精准化决策奠定了数据基础。

3.4 业务辅助工具

考虑到日常业务工作需要，提供文档库、任务进度提醒、消息通知和模板报告等工作辅助工具，用户可根据具体任务进度情况，设置短信、邮件提醒方式和频次，通过系统进行任务分发和管理、定制常用的工作文档模板，对系统内部数据进行抽取和加工，自动生成报告，显著提升工作效率和水平。

3.5 权限角色管理

考虑到不同用户层级对系统功能的需求不同，按照水利部、省、市、县和工程管理单位 5 层对用户进行分级，每一级别用户根据具体工作需要赋予相应的角色权限，能够对本级及下一级的用户进行管理，这种自上而下的用户体系极大减轻系统运维的工作量，能够更为精准地对用户角色进行管理，操作灵活便捷，有力保障了农水信息系统高效运转。

4 结语

整合后的全国农村水利水电信息管理系统将农村供水、水电和灌区等多项业务集中管理，充分利用微服务、空间地理信息、分布式存储等主流技术手段，实现信息线上汇集和统计分析，避免了分散式开发造成的用户、业务和数据不一致情况，能够根据需求实现个性化定制，进一步提升了业务管理效率和水平。此次改造也是农水水电业务智慧化发展的坚实一步，为了避免重建轻管造成系统资源浪费，今后要在实际工作中不断迎合新任务、新需求，不断升级完善，充分发挥好系统功能，才能实现由数字化到网络化最终向智能化的终极目标。