侯鹏飞，安 元

（辽宁省河库管理服务中心（辽宁省水文局） 辽宁沈阳 110003）

0 引言

随着经济社会的快速发展，我国的河湖管理出现了一些问题，如河道干涸、湖泊萎缩、水环境状况恶化、河湖功能退化等，河湖生命健康受到严重破坏。 在此背景下，保障国家水安全的制度创新成果——河长制管理体制应运而生。 河长制管理体制的全面落地，明确了河湖管理保护工作的权责、 理清了工作流程、加强了监督管理、保证了河湖生命健康、实现了河湖功能长效利用［1］。 全面推行河长制是落实绿色发展理念的支撑，是生态文明建设的有力抓手。

河长制信息建设项目是推动河长制全面发展的重要举措， 也是支撑河长制管理工作的重要技术手段［2］。随着河长制工作的开展，各地纷纷谋划和启动河长制信息系统的建设工作。 辽宁省逐步构建了全面感知、广泛互联、深度融合、业务协同、决策科学、服务主动的河长制信息管理与服务系统， 形成全省河湖信息全覆盖、过程全监管、成果全发布的河湖信息化管理新模式。笔者试结合工作实践，对辽宁省河长制信息管理与服务系统建设进行探讨， 以期为其他地区河长制信息化建设提供有益参考。

1 系统建设目标和任务

1.1 系统建设目标

深入调研已有水利资源信息化建设实践， 根据河长制工作数字化建设的要求， 整备软件及硬件环境，将相关业务的数据服务、应用及分析成果进行整合，建立河长制管理工作数据库；开发相关业务应用功能，实现对各类型信息的有效管理，为各级河长完成自身职责提供支持，保证河长制落地。

（1）全面覆盖管理范围。对全省行政区范围内由省、市、县、乡四级河长管理的江河湖泊做到全面覆盖，并考虑满足村级河长工作的需求。

（2）全面掌控工作流程。各级河长制实施相关工作人员在工作流程中产生的信息填报、校核、审定、检查、处理、反馈等内业工作处理将全部在系统内实现，河长制相关工作人员的巡河、调度、处置等外业工作也将在系统内实现。

（3）全面支撑业务信息。 全面支撑河长名录、河长制业务、 公众参与等所有在工作环境中产生的各类信息的数字化管理。

1.2 系统建设任务

辽宁省河长制信息管理与服务系统的建设是一项系统性工程，建设的主要任务有数据汇集制作、基础数据库设立、 信息管理系统搭建、 服务平台建设等内容。 工作团队充分调查了辽宁省全面推行河长制工作的需求，在保证数据完整准确的条件下，在“水利一张图”的基础上，将各类工作数据汇入基础信息数据库，搭建满足推行河长制工作需要的管理与服务平台。

2 系统主要内容

2.1 数据收集

采用会议交流、档案查阅、现场勘察、普查、遥感解译等方式，收集全省河流、湖、水功能区、入河排污口、取用水口、国家控制断面、水源、水库、水电站、堤防、橡胶坝、水闸、泵站、监测站点、行政区划、道路、民居、河长、畜牧养殖场等工作基础数据，河长办信息、工作方案、工作督察制度、河长会议制度、信息报送制度、考核问责与激励制度、信息共享制度、验收制度、河长巡河制度、联席会议制度、工作通知文件、工作简报等工作业务数据，“一河一档” 及“一河一策”等成果汇编资料［3］，并对以上数据进行复核，以保证数据的正确性、完整性、一致性，最终制作成新的“水利一张图”。

2.2 河长制管理数据库建设

河长制管理数据库是支撑河长制管理系统的基础。 辽宁省河长制信息管理与服务系统采用面向对象的方法设计数据库，并在全省范围内，采用统一的对象代码编码规则、统一的信息分类与代码标准。另外， 唯一性和稳定性是对象代码的根本特征。 基于此，该系统采用全时空的数据结构，充分考虑河长制管理对象属性的时间变化， 保障各类信息历史记录的可追溯性。该数据库主要包括动态数据库、基础数据库、空间数据库、属性数据库。

2.3 综合管理信息系统建设

河长制信息管理与服务系统的主要应用环境为河长制管理机制的建立与应用，因而“六项主要任务”（加强水资源保护、加强河湖水域岸线管理保护、加强水污染防治、加强水环境治理、加强水生态修复、加强执法监管）和“四项保障措施”（强化组织领导、强化资金保障、强化科技支撑、强化考核问责）的落实是整个系统的根本目标， 旨在满足河长制管理工作业务各级河长制工作管理者信息互通的需要。 该系统主要开展信息管理、信息服务、事件处理、巡河管理、考核评估、抽查督导、移动服务、展示发布等业务。 将面向服务体系结构作为系统开发的结构， 分别建立管理业务服务组件，在应用支撑服务的基础上，完成业务应用。

2.4 移动应用管理系统建设

移动服务主要服务于移动环境下的信息采集、信息查询和业务处理， 包括移动APP 和微信公众号。 移动服务为河长制实施相关工作人员提供移动办公环境， 使工作人员可以即时完成各项河长制管理业务，为公众提供了解、参与河长制建设与管理的平台，方便群众咨询，接受群众监督。

2.5 数据共享与服务平台建设

河长制信息管理与服务系统支持与上、 下级河长制管理信息系统进行数据交换、共享，可以实现跨部门、跨单位、多层级的资源共享、数据交换、应用关联与业务协同［4］。 在业务应用系统和基础设施之间建立数据交换与服务平台，在通用的业务领域框架、构件的基础上， 快速开发和稳定运行所需的应用系统，有效保障应用系统兼容各类基础设施。

3 系统结构设计

3.1 总体架构

辽宁省河长制信息管理与服务系统以水利云、电子政务外网为骨架，结合水利应用公共平台，以综合数据库为基础，利用各种采集端、终端设备，采用互联网补强水利的思路，充分利用大数据、云计算、物联网等数字化前沿手段， 建立河长制管理体制应用与行业应用深入融合的河长管理平台。 在调研已有水利资源信息化水平的基础上， 力争实现现有数据系统的资源整合， 通过地理信息系统及数据处理软件，实现可视、简单、易用的河长管理服务。系统总体架构如图1 所示。

图1 总体架构图Fig.1 Overall architecture diagram

3.2 软件架构

该系统软件结构分为数据采集层、网络传输层、数据服务层、数据存储层、应用支撑层、应用服务层、应用展现层7 个部分，如图2 所示。

图2 软件架构图Fig.2 Software architecture diagram

（1）数据采集层。通过各类监测设备采集相关数据，并满足数据实时更新的需求，为综合数据库的补充完善提供必要的数据支持。

（2）网络传输层。在符合国家标准水文规约的通信网络协议条件下，利用互联网等传输媒介，将采集的各类数据通过不同网络和协议传输至数据库。

（3）数据服务层。 汇集数据管理服务、数据产品服务、数据资源目录服务、数据交换共享服务、数据处理服务及可视化服务等的数据服务层。

（4）数据存储层。将汇集的数据进行校核、梳理、分类后，分别存储至基础库、业务库、实时库、多媒体库等各类不同的数据库中，由大数据中心统一管理。

（5）应用支撑层。 主要实现水文数据服务、预测预报服务、数据模型、调度服务、水环境模型等服务对信息服务系统的支持，并满足服务可扩展性及兼容性。

（6）应用服务层。实现与现有各类应用系统的整合与集成，对接各类应用系统与移动应用，实现对用户、权限、代码的管理。

（7）应用展现层。为参与河长制实施的工作人员及社会公众提供不同应用需求下的应用组合， 设立管理平台、发布平台、移动平台等相关综合服务平台。

4 系统关键技术

4.1 J2EE 技术

J2EE 是目前水利信息化系统建设所采用的主流技术体系。 J2EE 多层结构模型可以很好地满足创建灵活、可扩展、易维护的应用软件的需求。合理集成以J2EE 为标准的软件产品，构建智能模拟监测系统，可以得到很好的稳定性、高可靠性、高扩展性、便捷的维护性。 智能模拟监测的设计由表现层、业务逻辑层和数据层构成，层间通信畅通，不依赖底层环境。

4.2 基于Hibernate 和Struts 的应用开发

Hibernate 是一种对象关系映射 （Object Relative DateBase Mapping，简称ORM）框架，关系数据库在与Java 对象的联系中需要此框架来形成映射，从而实现直接存取Java 对象。 它的对象封装主要是轻量级的，应用于数据库连接时，使用者可以使用对象编程思想来操作数据库［5］。 通过使用SQL 语言用对象的方式描述，极大地简化了对数据的查询步骤，加快了开发效率。 Struts 由于其成熟性， 是目前在Web 开发中使用较为广泛的框架，基于模型－视图－控制器模型的 Struts 框架 Web 系统开发者中的使用比例正在逐步提高。 Struts 是一个开源Web 框架，能够规范化程序，提高开发效率，并增加可读性，从而在Web 应用程序的开发中起到了简化作用。此框架没有具体定义模型层的实现，在实际开发中，模型层通常是和业务逻辑紧密连接的， 要对底层数据进行操作。

4.3 Web Service 技术

河长制信息管理与服务系统的开发技术路线主要是基于XML 和Web Service 技术的异构系统综合服务方案， 这使得系统的跨平台及兼容性问题易于解决。Web Service 是一种跨编程语言和跨操作系统平台的远程调用技术，它是在Internet 和Intrane 上进行分布式计算的基本构造块［6］，在没有外设专门的第三方软件或硬件的情况下， 能使得不同应用运行在不同机器上时也可相互交换数据或进行集成。利用Web Service 可以统一发布各类监测数据，子系统可以调用其服务，不用重复开发，从而减少运行维护成本。

4.4 面向服务的架构

面向服务架构（SOA）是一种复杂松散型应用环境下的集成框架设计方法，系统服务化封装、可组装性是其最主要特点，其中包括多种服务。各种服务在整合处理之后，将为用户提供各项预期功能，而单独的服务在操作系统进程中主要是独立运行的。 各项服务并不会采用进程内调用， 而是通过网络调用进行通信。体系对外的服务SOA 可实现系统的一致性服务，空间库可以提供GIS 数据服务，也能获取其他业务数据，实现业务与功能的交互。

4.5 多数据库支持

多数据库支持是一项非常重要的需求， 实现多数据库支持， 关系到本项目的质量及实施和维护成本。系统采用分层结构、多套SQL 语句、标准SQL 语句实现多数据库支持，其技术路线如图3 所示。

图3 多数据支持技术路线图Fig.3 Roadmap with multi-data support technology

4.6 大数据分布式存储与处理技术

水利大数据主要采用集中存储的方式， 其结构化数据和非结构化数据均实行统一管理，因而，可利用关系型数据库与分布式文件系统相结合的方式应用［7］。Apache Hadoop 是以Java 语言为基础的框架，其平台主要用于开发、运行大规模数据。对大量电脑集群中存储的海量数据可以使用简单的编程模型进行分布式处理， 可以满足大数据密集型分布式存储的需要，且批量数据处理和分析能力强。

5 结语

综上所述， 辽宁省河长制信息管理与服务系统的建设，紧密结合了辽宁省水利工作、全面推行河长制工作的实际情况与需求，设计思路成熟、功能模块齐备、操作简便、易于实用，使河长制管理体制中的全部工作任务实现了数字化管理， 为辽宁省河湖健康、水问题处理提供了全方位信息化保障。