江苏省防汛防旱会商系统的设计与实现

李春华，王绍勤，宋 炜，刘 烨，戚荣志，黄田田

（1. 江苏省防汛防旱指挥部办公室，江苏 南京 210029；2. 河海大学计算机与信息学院，江苏 南京 211100）

江苏省防汛防旱会商系统的设计与实现

李春华1，王绍勤1，宋 炜1，刘 烨1，戚荣志2，黄田田2

（1. 江苏省防汛防旱指挥部办公室，江苏 南京 210029；2. 河海大学计算机与信息学院，江苏 南京 211100）

防汛防旱会商系统作为江苏省防汛防旱指挥系统的重要组成部分，从防汛防旱业务需求出发，对现有系统进行功能梳理、集成和整合，以提高工作效率、实现资源共享。防汛防旱会商系统以水雨情信息、水利工程信息、实时工险情信息等功能模块为依托，全面梳理并整合现有各类应用系统资源和数据资源；搭建统一的防汛业务应用支撑平台，为各类应用资源的共享提供松耦合的服务总线解决方案；最终在 1 个（数据）中心、1 个（应用支撑）平台、1 张（GIS）地图上实现各类信息的综合展现和应用的灵活调用。

防汛防旱；会商系统；GIS

0 引言

自国家防汛抗旱指挥系统一期工程开始，经过十多年的信息化建设，江苏省防汛防旱指挥部办公室已经建设并投运了一批防汛防旱业务应用系统[1]，系统功能覆盖实时水雨情、实时工情、险情、灾情、气象、卫星云图、防汛物资等各个方面。

但是从目前的建设与使用情况看，各防汛防旱业务应用系统仍存在很多问题，由于建设时间跨度大，早期信息化技术不成熟，没有制定业务应用系统统一的技术架构方案等原因，各业务部门只能结合各自的业务应用目标，开发建设各自的应用软件，没有建成有效的信息资源共享技术支撑环境，阻碍了各部门信息资源的共享。各应用系统内大多数数据库与具体业务处理紧密绑定，服务目标单一；有些数据库文档不全，导致只能在有限范围、人员中使用。

为此需要搭建灵活可扩展的防汛防旱会商系统，能够在修改较小的情况下进行与其他防汛系统的集成与空间的移植，从而减少开发成本，提高开发效率，使得防汛收益最大化。

1 总体方案

利用 Web Service 技术[2]，基于 Java EE 平台[3]，采用 B/S 体系[4]，基于数据和应用支撑 2 个平台，以标准服务的形式调用平台中的服务，以 GIS[5]为展示平台，围绕决策支持主题，按照业务应用的工作流程、应急预案和规则库，基于江苏省水利地理信息系统提供相关的实时水雨情、水利工程信息、实时工程信息、气象信息、卫星云图、台风路径、水质、防汛组织、防汛文件等信息查询和可视化展示，以及灾情信息、洪水预报成果、防汛物资的展现，实现水利要素查询、检索、定位，对水库防洪决策提供辅助支持业务开展。通过应用支撑组件的功能开发，系统具有通用性的同时，还可进行定制，对信息的范围、内容能够实现自定义，从而适用于辅助决策支持系统的不同需求。

遵循设计思想，参照国家防汛抗旱指挥系统二期工程中系统集成与整合总体框架的分层设计方法，防汛防旱会商系统总体框架[6]分为基础设施层、数据平台层、应用服务层和应用系统层 4 个层次，总体框架如图 1 所示。

图 1 系统总体框架

基础设施是防汛防旱指挥系统所依托的软硬件设施设备和产品，主要包括服务器、网络、安全设施、系统软件。基础设施应严格遵守系统配置准则，保障资源有效集成。

数据平台层是介于基础设施层和应用服务层之间，为各类应用服务提供数据支持的平台。通过数据平台的建设，提供数据整合，整合实时水雨情、水利工程、实时工情、水旱灾害、防汛物资、气象数据、防汛辅助信息等基础数据，为应用服务提供数据基础，实现应用服务间的数据交换与共享。

应用服务层负责对服务进行管理，下接数据平台层，上接应用系统层，主要完成业务逻辑与服务的流程管理。

应用系统层是具体的业务应用系统，将应用服务通过服务流组成应用系统对用户展示，即防汛防旱指挥会商系统。

2 数据平台层设计

数据平台层由防汛防旱综合数据库组成，主要包括以下数据库：

1）实时雨水情数据库。主要存储由报汛站测报的实时水雨情、水文特征及土壤墒情信息等。

2）水利工程基础数据库。水利工程数据库内容广、数据量大，主要包括河流、水库、堤防、海堤、蓄（滞）洪区、湖泊、圩区、水闸等 22 类工程基础数据。

3）实时工情数据库。存储人工、移动或固定实时工情采集系统采集的实时工情信息，包括工程运行状况和险情信息。其中工程运行状况包括堤防（段）、水库、蓄滞行洪区、水闸和治河工程运行状况信息，工程险情信息包括决口、漫溢、管涌、陷坑、滑坡、裂缝等。

4）洪涝旱灾情数据库。包括洪涝灾情、历史洪涝灾情、旱情等统计数据，以及历史旱情、抗旱基础数据等。其中洪涝灾情统计数据包括洪涝灾害基本情况、农林牧渔业和工业交通运输业洪涝灾害、水利设施洪涝灾害、死亡人员基本情况、城市受淹情况统计表、抗洪抢险综合情况统计；旱情统计数据包括农业旱情动态、抗旱情况、旱灾及抗旱效益，城市干旱缺水及水源情况、抗旱情况，干旱缺水城市供水水源基本情况。

5）气象数据库。主要存储重要天气实况、天气预报、天气快报、24 h 降雨、雨量自动站数据、国内外数值预报、雷达图等数据。

6）防汛物资数据库。主要存储防汛物资调配、统计上报及历史统计等数据。

7）防汛辅助信息数据库。主要存储防汛组织、简报、法规、知识及值班等数据。

3 应用服务层设计

应用服务层是介于数据平台层和业务应用系统层之间，为各类业务应用提供服务支持的平台，为上层业务应用系统提供各类基础和支撑服务。上层业务应用系统调用平台的各项服务架构各自的系统，并将自己的公共服务组装提交给平台提供公用和共享。应用支撑平台的设计采用分层设计方法，将平台内部服务划分为公共基础和应用支撑服务 2 个层次。

3.1 公共基础服务

公共基础服务主要用于向其他服务或业务应用系统提供基础服务，通常以提供 API 接口的形式供其他服务或业务应用系统调用，具体服务如下：

1）统一用户管理服务。采用统一用户管理模块实现统一用户管理和权限控制，管理所有的用户和组织机构数据，并提供单点登录功能，登录进入平台的用户可以无需登录的访问接入平台的应用系统。用于在平台内部完成统一的用户、机构、应用系统等的信息管理，并且对外提供身份验证、用户信息查询、机构信息查询、应用系统与用户信息对应等服务。

2）视频服务。用来为其他服务提供视频技术，包括视频采集、视频组设置、视频传输和处理等，调用基础设施的摄像头与视频设备，向其他服务发布视频消息或产生视频会商连接。

3）统一数据访问服务。用于隔离业务应用系统与数据平台，主要负责对数据库访问进行统一管理，配置连接方式与数据源信息、数据源网络信息、登录名与密码及连接字符串等。通过该服务，各类服务与业务应用系统可以以统一的方式连接到需要的数据库进行数据操作。

4）统一数据查询服务。在业务应用系统开发过程中经常会涉及到复杂的和多表联合的查询，统一数据查询服务为业务应用系统提供复杂数据查询功能的运行和优化框架，由应用系统提供具体查询逻辑，由平台将其发布为服务，并为其提供缓冲、预生成等功能以提高性能，同时该服务可以作为共享服务共享给其他应用系统使用。

5）短信服务。可以在紧急情形下将应急通知等信息传递出去，使信息最大程度传递给相关人员，其余服务调用该服务时，可进行短信的发送。

3.2 应用支撑服务

应用支撑服务主要用于向其他服务提供应用级支持，通常以数据共享与消息发送的形式传递数据，也有根据业务需要，提供 API 调用，具体服务内容如下：

1）GIS 服务。基于全省统一的 GIS 服务平台，通过数据和功能服务接口调用的方式获取水利“一张图”框架数据和功能服务。同时，根据集成平台建设的需求，在此基础上做二次开发。主要功能包括：底图、专题图服务，在地图中标注水利数据，查询指定专题图图层指定空间范围内的实体信息，数据编辑，GIS 分析，图层管理等。

2）报表服务。向其他服务提供报表操作功能，如报表模板配置、生成、统计与管理等。其他服务在调用该服务时，可根据需求修改报表的样式，填写生成表单的数据及进行报表存储与打印。

3）数据分析服务。以数据仓库、挖掘为基础，结合业务应用系统，帮助有关部门加强业务信息的智能化管理，帮助企业获得竞争优势的技术，主要有将企业数据用于决策支持和分析数据 2 部分作用。

4）数据展现服务。将其他服务或业务应用系统对外提供的数据结果在防汛防旱指挥会商系统中做展现，展现的形式为图形、图表或 GIS 地图等。

5）等值线、过程线业务服务。根据水、雨情数据，基于 GIS 绘制降雨等值线，绘制水位、流量过程线。

4 功能设计

防汛防旱会商系统分为三级功能模块，一级功能模块为会商系统的主界面，在地图上全景展示江苏省重要的水利工程；二级功能模块是基于江苏省水利地理信息系统，提供相关的实时水雨情、水利工程、实时工情、气象等信息的查询和可视化展示，以及灾情信息、防汛物资的展现；三级功能模块是具体的展示和细化，对二级功能模块各类别下的功能进行详细的解释和说明。系统功能模块如表 1所示。

4.1 水雨情信息模块

水雨情信息模块可使防汛防旱决策会商人员准确了解各重要控制站水雨情信息情况，实现对水雨情实时查询、对比分析等功能。水雨情实时信息查询功能支持全省水情分布情况的查询与展现，通过行政区域、流域等条件对显示结果进行控制，并在GIS 地图上对结果进行实时展现，通过地图点选功能可在地图上定位及查询各个测站的详细水雨情信息。水雨情信息模块业务流程图如图 2 所示。

表 1 系统功能模块

图 2 水雨情信息模块业务流程图

4.2 水利工程信息模块

水利工程信息模块可使防汛防旱决策会商人员准确了解各工程基本情况，实现对河流、水闸、水库等 22 类工程的基本信息查询。

水利工程信息查询支持全省水利工程基本信息的查询与展现，通过行政区划、工程等级/等别等条件对显示结果进行控制，并在 GIS 地图上对结果进行实时展现，通过地图点选功能可在地图上定位及查询各个工程的详细信息。水利工程信息模块业务流程图如图 3 所示。

图 3 水利工程信息模块业务流程图

4.3 实时工险情信息模块

实时工险情信息模块可使防汛防旱决策会商人员准确了解实时工程运行情况、工程实时险情信息和防汛抢险动态信息。

实时工险情信息查询支持全省水利工程实时运行工况、实时险情和防汛动态信息的查询与展现，可综合多种条件进行查询，并在 GIS 地图上对结果进行实时展现，通过地图点选功能可在地图上定位及查询详细信息，使用户更加清晰、直观、详细地了解当前的实时工险情情况。

实时工险情信息模块业务流程图如图 4 所示。

4.4 灾情信息模块

灾情信息包括洪涝与干旱灾情信息查询。提供各地市实时、月、年旱情和涝情信息查询，按市分类，统计旱灾面积、受灾人口、经济损失等情况。涝情信息包括涝灾面积、受灾人口、转移人口、经济损失等。灾情信息模块业务流程图如图 5 所示。

4.5 气象信息模块

对气象台发布的卫星云图图像进行展示；天气预报提供长期、中期和当日预报的查询；天气形势为气象部门提供每日 5 时和 17 时的常规天气资料的展现；24 h 降雨为气象部门提供 24 h 降雨资料的展现。气象信息模块业务流程图如图 6 所示。

图 4 实时工险情信息模块业务流程图

图 5 灾情信息模块业务流程图

4.6 防汛物资信息模块

防汛物资信息主要是查询省级、市级防汛物资储备情况的统计结果。根据输入的查询条件，及时访问防汛物资数据库，将查询结果在 GIS 地图上展示出来，同时生成查询结果的列表，支持多条件综合查询。

4.7 防汛组织信息模块

图 6 气象信息模块业务流程图

主要实现指挥机构、流域工程负责人、抢险队伍、防汛责任状的查询和展现。输入查询条件，及时获取防汛组织的相关信息，在 GIS 地图上展现出来，方便及时调度指挥。

5 结语

防汛防旱会商系统应用软件是一个复杂的软件系统，采用 iBatis SqlMap 框架、Web Service 和ArcGIS 等开发技术与工具软件提供完整解决方案，提高防汛决策支持和应急能力。

防汛防旱会商系统实现了灵活的系统中间层，在减少系统修改量的前提下可以对系统进行各平台间的插入与移植，在此基础上进行扩展，增加软件代码的重用性，减少开发成本，提高工作效率。

防汛防旱会商系统已于 2014 年汛期投入使用，实践表明，会商系统为防洪调度提供辅助决策支持，实现对水情、雨情、气象、卫星云图等实时汛情信息的条件查询，结果可视化，多媒体表达，完善应急预案和规则库的管理，为领导对防洪决策提供辅助支持，提高了防汛防旱工作效率，取得了很大的社会经济效益。

防汛防旱会商系统目前存在以下未解决的问题：1）如何提高系统的容错性。由于系统接收水雨情数据时，为了保证系统运行的延续性，仅仅是接收数据而未对数据进行有效性甄别，因此当出现虚假或错误数据时，系统仍然会进行计算而未对错误数据进行排除；2）如何处理大批量数据。由于实时工情对各类水利工程实时地不断地进行数据更新，庞大的数据量不但影响系统的运行速度，同时对数据的保存也提出了挑战。

在今后的研究工作中，将把重点放在提高系统运行速度，以及在保证系统正常运作情况下，提高对数据的鉴别能力，进一步加强系统的可靠性。

[1] 王绍勤，宋炜，刘烨. 某省防汛防旱指挥系统建设的现状和分析[J]. 智能建筑与城市信息，2014 (12): 76-77.

[2] 崔妍卿，杨德华. Web Services 与传统 Web 应用[J]. 微计算机应用，2005, 26 (1): 20-25.

[3] 焦洪智，陈定方. 基于 Web Services 的松耦合系统的研究与应用[J]. 湖北工业大学学报，2006, 21 (3): 21-26.

[4] 黄沛. 基于 B/S 体系结构以及 ActiveX 技术的计算机应用系统开发[J]. 技术与市场，2008 (3): 41-43.

[5] Kraak M J. The Role of the Map in a Web-GIS Environment [J]. Journal of Geographical Systems, 2004, 6 (2): 83-93.

[6] 金涛，郑树泉，李名敏，等. 企业架构驱动的 IT 规划方法研究[J]. 计算机应用与软件，2009 (12): 164-166.

Design and Implementation of Flood Control and Drought Relief Consultation System in Jiangsu Province

LI Chunhua1, WANG Shaoqin1, SONG Wei1, LIU Ye1, QI Rongzhi2, HUANG Tiantian2

(1. Office of Flood and Drought Prevention Headquarters of Jiangsu Province, Nanjing 210029, China；2. College of Computer and Information, Hohai University, Nanjing 211100, China)

The flood and drought control consultation system is an important part of flood and drought control command system of Jiangsu province. Considering the business requirements of the flood and drought control, the existed system is integrated to improve work efficiency and realize resources sharing. The system is based on the water and rainfall regime information, water conservancy engineering information and real-time risk information functional modules. The existed resources of various application systems and data resources are integrated to build a unified platform for the flood and business application support. It is a solution that provides a loosely-coupled service for resources sharing and application. Finally, all kinds of information are displayed and applied on a data center, a support platform and a GIS map.

flood and drought control; consultation system; GIS

TV87

A

1674-9405(2015)03-0050-06

2015-03-12

中央高校基本科研业务费 (2612010B06914)

李春华（1969－），男，江苏通州人，高级工程师，研究方向：防汛防旱。