浅析北京市基层水务信息管理系统架构与设计

税朋勃，牛鑫艳，张文升，景 佳

（1.北京市郊区水务事务中心，100195，北京；2.北京清流技术股份有限公司，100073，北京）

北京市郊区经济社会快速发展，人民群众对美好生活的需求日益增长，也对郊区水务管理和服务提出了更高要求，主要体现为服务需求不断增长、服务领域不断延伸、服务标准不断提高、服务对象不断拓展等，推动着郊区水务事业快速发展。近几年，北京市针对村镇供水、农业节水、郊区水环境等不同业务管理需求，应用现代信息技术，陆续建设了水务站信息管理系统、北京旱情监测系统、郊区水环境管理系统等业务管理系统，一定程度上提高了水利业务管理的自动化和信息化水平，在郊区水务的管理和决策中发挥了重要作用。

但随着郊区水务建设不断发展、管理需求不断增长以及基础信息不断更新，现有系统已经不能适应现阶段郊区水务建设与管理需求，主要体现在：①各业务系统分步建设，建设标准不一，导致数据和信息共享困难，形成“信息孤岛”；②地图管理、专业分析等业务应用功能有待扩展和增强；③大数据、云管理等新技术尚未得到应用；④原有业务系统的使用对象和服务群体有限，与现阶段郊区水务发展涉及的用户范围不适应。为此，需要开发建设郊区水务综合管理平台，整合村镇供水、农业节水、乡村水环境等数据资源和业务应用功能，充分发挥信息管理系统在郊区水务业务管理中的作用，为郊区经济社会可持续发展提供强有力的水务基础支撑。

一、系统总体架构

北京市郊区水务综合管理平台建设内容包括信息平台“北京市基层水务信息管理系统”及“郊区水务信息发布系统”建设，系统采用符合SOA体系架构及当前业界主流的.Net语言进行开发，利用B/S结构，遵循相关安全保障体系和标准规范，在虚拟化服务的支撑下，按照基础设施层、数据资源层、应用支撑层、业务应用层与用户层等5层体系结构进行设计。系统技术框架如图1所示。

1.基础设施层

基础设施层是利用现有部分服务器及网络设备及项目采购设备，搭建虚拟化云服务平台，核心建设IaaS（虚拟化计算基础架构平台），包括底层物理资源、虚拟资源以及虚拟化管理平台。物理资源包括服务器、存储设备、网络设备等；虚拟资源包括服务器虚拟化、存储虚拟化及网络虚拟化；虚拟化管理平台上提供基于数据中心的虚拟数据中心池的虚拟化资源池管理服务和平台管理服务。利用虚拟化计算基础架构平台为郊区水务提供优质的底层服务，并能够满足上层平台的设计需求，起到支撑上层“智慧”的基础性作用。

图1 系统技术框架图

2.数据资源层

数据资源层是系统信息汇集的目的地，是数据存储与管理的基础。数据管理内容包括村镇供水数据库、基层水务数据库、农业节水数据库、水环境数据库、空间库、基础库等。

3.应用支撑层

应用支撑层是向上开放标准的访问接口，组织形成服务平台，对业务应用提供通用的支撑服务，包括运行管理服务、地理信息服务、消息管理服务、数据交换服务、身份认证服务、访问控制服务等。

4.业务应用层

业务应用层在支撑平台架构上，根据业务处理需要对应用支撑平台请求各种服务，完成业务处理功能。采取报表、图表、GIS分析与打印输出等多种展现形式为用户提供服务。应用层主要包括北京市基层水务信息管理系统及郊区水务信息发布系统，前者通过对原有系统资源、数据资源进行整合，提供村镇供水、基层水务、农业节水、水环境等4部分业务应用，后者作为基层水务管理的交流平台，发布郊区水务管理相关的通知公告、行业动态等。

5.用户层

用户层包括市水务局用户、郊区水务中心用户、各区水务局用户、系统管理员等4个类目，针对不同用户的需求定制相应的功能。

二、数据库设计

信息资源整合是数据共享的基础，是将分散在各个科室的信息资源基础数据提取出来进行转换、存储，形成一个全局、透明、标准化的信息资源库。它不是简单地把多个信息采集系统采用链接模式进行界面和功能的汇集，而是采用提取各信息采集系统原始数据的模式，实现真正意义上的信息资源整合集成。在历史数据迁移过程中应根据实际情况建立数据整合规范，并且要求在后续的整合过程中严格遵守。

系统构建郊区水务综合数据库，包括村镇供水数据库、农业节水数据库、水利工程设施数据库、水务管理数据库、社会经济数据库、空间数据库、文本库、基础库等8个数据库（如图2）。基本原则是将现有8个系统数据库基本信息表、统计信息表、空间信息经过标准化处理后纳入综合数据库相应的专题数据库，动态信息表和实时信息表在原数据库中保留，通过数据交换软件进行数据同步。在数据资源整合中最主要的是历史数据迁移及地理信息的整合。

图2 系统数据库设计

三、系统主要功能设计

将北京市村镇供水管理信息系统、旱情管理系统等8个系统的部分功能通过功能集成、界面集成等方式整合到基层水务信息管理系统相关的子系统中。基于郊区水务综合数据库，新建功能模块，补充完善村镇供水、农业节水、郊区水环境、水务管理专题等功能。

1.功能模块划分

针对郊区水务业务分块，基层水务管理系统划分为村镇供水、水利工程、农业节水、基层水务等4个子系统及综合分析、文本信息管理共6个功能模块，各子系统为相对应的业务管理人员提供数据管理、专业分析、地图管理和输出等应用服务，实现跨业务、跨部门的综合分析。

2.系统主要功能设计

基层水务管理信息系统主要包括：综合查询、GIS展示、信息联查、统计分析等共76个功能模块，在原有业务管理系统的基础上，增加了新的业务功能，如水质分析、管水员考试抽查系统等。

（1）综合分析

依托GIS平台，实现村镇供水、农业节水、基层水务、水环境相关信息的空间展示与查询，完成相应的统计分析。综合分析一是对郊区水务管理的静态信息、动态信息进行汇总和展示，以了解郊区水务管理概况；二是将郊区水务中心相关业务进行串联，便于实现跨业务、跨科室的信息查询；三是在郊区水务管理的大数据基础上提供决策分析服务。

（2）GIS 地图管理

系统利用北京市水务局水基础平台现有服务，采用联合方式，由市水务局信息中心统一提供基础图层、专题图层及其属性信息服务。郊区水务中心特有的专题图层在新建后与水基础平台空间数据服务叠加应用。

通过GIS地图管理功能，能够实现村镇供水厂（站）、水务站、农民用水者协会等地图的放大、缩小、图层控制、测距等基本功能，可以进行区定位、边界渲染、点选、框选、查询、实时数据分析、水质超标分析等功能。在GIS图上任意选中某一范围，展示该范围内的空间信息，并实现不同业务间的信息串联。在GIS图上对周边相关属性进行高亮显示，并通过数据表的形式进行展示，如可通过信息串联查看村镇供水厂（站）特定范围内的水利工程、水务站以及周边村庄，点击其中某个属性查看其基本信息及动态信息。

（3）数据管理

对村属性数据、村镇集中供水厂（站）数据、农业节水数据、水利工程及社会经济静态数据和在线监测动态数据进行管理，实现增加、删除、修改以及详细信息的查看及筛选查询、报表生成、输出打印功能。对郊区村镇供水工程信息进行管理，并以此为基础实现供水工程、供水规模的统计分析。

（4）用户界面定制

系统可根据不同用户的业务应用需求，定制不同的功能菜单，设置个性化桌面主题及分类导航，实现为不同用户定制不同的业务应用平台。

（5）专业分析

①土壤墒情分析及等值线面绘制

系统对原有旱情系统功能进行整合，实现墒情监测站点分布查询、自动监测数据查询，提供监测站单站分析、多站对比分析、墒情等值（线）面生成以及旱情简报的自动生成等，并为实现及时发现自动监测数据上报异常，提供异常数据及时发现、快速分析等功能。

②基层水务信息汇总分析

为加强基础水务的信息化管理和高效分析，系统涵盖了水务站、农民用水者协会、村分会、管水员信息的汇总分析功能，实现了水务信息的分级统计，达到了基层水务信息的层级化管理。同时为规范管水员考试，由系统对各类选择题、判断题等题型进行管理，构建抽题系统，随机形成管水员考试试卷。

③村镇供水水质分析

系统在整合原有监测数据异常告警的基础上，增加了水质分析功能，提供按行政区、按时间进行水质合格率统计和水质超标分析。同时为便于及时了解村镇集中供水厂（站）的检测结果，检测指标的模板增加了自定义设置、数据导入等，提供检测查询、模板生成、数据导入等功能。

④水利工程信息统计分析

系统在原郊区水环境系统中提取水利工程重点关注的业务信息，与水务普查信息进行数据融合，并进行功能扩展。实现了水利工程信息的汇总分析，可追溯某一具体水利工程属性信息进行查看。

四、结 语

针对郊区村镇供水、农业节水、水利工程和基层水务管理的各方面需求，通过基层水务信息管理系统架构和设计，解决了郊区水务中心信息化存在的信息孤岛、业务分割、设施分散、安全等问题，实现了数据管理、GIS查询、专业分析等功能，将有力促进郊区水务业务管理提升和水务信息化的健康发展。 ■

参考文献：

[1]北京市水务局.北京市“十二五”郊区水务发展规划[R].2011.

[2]程晓冰，石玉波，蒋云钟.国家水资源管理系统建设总体构架[J].中国水利，2008（19）.

[3]朱永琪，邢波.威海市水利信息资源的集成整合与共享[J].山东水资源，2009（Z1）.

[4]唐波，张敏，陈锋.通过移动端系统整合水利信息化系统的探索[J].江苏水利，2014（1）.