劉 軍,李建勛,解建倉(cāng),佟 瑞

(西安理工大學(xué) 水利水電學(xué)院，陜西 西安 710048)

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·信息科學(xué)·

水利業(yè)務(wù)流程可視化及其在水資源配置中的應(yīng)用

劉 軍,李建勛,解建倉(cāng),佟 瑞

(西安理工大學(xué) 水利水電學(xué)院，陜西 西安 710048)

在分析水利業(yè)務(wù)流程需求的基礎(chǔ)上,采用組件技術(shù)、服務(wù)組合、工作流等技術(shù),給出一個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)流程可視化及組件化編排框架,并在水資源配置中加以應(yīng)用。在以知識(shí)圖為核心的業(yè)務(wù)邏輯描述中,建立知識(shí)可視化服務(wù)模式,通過業(yè)務(wù)組件化封裝和工作流方式的業(yè)務(wù)系統(tǒng)構(gòu)建,更加有效地表征業(yè)務(wù)活動(dòng)的相關(guān)信息,降低水利業(yè)務(wù)系統(tǒng)開發(fā)的復(fù)雜度,為其規(guī)范化建立和快速搭建提供基礎(chǔ)支撐。

業(yè)務(wù)流程;可視化;水資源配置

水利行業(yè)有其自身的特殊性與復(fù)雜性,涉及面寬,專業(yè)眾多。水利信息化的內(nèi)容十分廣泛,建設(shè)項(xiàng)目的專業(yè)性、技術(shù)性強(qiáng),常常需要專業(yè)性應(yīng)用軟件作為輔助工作,然而專業(yè)性應(yīng)用軟件的開發(fā)難度大、投入大、風(fēng)險(xiǎn)大、失敗率高,這就要求分析設(shè)計(jì)與開發(fā)人員必須懂得水利行業(yè)領(lǐng)域和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的大量知識(shí)。加之水利業(yè)務(wù)系統(tǒng)更新?lián)Q代快,業(yè)務(wù)流程復(fù)雜多變,特別是高精度系統(tǒng)模型則需要?jiǎng)討B(tài)參數(shù)率定,個(gè)性化特征強(qiáng)烈,應(yīng)用者經(jīng)常需要根據(jù)自身需要或設(shè)想來設(shè)定應(yīng)用的邏輯過程和算法模型,從而導(dǎo)致業(yè)務(wù)系統(tǒng)不能一成不變地遵循一種規(guī)則化的建設(shè)模式,水利行業(yè)需要一種靈活性和擴(kuò)展性較強(qiáng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)服務(wù)平臺(tái),在該平臺(tái)中重點(diǎn)提供簡(jiǎn)單易用的可視化開發(fā)和應(yīng)用模式,降低業(yè)務(wù)系統(tǒng)開發(fā)所需的知識(shí)門檻,實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的快速搭建和服務(wù)。然而在此方面的研究大多集中于行政審批、項(xiàng)目管理、工程設(shè)計(jì)等方向。如Porse[1]使用可視化網(wǎng)絡(luò)理論,分析水利基礎(chǔ)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的連通性和彈性,通過移除連接性部件評(píng)估了網(wǎng)絡(luò)退化對(duì)系統(tǒng)的影響,揭示了連通性、效率和中心管控之間的復(fù)雜關(guān)系,并在加州舊金山灣區(qū)子系統(tǒng)進(jìn)行了應(yīng)用。Yldlrlm[2]采用Multi-flowCAD開展了次干線管道的可視化設(shè)計(jì),探討了其計(jì)算方法、可視化模型及其實(shí)現(xiàn)方法,為進(jìn)行細(xì)粒度的水資源傳輸提供了一個(gè)可行方案。彭昌義[3]則結(jié)合水利水電工程造價(jià)及招標(biāo)管理的實(shí)際,歸納了系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程和信息流程,提出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架和功能模型?？紤]到水利工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)之間相互耦合,張照輝[4]把面向功能處理模式轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蛟O(shè)計(jì)流程的處理模式,建立了具備業(yè)務(wù)流程管理能力的系統(tǒng)體系。劉海瑞[5]則探討了水利國(guó)際合作業(yè)務(wù)、科技業(yè)務(wù)、技術(shù)監(jiān)督業(yè)務(wù)的流程梳理和表單格式,總結(jié)了目前水利部電子政務(wù)系統(tǒng)的總體架構(gòu),并建立了管理業(yè)務(wù)流程。在業(yè)務(wù)服務(wù)上,Villanueva[6]以智慧城市為應(yīng)用場(chǎng)景,運(yùn)用不同符號(hào)來標(biāo)識(shí)水量供給和水利灌溉等,為水利業(yè)務(wù)服務(wù)的可視化提供了部分解決方案。王慧敏[7]則提出了一種基于面向?qū)ο蠊ぷ髁骶W(wǎng)的樞紐抽水站業(yè)務(wù)過程模型,解決了狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖與語言的轉(zhuǎn)化問題。將工作流技術(shù)與水利網(wǎng)格作業(yè)注冊(cè)相結(jié)合,楊明祥[8]以水利行業(yè)對(duì)計(jì)算資源的需求為背景,闡述了可視化作業(yè)注冊(cè)組件的設(shè)計(jì)開發(fā)方法。丁建新[9]還結(jié)合水利統(tǒng)計(jì)工作的層次和環(huán)節(jié),對(duì)統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行了分析,提出了水利統(tǒng)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)框架及功能設(shè)計(jì)。另外,在系統(tǒng)軟件方面,Horsburgh[10]在開源ODM工具的支持下,還開發(fā)了Python腳本，提供了時(shí)序數(shù)據(jù)處理可視化方案,有效地解決了水質(zhì)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)、收集和后處理問題。

縱觀現(xiàn)有研究,在水文預(yù)報(bào)、水庫調(diào)度、水資源配置、應(yīng)急響應(yīng)等方面業(yè)務(wù)流程的探討十分匱乏,包括近年頒布的《水利信息化業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)方法通用指南》[11]也主要是對(duì)業(yè)務(wù)流程的業(yè)務(wù)調(diào)研、建模準(zhǔn)則、建模操作和模型評(píng)估進(jìn)行了規(guī)范,還未深入到靈活、可擴(kuò)展的業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)以及業(yè)務(wù)流程快速搭建方面。為此，文中在分析水利業(yè)務(wù)流程要求的基礎(chǔ)上,采用組件技術(shù)、服務(wù)組合、工作流等技術(shù),建立了一個(gè)業(yè)務(wù)流程可視化服務(wù)框架。

1 水利業(yè)務(wù)流程分析

在水利行業(yè)中,水利工程建設(shè)管理、水資源配置、水庫調(diào)度、水文預(yù)報(bào)等眾多工作均是業(yè)務(wù)流程的集合。業(yè)務(wù)流程賦予了水利信息化服務(wù)的邏輯過程和任務(wù)界定,人們通過業(yè)務(wù)流程的層次性，由上至下、由整體到部分、由宏觀到微觀、由抽象到具體等方面逐步剖析工作任務(wù)的邏輯關(guān)系。在當(dāng)前的水利信息化進(jìn)程中,各流域機(jī)構(gòu)和行政部門業(yè)已建立了多種具有業(yè)務(wù)流程管控能力的業(yè)務(wù)系統(tǒng),但隨著信息化技術(shù)的提高以及對(duì)更加直觀、具有豐富表現(xiàn)力的可視化系統(tǒng)的需求,水利行業(yè)迫切地需要一種能夠更加貼近決策者和管理者需求的業(yè)務(wù)流程可視化服務(wù)系統(tǒng),使決策層、管理者、使用者可以清晰地查看到系統(tǒng)所內(nèi)含的業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)流程,并可以融入個(gè)人知識(shí)進(jìn)行修改、完善。其主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面:

1)業(yè)務(wù)流程可視化程度不足:眾多水利信息系統(tǒng)將業(yè)務(wù)流程內(nèi)嵌在系統(tǒng)內(nèi)部,并不開放,水利數(shù)據(jù)在業(yè)務(wù)系統(tǒng)處理方案中的各個(gè)活動(dòng)均被整合在模塊化結(jié)構(gòu)或者面向?qū)ο蟮念愔?且作為一種非可視化算法附著于水利系統(tǒng)而存在,單個(gè)的業(yè)務(wù)活動(dòng)并不具有可視化能力,用戶可查看的是水利系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果,而無法觀察各活動(dòng)的狀態(tài)特征,特別是活動(dòng)臨時(shí)信息，在一次使用后即刻拋棄,破壞了對(duì)系統(tǒng)結(jié)果的可追溯性。

2)業(yè)務(wù)流程難以擴(kuò)展和完善:由于構(gòu)成業(yè)務(wù)流程的活動(dòng)被內(nèi)嵌在系統(tǒng)中,因此所建設(shè)的業(yè)務(wù)流程則被固化,難以從水利系統(tǒng)軟件中剝離,有的水利系統(tǒng)只能采用插件的方案來提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性,但這種擴(kuò)展性還不夠靈活,難以改變業(yè)務(wù)流程的方向,尤其是在算法更換、邏輯變化、參數(shù)調(diào)整等狀況出現(xiàn)時(shí),則不能通過靈活的更換或完善業(yè)務(wù)流程中的活動(dòng)，來響應(yīng)這些需求的變化,從而導(dǎo)致系統(tǒng)服務(wù)的僵硬,無法跟隨技術(shù)更新和業(yè)務(wù)應(yīng)用需求的提升,難以為決策服務(wù)提供深入的支持。

3)業(yè)務(wù)流程中的各個(gè)活動(dòng)難以共享:大多數(shù)水利業(yè)務(wù)系統(tǒng)均面向特定的工作需求,各自為政,獨(dú)立完成一個(gè)特定的信息處理任務(wù),每個(gè)活動(dòng)在系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)時(shí)雖然采用相對(duì)獨(dú)立的建設(shè)思路,但在水利系統(tǒng)完成后則被緊緊聚合在一起,無法從系統(tǒng)中拆分,從而具有共性的活動(dòng)不能夠共享,也無法被其他水利系統(tǒng)或平臺(tái)加以重用。

2 業(yè)務(wù)流程組件化及編排

為了在業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行期能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)務(wù)活動(dòng)狀態(tài)的可視化,將業(yè)務(wù)活動(dòng)以組件為單元進(jìn)行封裝形成業(yè)務(wù)組件。業(yè)務(wù)組件可以是簡(jiǎn)單的算法過程,也可以是提供決策支持服務(wù)的數(shù)據(jù)挖掘、人工智能、優(yōu)化算法等方面的處理模塊。在組件封裝過程中將可視化元素置入到用于描述業(yè)務(wù)活動(dòng)的組件中,建立業(yè)務(wù)組件的可視化表示圖元,每個(gè)業(yè)務(wù)組件以一個(gè)形象的可視化圖像來描述,各業(yè)務(wù)組件擁有輸入和輸出屬性,并對(duì)輸入輸出的數(shù)據(jù)信息資源加以分類,每種類型均單獨(dú)制作表現(xiàn)組件來完成其信息內(nèi)容的展示。然后給業(yè)務(wù)流程中的各業(yè)務(wù)組件建立事件監(jiān)聽機(jī)制,接收來自交互式操作的事件源,在部署時(shí)將業(yè)務(wù)組件的事件處理機(jī)制與表現(xiàn)組件相連接,從而使得在業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行期對(duì)業(yè)務(wù)組件的事件操作即可觸發(fā)展示組件的調(diào)用,通過展示組件來查看業(yè)務(wù)互動(dòng)的相關(guān)信息。其次對(duì)各業(yè)務(wù)組件建立狀態(tài)表,將業(yè)務(wù)組件運(yùn)行期的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)、所使用的計(jì)算節(jié)點(diǎn)、運(yùn)算程度等狀態(tài)信息加以存儲(chǔ),通過狀態(tài)列表方式便于用戶在業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行過程中查看。最后將業(yè)務(wù)組件運(yùn)行的歷史記錄以日志方式存儲(chǔ),按用戶定制要求定時(shí)或定期性規(guī)范化管理,為各業(yè)務(wù)組件所采用的輸入、輸出和運(yùn)行期的狀態(tài)信息提供查詢環(huán)境和可追溯方案,一方面使得業(yè)務(wù)用戶可以追溯系統(tǒng)結(jié)果的計(jì)算流程與來源,另一方面在保存系統(tǒng)處理或運(yùn)算成果的同時(shí)保存了業(yè)務(wù)流程信息,實(shí)現(xiàn)了處理模式經(jīng)驗(yàn)的積累。

基于業(yè)務(wù)組件,業(yè)務(wù)系統(tǒng)的開發(fā)采用圖形化編程方式,把復(fù)雜、繁瑣、費(fèi)時(shí)的語言編程簡(jiǎn)化成菜單或圖標(biāo)提示的模式,通過選擇帶有可視化描述特征的組件,并用線條把各種業(yè)務(wù)組件連接起來,如圖1所示,建立工作流程,形成業(yè)務(wù)服務(wù),以更加直觀的方法可以降低大量系統(tǒng)開發(fā)時(shí)間。更重要的是圖形化的程序邏輯更符合人們以往的工作習(xí)慣,清晰易懂,并對(duì)于開發(fā)過程中的質(zhì)量控制以及技術(shù)檔案的管理,特別是業(yè)務(wù)人員的個(gè)性化定制和二次開發(fā)都有很大幫助,可快速應(yīng)對(duì)決策需求的變更,具有良好的可擴(kuò)展性。在實(shí)現(xiàn)上,圖形化編程方式采用可視化的邏輯圖來組織內(nèi)部的計(jì)算任務(wù)和業(yè)務(wù)編排[12],將業(yè)務(wù)進(jìn)行封裝,構(gòu)建具有標(biāo)準(zhǔn)交互接口和獨(dú)立算法核心的業(yè)務(wù)組件,把服務(wù)組合框架引入到應(yīng)用框架中,通過業(yè)務(wù)編排形成與服務(wù)對(duì)應(yīng)的作業(yè)模型,以數(shù)據(jù)流作為水利業(yè)務(wù)的編程方式,程序框圖中節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)流向決定了程序的執(zhí)行順序(圖標(biāo)表示任務(wù),連線表示數(shù)據(jù)流向,產(chǎn)生的程序?yàn)榭驁D形式),以混搭方式建立一個(gè)可編輯、可重用、機(jī)制靈活的業(yè)務(wù)服務(wù)環(huán)境,從而形成一種以專業(yè)主題為特色、以個(gè)性化服務(wù)為特征，可編輯、可重用、機(jī)制靈活的業(yè)務(wù)服務(wù)環(huán)境,一個(gè)按需構(gòu)建的空間信息服務(wù)平臺(tái),進(jìn)而合理化部署業(yè)務(wù)應(yīng)用,便于業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)調(diào)度方案的實(shí)現(xiàn),也有利于展開水利業(yè)務(wù)應(yīng)用的細(xì)化研究和分層研究。

圖1 業(yè)務(wù)組件編排示意圖Fig.1 Arrangement of business components

3 知識(shí)可視化服務(wù)模式

為了提高業(yè)務(wù)流程的可擴(kuò)充和表述能力,在引入服務(wù)組合思想的基礎(chǔ)上[13],采用工作流方式,以數(shù)據(jù)流作為銜接各個(gè)業(yè)務(wù)組件的重要環(huán)節(jié),規(guī)范化輸入/輸出格式,實(shí)現(xiàn)上級(jí)業(yè)務(wù)組件的輸出流與下級(jí)業(yè)務(wù)組件的輸入流的對(duì)接,以數(shù)據(jù)流模式完成業(yè)務(wù)組件之間的數(shù)據(jù)信息交換,通過業(yè)務(wù)組件內(nèi)部的算法來處理數(shù)據(jù)信息。最終服務(wù)組合編排完成的業(yè)務(wù)流程將以一個(gè)圖的方式體現(xiàn),稱之為知識(shí)圖，其定義如圖2所示。

圖2 知識(shí)圖定義Fig.2 The definition of knowledge map

采用XML方式對(duì)知識(shí)圖要素加以保存,并重點(diǎn)將數(shù)據(jù)的流向、組件信息、展示方案等內(nèi)容分塊單獨(dú)詳細(xì)描述,完成文件信息向知識(shí)圖的解析,使得用戶可以根據(jù)XML重現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的工作流程,便于通過更換、修改知識(shí)圖中業(yè)務(wù)組件來實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的變更和完善。并且由于用戶或?qū)＜腋鶕?jù)個(gè)人需要或自身掌握的專業(yè)技能所建立業(yè)務(wù)流程具有一定的經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)和知識(shí)特色,因而知識(shí)圖的文件存儲(chǔ)方式也使得這種知識(shí)得以保存,進(jìn)而提供決策支持服務(wù)。隨著業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)量的增多,知識(shí)圖將逐步以可反向解析的文件方式積累,也可以依靠業(yè)務(wù)組件的修改、更換使得業(yè)務(wù)系統(tǒng)得以完善,從而在提高系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性的同時(shí),為水利業(yè)務(wù)服務(wù)積累大量業(yè)務(wù)知識(shí)。與此同時(shí),知識(shí)圖中的業(yè)務(wù)組件還具有可視化特征,為用戶提供了多樣性的業(yè)務(wù)活動(dòng)狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)流信息的展示方案,實(shí)現(xiàn)了知識(shí)內(nèi)容的可視化和知識(shí)產(chǎn)生過程的可視化,豐富了決策成果的直觀表現(xiàn)。

4 配水業(yè)務(wù)綜合集成開發(fā)

在綜合集成環(huán)境[14-15]的支撐下,配水業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)則采用“分散開發(fā),集中搭建”模式,在硬件采集系統(tǒng)及通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基礎(chǔ)上,通過數(shù)據(jù)集成和云計(jì)算屏蔽物理層的異構(gòu)性和分散性,實(shí)現(xiàn)信息的按邏輯映射和集成化安全處理,并在建設(shè)展示環(huán)境和分析計(jì)算環(huán)境的同時(shí),提供對(duì)組件技術(shù)、知識(shí)圖技術(shù)、可視化技術(shù)的可信服務(wù)支撐,形成對(duì)業(yè)務(wù)服務(wù)的解決方案,實(shí)現(xiàn)資源共享服務(wù)、動(dòng)態(tài)配置服務(wù)、協(xié)同分布式服務(wù)和集成決策服務(wù),進(jìn)而將水利業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)問題轉(zhuǎn)化為綜合集成環(huán)境下的業(yè)務(wù)組件開發(fā)和應(yīng)用系統(tǒng)搭建問題,使得含有嚴(yán)格管理制度和紅線約束的業(yè)務(wù)系統(tǒng)開發(fā)只需要實(shí)現(xiàn)服務(wù)的展現(xiàn),而不必去實(shí)現(xiàn)具體的業(yè)務(wù),更不用去關(guān)心數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及其存儲(chǔ)位置。進(jìn)而在配水業(yè)務(wù)系統(tǒng)的開發(fā)過程中,通過水資源業(yè)務(wù)需求主題化,逐步建立最嚴(yán)格的水資源管理主題庫;按照服務(wù)組合思想,實(shí)施業(yè)務(wù)流程和行為操作的組件化,逐步建立業(yè)務(wù)組件庫;以主題應(yīng)用模式為基礎(chǔ),將業(yè)務(wù)邏輯、流程、組織知識(shí)圖化,逐步完善知識(shí)圖庫。在流程管理中,逐步實(shí)現(xiàn)制度標(biāo)準(zhǔn)化、知識(shí)化,從而形成基于組件、知識(shí)圖、主題、可視化的綜合集成服務(wù)模式。在該模式中,業(yè)務(wù)系統(tǒng)開發(fā)的核心將是面向服務(wù),由組件、知識(shí)圖、主題快速組織和搭建應(yīng)用(而不是重新開發(fā)應(yīng)用),開發(fā)過程如圖3所示,從而在更高層面、更大力度上實(shí)現(xiàn)知識(shí)的積累與重用,促進(jìn)配水知識(shí)的管理、存貯、組織和使用,進(jìn)而構(gòu)建出具有較強(qiáng)的自主性、靈活性的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。

經(jīng)過長(zhǎng)期的積累,知識(shí)圖和業(yè)務(wù)組件將形成一個(gè)可共享、可重用的業(yè)務(wù)資源庫,分別稱之為知識(shí)庫和組件庫,同時(shí)把應(yīng)用于同類工作任務(wù)的知識(shí)圖進(jìn)行聚集,形成特定應(yīng)用服務(wù)的主題庫,諸如:預(yù)報(bào)主題、調(diào)度主題、配置主題等,在大多數(shù)應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)時(shí),通過組件庫、知識(shí)庫、主題庫的共享,用戶可直接通過主題庫獲得一個(gè)特定知識(shí)圖的復(fù)制品,即可形成業(yè)務(wù)系統(tǒng),而不需要自主開發(fā)或者依靠業(yè)務(wù)組件來搭建,從而大大降低低層次業(yè)務(wù)系統(tǒng)的重復(fù)建設(shè)。

5 水資源配置應(yīng)用實(shí)例

柞水縣地處西安以南,商州以西,總面積2 366.0km2,年均降雨量742.0mm?！笆濉睍r(shí)期是柞水縣經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要轉(zhuǎn)型期,隨著“推進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化、加快工業(yè)化步伐、加快服務(wù)業(yè)發(fā)展、做大做強(qiáng)旅游業(yè)、加大招商引資力度、優(yōu)化發(fā)展環(huán)境、壯大勞務(wù)經(jīng)濟(jì)、推進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)”工作的推進(jìn),如何合理地利用現(xiàn)有的水資源,為經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù),則成為柞水縣一個(gè)重要的研究課題。

為了提高配水結(jié)果的可操作性、直觀性,我們使用知識(shí)圖來刻畫配水過程,建立可嵌套式的計(jì)算單元,通過算法組件和可視化圖元為基本要素的系統(tǒng)概化圖，建立水量傳輸關(guān)系脈絡(luò),表述供水源、用水戶和水利工程之間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系,給出供、用、耗、排相關(guān)的路線描述,最終形成縣、村兩級(jí)嵌套式水資源系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)概化圖,如圖4所示,利用3S信息集成技術(shù),對(duì)水源、水庫、引水渠道、測(cè)站、調(diào)水線路、輸水管道、重要用水戶、污水處理設(shè)施進(jìn)行可視化圖標(biāo)標(biāo)示,將供水源、調(diào)水設(shè)施、用水戶更緊密地聯(lián)系起來,為供水水源優(yōu)化調(diào)度提供高效的信息支持,并在圖中重點(diǎn)針對(duì)水庫、引水工程、污水處理廠、輸水管線、用水戶等建立動(dòng)態(tài)信息更新機(jī)制,有效地概化柞水縣水資源配置的相關(guān)信息資源,以便對(duì)水資源進(jìn)行有效、合理的調(diào)配。

圖3 基于綜合集成業(yè)務(wù)系統(tǒng)開發(fā)過程Fig.3 The developing process of business system based on meta synthesis

圖4 柞水縣水資源概化圖Fig.4 Generalized figure of water resource for Zhashui County

在完成系統(tǒng)概化之后,根據(jù)業(yè)務(wù)需要,建立20個(gè)類別的水資源配置組件,如表1所示?；跇I(yè)務(wù)組件,在水量平衡框架下,分別建立需水分析和供水分析業(yè)務(wù)流程,形成以調(diào)整柞水縣產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為動(dòng)力系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù),推進(jìn)節(jié)水措施的實(shí)施和水資源的再利用;在供水方面則通過動(dòng)力系統(tǒng)的平衡點(diǎn)來解決各企事業(yè)機(jī)構(gòu)的用水沖突,借助水利工程的調(diào)節(jié)能力來優(yōu)化水資源的時(shí)空布局。并分別建立控制水量分配、工程調(diào)度、水權(quán)轉(zhuǎn)換的業(yè)務(wù)流程,輔助水資源配置決策,把動(dòng)力學(xué)供、配水模型以知識(shí)圖的形式展現(xiàn)出來,用來檢測(cè)供、配水過程。在業(yè)務(wù)流程中,嵌入“3條紅線”的考核,如圖5所示,針對(duì)不同的供水水源設(shè)定不同的用戶需水比例,同時(shí)確定水源應(yīng)供水總量和應(yīng)供各村鎮(zhèn)水量的最低限值,根據(jù)輸水工程與用戶之間的供需狀況,探討城鄉(xiāng)區(qū)域內(nèi)水資源的時(shí)空分布不均勻性和水資源開發(fā)利用不平衡性對(duì)供需問題的影響,揭示水資源供需之間的矛盾，把復(fù)雜的供求關(guān)系進(jìn)行更加精細(xì)地預(yù)測(cè),根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)臨界值，計(jì)算各方案相對(duì)于評(píng)價(jià)總目標(biāo)的評(píng)價(jià)等級(jí),反映調(diào)度方案優(yōu)劣程度,使決策者便捷地掌握決策條件變化對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的改變情況,為水源調(diào)度方案評(píng)估和預(yù)警、應(yīng)急處理等工作提供輔助。

表1 業(yè)務(wù)組件庫中的水資源配置組件分類

Tab.1 The category of water resource allocation components in business component database

序號(hào)組件分類序號(hào)組件分類1用水戶基本信息服務(wù)組件2污水處理廠基本信息服務(wù)組件3供水管道基本信息服務(wù)組件4排水管道基本信息服務(wù)組件5用水戶總量控制指標(biāo)組件6用水效率控制指標(biāo)組件7納污控制指標(biāo)組件8來水預(yù)測(cè)組件開發(fā)組件9工業(yè)用水戶需水預(yù)測(cè)組件10農(nóng)村生活用水戶需水預(yù)測(cè)組件11城鎮(zhèn)生活及公共用水戶需水預(yù)測(cè)組件12農(nóng)林牧漁用水戶需水預(yù)測(cè)組件13用水定額組件14水庫水源供水信息組件15引水工程供水信息組件16水井水源供水信息組件17水資源優(yōu)化配置組件18水資源供需平衡計(jì)算組件19配置方案評(píng)價(jià)組件20區(qū)域用水結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)組件

圖5 兩河鄉(xiāng)供、需、耗、排水信息狀況及3條紅線考核Fig.5 The condition of supply, demand, consumption, drainage and three red evaluation lines of two river township

6 結(jié) 論

為了解決水利軟件系統(tǒng)中靈活化的業(yè)務(wù)服務(wù)問題,文中結(jié)合服務(wù)組合理論,采用組件化封裝思想,給出了一個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)流程可視化及組件化編排的方案,在以知識(shí)圖為核心的業(yè)務(wù)邏輯描述中,建立了知識(shí)可視化服務(wù)模式,通過業(yè)務(wù)組件化封裝和工作流方式的業(yè)務(wù)系統(tǒng)構(gòu)建,更加有效地表征了業(yè)務(wù)活動(dòng)的相關(guān)信息,降低了系統(tǒng)開發(fā)的復(fù)雜度,為業(yè)務(wù)系統(tǒng)的規(guī)范化建立和快速搭建提供了基礎(chǔ)支撐,方便人們對(duì)系統(tǒng)處理結(jié)果的分析和鑒定。目前文中所提出的水利業(yè)務(wù)流程可視化方法及其思想已經(jīng)成功地運(yùn)用到國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目陜西省技術(shù)方案中,并已投入使用,提供了一個(gè)豐富的水利業(yè)務(wù)展示平臺(tái),并支持了業(yè)務(wù)系統(tǒng)的快速可視化開發(fā),為建立具備“散搭”能力的水利信息化系統(tǒng)提供了一個(gè)可借鑒經(jīng)驗(yàn)。下一步的工作任務(wù)是:①集成數(shù)據(jù)資源、模型構(gòu)建、組件封裝、流程建立、知識(shí)圖繪制、應(yīng)用服務(wù)等功能,建立一體化的業(yè)務(wù)流程搭建環(huán)境,并將其應(yīng)用在水文預(yù)報(bào)、水庫調(diào)度、防汛管理等方向;②分析系統(tǒng)運(yùn)行過程中組件的粒度大小問題,形成以操作人員開發(fā)能力和系統(tǒng)靈活性、穩(wěn)健性為核心的粒度確定方法。

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(編 輯 李 靜)

Visualization of water business process and its application in water resources allocation

LIU Jun, LI Jianxun, XIE Jiancang, TONG Rui

(Institute of Water Resources and Hydro-electric Engineering, Xi′an University of Technology, Xi′an 710048， China)

Based on the analysis of the hydraulic business process demand, a framework of business process visualization and componentization orchestration is put forward by using component, service combination and workflow technology, then the framework is used in water resources allocation. In the description of business logic with knowledge graphs as the core, a visual service pattern of knowledge is built, which describes relevant information of business activity more efficiently by business component encapsulation and business system structure used workflow, reduces the complexity of hydraulic business system development, and provides a foundation for establishing business system standard and rapidly.

business process; visualization; water resources allocation

2016-09-05

“十二五”國(guó)家水體污染控制與治理重大專項(xiàng)課題基金資助項(xiàng)目(2012ZX07201-006); 陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃基金資助項(xiàng)目(2014JM9365, 2015JM5198);陜西省教育廳專項(xiàng)科研計(jì)劃基金資助項(xiàng)目(16JK1569)

劉軍，男，博士生，從事區(qū)域經(jīng)濟(jì)與水資源管理研究。

TP311

A

10.16152/j.cnki.xdxbzr.2016-06-007