王 培

(江蘇省水文水資源勘測局， 江蘇 南京 210029)

2011年，江蘇省水文局在省級報汛站改擴(kuò)建工程中建成了覆蓋全省的、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的水文自動測報系統(tǒng)[1]，實(shí)現(xiàn)了全省水雨情信息及時、準(zhǔn)確、可靠的采集、傳輸、存儲和管理。近年來，隨著系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展和擴(kuò)充，自動測報系統(tǒng)的各類采集站點(diǎn)已達(dá)3 000多個，監(jiān)測要素包含雨量、地表水和地下水水位、墑情、流量、流速、閘位、風(fēng)速、風(fēng)向、徑流、水質(zhì)等各類水文基礎(chǔ)信息，這些信息為防汛抗旱、水資源配置、河湖管理提供了實(shí)時、準(zhǔn)確的信息支撐。做好自動測報系統(tǒng)的運(yùn)維工作，確保核心水文信息準(zhǔn)確及時，對于水文行業(yè)的發(fā)展尤為重要。

在以往工作中，通過各分局人員的定期巡檢和省局組織的集中巡檢，以及省水文局的監(jiān)督考核等方式，基本保障了自動測報系統(tǒng)的平穩(wěn)有效運(yùn)行。然而，也存在人工成本高，故障發(fā)現(xiàn)不及時，管理考核任務(wù)繁重等問題。

為解決上述問題，江蘇省水文水資源勘測局牽頭研究開發(fā)一套自動測報運(yùn)維考核系統(tǒng)，對全省所有測站和采集平臺的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測，構(gòu)建數(shù)據(jù)分析預(yù)警模型，研究建立遙測數(shù)據(jù)質(zhì)量考核、系統(tǒng)故障處理及分中心考核評價機(jī)制[2]，推動自動測報系統(tǒng)更加高質(zhì)量地穩(wěn)定運(yùn)行。

1 總體設(shè)計(jì)

1.1 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，采用TOMCAT中間件部署WEB應(yīng)用，總體框架分為4層，分別為數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)庫支撐層、框架支撐層和人機(jī)交互層[3-4]，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1。

圖1 水文遙測系統(tǒng)運(yùn)維考核平臺系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)最底層是數(shù)據(jù)采集層，包括全省各個分中心的自動測報系統(tǒng)采集平臺，負(fù)責(zé)接收各個遙測站點(diǎn)實(shí)時采集的各類水文數(shù)據(jù)。

第二層是數(shù)據(jù)庫支撐層，包括各分中心數(shù)據(jù)庫和運(yùn)維考核平臺自建的業(yè)務(wù)預(yù)警數(shù)據(jù)庫。各分中心數(shù)據(jù)庫存儲和管理自動測報系統(tǒng)的水文數(shù)據(jù)，業(yè)務(wù)預(yù)警數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)統(tǒng)一存儲和管理運(yùn)維考核平臺相關(guān)的成果數(shù)據(jù)和配置信息。

第三層是框架支撐層，負(fù)責(zé)對各個分中心數(shù)據(jù)庫提供統(tǒng)一的連接和訪問接口、預(yù)警報警服務(wù)，并對系統(tǒng)報警信息提供統(tǒng)一的輸出接口和服務(wù)；后臺統(tǒng)計(jì)服務(wù)負(fù)責(zé)對自動測報數(shù)據(jù)的實(shí)時性、缺數(shù)率等考核指標(biāo)進(jìn)行定時統(tǒng)計(jì)服務(wù)；權(quán)限管理提供用戶、用戶組、角色、數(shù)據(jù)組相關(guān)聯(lián)的權(quán)限管理體系，實(shí)現(xiàn)分區(qū)分域的權(quán)限管理。

最上層是人機(jī)交互層：包含平臺所有基本信息的維護(hù)與查詢、數(shù)據(jù)考核指標(biāo)統(tǒng)計(jì)與查詢，數(shù)據(jù)考核指標(biāo)報表定制查詢，告警信息查詢與展示等。

1.2 安全性設(shè)計(jì)

安全性的考量貫穿于系統(tǒng)建設(shè)的全過程。經(jīng)過深入研究，通過統(tǒng)一用戶身份鑒別機(jī)制確定用戶身份，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。用戶通過認(rèn)證進(jìn)入系統(tǒng)后，根據(jù)指定授權(quán)訪問機(jī)制，不同用戶對不同資源分配享有特定的操作權(quán)限。系統(tǒng)開發(fā)完成后，軟件部分部署在江蘇水利數(shù)據(jù)中心云平臺，數(shù)據(jù)庫部分部署在江蘇水利數(shù)據(jù)中心內(nèi)網(wǎng)業(yè)務(wù)區(qū)，系統(tǒng)整體運(yùn)行在江蘇水利專網(wǎng)內(nèi)部，與外網(wǎng)邏輯隔離，依靠江蘇水利數(shù)據(jù)中心和水利專網(wǎng)安全性，進(jìn)一步提升系統(tǒng)的抗攻擊能力。

2 系統(tǒng)功能

根據(jù)江蘇省水文自動測報系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)維需求，系統(tǒng)整體分為5大功能模塊，分別為：基于GIS的遙測站點(diǎn)展示、基礎(chǔ)信息維護(hù)管理、數(shù)據(jù)監(jiān)視與展示、數(shù)據(jù)質(zhì)量考核服務(wù)、運(yùn)維信息告警服務(wù)和系統(tǒng)管理。

圖2 運(yùn)維考核平臺功能模塊結(jié)構(gòu)

2.1 遙測站點(diǎn)展示

平臺接入了江蘇水利自有的地理信息系統(tǒng)，利用全省水利一張圖上展示了水文分中心區(qū)域劃分、站點(diǎn)經(jīng)緯度分布、站名、站碼等基本信息，以及站點(diǎn)的自動測報數(shù)據(jù)完整率等，且在地圖上提供了放大、縮小、查詢等基本功能。

2.2 基礎(chǔ)信息維護(hù)管理

基礎(chǔ)信息主要包括數(shù)據(jù)管理所需的各類基礎(chǔ)配置，包括建設(shè)項(xiàng)目信息、站點(diǎn)基本信息、分中心信息、設(shè)備信息、測驗(yàn)項(xiàng)目、通信卡信息等，為平臺各項(xiàng)指標(biāo)的分析與考核提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)支撐。

建設(shè)項(xiàng)目管理：提供對建設(shè)項(xiàng)目信息的管理與配置，包括建設(shè)項(xiàng)目的名稱、年代、規(guī)模等。主要用于掛載站點(diǎn)，一個站點(diǎn)可以同時屬于多個建設(shè)項(xiàng)目。

站點(diǎn)類型管理：提供各種站點(diǎn)類型的配置，如水文站、河道站、堰閘站等，用于掛載站點(diǎn)，一個站點(diǎn)可以同時屬于多種站點(diǎn)類型。

水情分中心管理：提供對全省各水情分中心信息的管理與配置，包括分中心名稱、數(shù)據(jù)庫信息、地址、分中心負(fù)責(zé)人、網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)圖等。通過分中心管理可以對其下掛載的測站信息進(jìn)行靈活的統(tǒng)一管理。

站點(diǎn)基本信息管理：提供對水文自動測報站點(diǎn)信息的管理與查詢，包括如下內(nèi)容：

(1)基礎(chǔ)信息：站名、站碼、建設(shè)時間、站址、經(jīng)緯度、所處河流/流域、接地電阻等

(2)歸類信息：所屬分中心、建設(shè)項(xiàng)目、站點(diǎn)類型

(3)考核信息：站點(diǎn)擁有的測驗(yàn)項(xiàng)目以及是否考核等情況

(4)設(shè)備信息：傳感器設(shè)備、RTU設(shè)備、通信設(shè)備、供電設(shè)備等

站點(diǎn)設(shè)備管理：提供自動測報站點(diǎn)所使用的設(shè)備的掛載，并對該設(shè)備的詳細(xì)信息進(jìn)行管理，包括該設(shè)備在站點(diǎn)的安裝時間、序列號、版本號。對于RTU設(shè)備，提供RTU中使用的通訊卡的信息查看，包括通訊卡的號碼、信道、套餐以及辦卡時間。

測驗(yàn)項(xiàng)目管理：提供對自動測報系統(tǒng)所涉及的測驗(yàn)項(xiàng)目類型的全局性配置，包括數(shù)據(jù)庫中所屬的數(shù)據(jù)表表名、每日采集頻率、默認(rèn)上/下限以及缺值產(chǎn)生告警的比例等。配置好的測驗(yàn)項(xiàng)目可以通過“站點(diǎn)基本信息管理”功能的“測驗(yàn)項(xiàng)目管理”掛載到站點(diǎn)上。

設(shè)備管理：提供自動測報系統(tǒng)所涉及的設(shè)備類型的全局性配置，可以對設(shè)備的類型(傳感器設(shè)備、RTU設(shè)備、通信設(shè)備、供電設(shè)備)、名稱、型號、廠家等信息進(jìn)行管理和維護(hù)。配置好的設(shè)備可以通過“站點(diǎn)設(shè)備管理”功能掛載到站點(diǎn)上。

通信卡管理：提供對站點(diǎn)使用的的通信卡的配置管理，只有配置了RTU的站點(diǎn)才能對通訊卡進(jìn)行配置。配置時可以對所屬分中心、站點(diǎn)、RTU設(shè)備以及通訊卡的號碼、信道、套餐、辦卡時間進(jìn)行管理和維護(hù)。

維護(hù)記錄：提供對站點(diǎn)設(shè)備維護(hù)、更換進(jìn)行記錄以及記錄的查看(此功能只提供記錄，不影響具體數(shù)據(jù))。

參數(shù)設(shè)置：提供對平臺的考核頻率(表示時效性、完整性多久統(tǒng)計(jì)一次，單位為h/次，有效值為可被24整除的數(shù)字)、考核時間偏移量(表示整點(diǎn)過后偏移多久進(jìn)行考核，單位為min，有效值為0～60之間的整數(shù)且為5的倍數(shù))、監(jiān)控頻率(表示系統(tǒng)多久進(jìn)行一次數(shù)據(jù)監(jiān)控，單位為h/次，有效值為可被24整除的數(shù)字)、監(jiān)控時間偏移量(表示整點(diǎn)過后偏移多久進(jìn)行監(jiān)控，單位為min，有效值為0～60之間的整數(shù)且為5的倍數(shù))、輔助信道產(chǎn)生告警的百分比(表示輔助信道在監(jiān)控時間段內(nèi)使用次數(shù)的告警百分比閾值，按輔助信道數(shù)量/信道總數(shù)×100%計(jì)算，當(dāng)達(dá)到閾值時產(chǎn)生告警，單位為%，有效值為0～100之間的數(shù)字)的設(shè)置。

手動考核計(jì)算：提供按分中心或者站點(diǎn)對某一天的考核結(jié)果進(jìn)行重新計(jì)算功能，重計(jì)算過的站點(diǎn)的考核將被覆蓋。

設(shè)備統(tǒng)計(jì)管理：提供按分中心、建設(shè)項(xiàng)目、或者設(shè)備類型對設(shè)備數(shù)量的統(tǒng)計(jì)信息。

告警管理：提供按分中心、建設(shè)項(xiàng)目等分類的操作，對所選類型的告警進(jìn)行關(guān)閉或者開啟，關(guān)閉后該分中心或者建設(shè)項(xiàng)目下的站點(diǎn)不再產(chǎn)生相應(yīng)的告警信息。

影響特色農(nóng)產(chǎn)品英語標(biāo)準(zhǔn)化翻譯的原因，主要是農(nóng)產(chǎn)品自身具有相當(dāng)濃厚的地域文化色彩，而漢語語言文化博大精深，可以很大程度地概括農(nóng)產(chǎn)品的特色。但英漢互譯不是逐字逐詞對照著翻譯，用英文翻譯特色農(nóng)產(chǎn)品時很難做到精簡與干練，往往會出現(xiàn)詞不達(dá)意、翻譯出錯等情況。

免考核管理：提供對站點(diǎn)及測驗(yàn)項(xiàng)目的免考核配置，可以批量或單個設(shè)置站點(diǎn)、測驗(yàn)項(xiàng)目的考核和免考核狀態(tài)，設(shè)置免考核時可以提供時間段，時間到之后會自動恢復(fù)考核狀態(tài)。

2.3 數(shù)據(jù)監(jiān)視與展示

平臺抽取出19個分中心原始庫的數(shù)據(jù)，處理成統(tǒng)一的格式，以便于系統(tǒng)向用戶多層次展示全省水文自動測報系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。數(shù)據(jù)監(jiān)視與展示主要提供分中心的數(shù)據(jù)監(jiān)控和分中心數(shù)據(jù)的列表展示，并從完整性和時效性等方面提供數(shù)據(jù)展示和報表導(dǎo)出等功能。所有報表都提供手動的數(shù)據(jù)校核，并記錄校核時間與校核人，但是該校核數(shù)據(jù)不覆蓋站點(diǎn)的考核數(shù)據(jù)。該功能的流程如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)監(jiān)視功能

2.3.1 分中心數(shù)據(jù)監(jiān)控

按照建設(shè)項(xiàng)目分別顯示每個分中心的在線率和主備信道數(shù)量，直觀展示每個分中心的數(shù)據(jù)運(yùn)行情況。

2.3.2 站點(diǎn)測驗(yàn)項(xiàng)目完整性統(tǒng)計(jì)

2.3.3 站點(diǎn)完整性統(tǒng)計(jì)

按照小時、日、月、年維度的統(tǒng)計(jì)站點(diǎn)所有采集數(shù)據(jù)的完整性，包括實(shí)際入庫數(shù)、應(yīng)入庫數(shù)、入庫率，其中實(shí)際入庫數(shù)提供人工校核。

2.3.4 站點(diǎn)時效性統(tǒng)計(jì)

按照小時、日、月、年維度統(tǒng)計(jì)站點(diǎn)時效性，包括入庫時間差和到數(shù)時間差，2種時間差又各分為小于0 min、0～1 min、1～5 min、5～10 min、10 min以上5種統(tǒng)計(jì)維度，其中的入庫數(shù)提供人工校核。

2.4 運(yùn)維信息告警服務(wù)

運(yùn)維信息告警服務(wù)分兩大模塊，報警列表針對系統(tǒng)需報警的內(nèi)容提供列表的查看與處理，監(jiān)視計(jì)算屬于后臺程序，為報警列表提供數(shù)據(jù)核算服務(wù)。

2.4.1 告警列表

告警列表主要提供各個分中心的缺值告警、數(shù)據(jù)越界告警、信道告警、網(wǎng)絡(luò)異常、數(shù)據(jù)庫連接異常等情況的統(tǒng)計(jì)和查看。

幾種告警類型的說明如下：

(1)缺值告警：當(dāng)某分中心、某個站出現(xiàn)大量數(shù)據(jù)缺報或整點(diǎn)數(shù)缺報，或雨量數(shù)據(jù)的日雨量計(jì)算缺失時，提供缺值告警。

(2)數(shù)據(jù)越界告警：當(dāng)某個站出現(xiàn)數(shù)據(jù)越界(數(shù)據(jù)超出上限或下限)時，提供告警信息。

(3)信道告警：當(dāng)某個站使用備用信道的比例達(dá)到警戒值時，提供告警信息。

(4)網(wǎng)絡(luò)異常：當(dāng)分中心網(wǎng)絡(luò)連接異常時，提供報警信息。

(5)數(shù)據(jù)庫連接異常：當(dāng)分中心數(shù)據(jù)庫連接異常時，提供報警信息。

2.4.2 監(jiān)視計(jì)算

(1)數(shù)據(jù)獲?。焊鶕?jù)監(jiān)控的配置，定時從分中心拉取數(shù)據(jù)，進(jìn)行核算

(2)產(chǎn)生報警：逐個核算數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)異常、越界、缺失等情況，以及網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫異常情況，產(chǎn)生報警列表。

2.5 數(shù)據(jù)質(zhì)量考核服務(wù)

數(shù)據(jù)質(zhì)量考核提供數(shù)據(jù)考核所需的報表數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)運(yùn)行掃描日志，并且提供手工反算和數(shù)據(jù)補(bǔ)錄，有效增加數(shù)據(jù)的完整性與入庫率。

2.5.1 自動計(jì)算

根據(jù)考核的相關(guān)配置，定時掃描各分中心的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生日、月、年的入庫考核報表。

2.5.2 數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)計(jì)算服務(wù)

當(dāng)出現(xiàn)需要手工補(bǔ)錄數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)時，提供手工補(bǔ)錄功能，提供按分中心、站點(diǎn)和日期等條件的手工補(bǔ)錄功能，增加數(shù)據(jù)的完整性與入庫率。

2.6 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理模塊主要包含用戶管理和角色管理2個部分，可以對系統(tǒng)用戶及系統(tǒng)角色進(jìn)行配置。

2.6.1 用戶管理

維護(hù)系統(tǒng)用戶，并且可以對用戶進(jìn)行新增、修改、刪除、鎖定/解鎖、重置密碼和角色賦權(quán)等功能。

2.6.2 角色管理

提供相應(yīng)角色，角色對應(yīng)界面權(quán)限。該模塊提供新增角色、修改角色、刪除角色和分配權(quán)限。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

系統(tǒng)自建成以來，已在江蘇水文系統(tǒng)內(nèi)部推廣應(yīng)用，效果顯著。據(jù)測算，系統(tǒng)投入以來，故障的發(fā)現(xiàn)時間平均縮短了25%，故障的確診效率平均提升了30%，工作人員的工作效率平均提升了60%。系統(tǒng)的投入運(yùn)行最大程度地保障了各個站點(diǎn)的穩(wěn)定性，站點(diǎn)的無故障運(yùn)行時間也得到了很大提升。平臺進(jìn)一步規(guī)范了江蘇水文自動測報系統(tǒng)的運(yùn)維、考核和管理的工作標(biāo)準(zhǔn)，為自動測報站點(diǎn)的日常管理和維護(hù)維修工作提供了及時、可靠的依據(jù)，降低了運(yùn)行維護(hù)成本。

4 結(jié) 語

江蘇省水文水資源勘測局在前期對江蘇省水文自動測報系統(tǒng)運(yùn)維工作中暴露出的問題進(jìn)行歸納總結(jié)基礎(chǔ)上，開發(fā)了水文自動測報運(yùn)維考核系統(tǒng)，以實(shí)時計(jì)算的形式，實(shí)現(xiàn)了自動測報數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測，故障及時告警，提升了江蘇水文自動測報系統(tǒng)管理的規(guī)范化、智能化和精細(xì)化水平；進(jìn)一步解放了水文工作者生產(chǎn)力，降低了水文自動測報數(shù)據(jù)的延誤率和丟失率，為防汛抗旱和水資源管理提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)保障。