淮委防汛通的開發與建設

劉小虎 劉 帥 周 峰

（1.淮河水利委員會水文局（信息中心）蚌埠 233000 2.安徽淮河水資源科技有限公司 蚌埠 233000）

1 項目概述

隨著淮河流域防汛工作對移動服務的迫切需求，急需建設一套針對整個淮河流域片的“無線”查詢系統平臺來彌補有線網絡平臺的局限性。利用無線網絡對全流域的天氣信息、水雨情信息、旱情信息等進行移動查詢，實現防汛調度人員無論身在何處，都可以及時準確地查詢到最新的防汛抗旱信息?；次姥赐ㄊ腔诨次姥葱畔祿?，實現系統模塊化，接口開放化，為技術更新與模塊升級留接口，維護較為方便，支持移動查詢、無線上網，共享各種水情、雨情、天氣、旱情等數據。

2 建設目標

該系統的建設目標是實現利用新技術建成穩定、可靠、實用、快速、先進的全淮河流域片移動查詢系統，保證在淮河汛期發布的各種防汛信息能以無線方式準確、及時地傳遞到各級領導及防汛人員的終端手機上，提高防汛信息發布的準確性和時效性，為淮河防汛的科學決策提供有力的技術支撐。

3 總體設計

3.1 建設內容

該系統建設內容是在手機端查詢各種防汛相關信息，主要包括：實況降水、墑情、氣象、降水預報、汛情摘要、水情預報、雨情、水情實況、工情、告警、防汛文檔、歷史統計、通訊錄、關注信息、參數設置和發布網頁等。

3.2 設計框架

系統的邏輯框架分為三層體系，即人機交互層（主界面）、應用層和信息支撐層。系統邏輯框架結構如圖1所示。

圖1 淮河防汛通邏輯框架結構圖

人機交互層提供交互式的I/O 通道，針對使用者的操作，完成對訪問者的統一管理，同時還提供便捷的輸出信息展示方式，如圖像、文字、聲音等各種形式展示。系統應用層提供模塊支撐，完成應用系統的各方面需求。系統信息支撐層提供數據庫支持以及各種提取模塊和算法模塊。

3.3 體系結構

根據淮河流域防汛信息移動查詢業務特點，擬采用C/S 和B/S 相結合的方式，將系統建成既可以資源共享、又可靈活配置的實用系統。

系統與數據庫端及GIS 部分的交互以C/S 方式實現，功能展示豐富，同時避免在客戶端下載的數據量較大；實時雨、水情信息的發布通過網頁方式，構建的系統以B/S 方式實現，用戶可通過訪問站點，及時獲取實時雨、水情等信息。系統的體系結構圖如圖2。

圖2 淮河防汛通體系結構圖

3.4 系統開發工具和環境的設計

防汛通軟件的運行環境較為寬泛，既要考慮服務端的多種操作系統的運行環境，又要考慮移動端不同手機系統的運行環境。因此，在采用開發工具時，需要充分考慮系統的跨平臺運行的需要。

3.4.1 開發工具

手機開發，采用混合模式開發App，介于Web-App 和Native-App 兩者之間的App 客戶端，兼有Native-App 良好用戶交互體驗的優勢及Web-App 跨平臺開發優勢。主要采用最新vue3.0 系列框架。

服務端采用跨平臺、可移植的Java 語言作為后端編程語言。使用目前比較流行的Java 框架spring boot 來搭建后臺服務。

3.4.2 數據庫環境

根據App 系統對數據庫的要求，選用國產操作系統或SQL Server、Oracle 數據庫平臺。

3.4.3 Gis 環境

該系統提供地圖查詢的功能。因此，需要配置Gis 開發環境。從淮河的防汛需求出發，選用百度地圖發布的API 系列軟件產品作為地圖瀏覽工具，百度地圖API 是專為移動GIS 及野外制圖應用設計的。通過移動手機和手持設備為野外工作者提供制圖、GIS 及GPS 集成功能。數據展示方便而快捷，提高了野外數據的可利用性。百度地圖提供了以下功能：地圖導航，包括漫游、放大、縮放及確定當前GPS 的中心位置；為識別屬性進行的數據查詢，超級鏈接以及屬性定位；地圖距離、面積、方向量測；GPS 導航；GIS 野外作業的應用開發。

3.5 系統運行環境設計

3.5.1 手機終端設備

網絡環境：4G/5G；主屏尺寸：5.5 英寸以上；主屏分辨率：2560×1440 像素；后置攝像頭：1600萬像素；前置攝像頭：500 萬像素；電池容量：2550mAh；CPU：四核；內存：≥3GB；操作系統：安卓、蘋果。

3.5.2 服務端設備

CPU4 核，主頻3GHz 以上；硬盤：800GB 以上；內存：4GB 以上。

3.5.3 軟件環境

Web 服務器操作系統：Windows Server2008/2012、國產操作系統；數據庫服務器操作系統：Windows Server2008/2012、國產操作系統；手機端系統：安卓系統、蘋果系統。

3.6 系統安全設計

系統的可靠和安全是貫穿于系統建設過程的中心環節之一。從軟件的設計、調試到系統最終的上網運行，高度的可靠性和安全機制是最應該關心的設計目標之一。指定授權訪問，確定用戶的身份種類，統一用戶身份的鑒別機制、登錄機制，授權訪問系統的內容由鑒別服務、密碼服務、授權服務及完整性服務組成。

3.6.1 鑒別服務

驗證依據：由用戶名和口令組成。

安全要求：在對用戶身份驗證過程時，口令不能以明文方式傳輸，要加密；口令不能以明文方式存放，要加密存放；用戶輸入明文口令，在內存保留的時間要盡量的短，用后銷毀；一次身份驗證只限于當次登錄，其壽命和會話長度相等；另外，網絡中的求他驗證過程對于用戶是透明的，驗證技術核心是口令，口令內容需要符合規定，不少于6 個字符；口令加密算法采用MD5。

3.6.2 授權服務

用戶經鑒別進入系統后，授權服務賦予用戶對資源訪問權限。訪問權限規定何種用戶對于何種資源有何種操作權力。

形式：采用訪問控制列表（ACL），必須由網絡管理員、用戶設定。

用戶權限：按用戶身份種類劃分，用戶的身份種類按密級及分工劃分。

密級：內部、敏感、普通。

取不同凍藏時間的冷凍面團，利用FID試驗調節共振中心頻率，CPMG脈沖序列測量樣品的自旋弛豫時間(T2)，稱取面團(3.0±0.01) g放入試管中，置于永久磁場中心位置射頻線圈的中心，進行CPMG脈沖序列的掃描試驗。CPMG試驗參數：主頻=21（MHz）,偏移頻率=99315.9（MHz），采樣點數TD=156492，重復掃描次數NS=64，重復時間TR=1500 ms，半回波時間τ=7 μs，溫度=32 ℃。利用T2反演擬合軟件對CPMG弛豫衰減曲線進行反演得到弛豫圖譜和T2[10]。

分工：系統開發人員、系統管理員、項目管理員、操作員、用戶（一般用戶、特殊用戶）。

目錄和權限：定義用戶對文件的讀、寫、修改、執行的權力。

控制類型：采用C2 級（受控保護），自主訪問控制，安全登錄，用戶及數據對應，個體審計。

3.6.3 密碼服務

為用戶登錄、數據保存、數據傳輸提供加密機制。

方式：口令加密、數字簽名、數據加密、數據完整性鑒別。

加密算法：采用DES、RSA 及MD5 等算法。

3.6.4 完整性服務

為保證數據的完整性，提供檢測、預防、恢復等手段。

通信數據的完整性：包括數據單元完整性和數據單元序列完整性，采用數字簽名、CRC 校驗和報文認證技術。

數據庫完整性：保證增、刪、改操作時，不因故障造成數據不一致。

4 功能描述

4.1 主模塊

在安裝后第一次運行軟件時，需要注冊及登錄。注冊成功后需管理員后臺確認信息開通使用權限，才能通過登錄界面輸入正確的賬號、密碼使用本系統。

4.2 實況降水

對全流域近3 天的實況降水制作和查詢。包括今日降水、昨日降水、前日降水、近三天降水累計。展示降雨分布圖和區域面雨量及水量。

4.3 墑情信息

展示全流域當前時間的墑情站點信息：以報表的方式顯示10cm、20cm、40cm 深度的墑情；點擊查詢按鈕可根據站名、時間查詢。

4.4 水情信息

對淮河流域所有水情信息查詢，顯示測站水位過程線。對每個類型都生成相應的報表及水位流量過程線，報表展示測站名稱、時間、水位、變化情況等信息。具體功能：測站按站類分類，以報表方式展示，包括河道閘壩、水庫、湖泊；測站按重要性排序，如超警的站點，放在最前；選擇某測站后，可以顯示的詳細信息，包括水位過程線、地圖位置及基本信息；可以對關心的測站關注，關注后該測站信息可以在關注功能里打開；在報表的最下方，有對超警站點的統計。

4.5 云圖雷達

以圖片的方式展示近6 天的衛星云圖、全國雷達、流域雷達。

4.6 降水預報

展示區域內未來一段時間的數值降雨預報，預報以圖片的方式展示。

4.7 汛情摘要

以圖文的方式展示全流域水雨情及天氣的摘要信息：展示最近6 天的汛情摘要，摘要信息由后臺軟件生成并保存在數據庫中；摘要內容包括雨情、河道閘壩水情、水庫湖泊水情。

4.8 氣象信息

提供衛星云圖、降雨雷達圖及臺風路徑、天氣圖的查詢及放大、縮小、動畫等功能。系統通過服務端的云圖、雷達信息、臺風采集模塊自動按設定的數據源進行采集、更新和優化，供App 用戶訪問。具體功能：云圖展示風云4 號全國范圍圖，雷達顯示華東區雷達；展示最近一段時間的圖像；手動滑動或點擊左右箭頭，可以向前、向后播放；手動點擊圖像，可以彈出該圖，用手勢可以放大顯示；點擊下面的自動播放，可以自動播放圖像；臺風以地圖的方式展示路徑。

4.9 預報信息

顯示流域片實時水情預報和當地氣象預報，包括每日天氣預報，洪水期間的水情預報等。具體功能：文檔為后臺處理并保存到數據庫；界面提供旋轉和放大功能。

4.10 雨情信息

提供最近7 天的流域降雨分布圖和面雨量信息，展示最近3 天的區域降雨分布圖；通過手勢滑動，可以查詢各日雨量；報表展示當日的區域面雨量和水量；報表展示各站點雨量，并按大小排序；點擊查詢站點各時次降雨柱狀圖、站點位置和基本信息；可以查詢一個站點的雨量；展示最近24 小時的降雨動畫。

4.11 工情信息

該模塊展示區域內各水利工程的信息，包括水庫閘壩的開啟、下泄流量等。具體功能：以報表方式顯示水庫、閘壩的信息，包括開啟孔數、開啟高度、流量等；點擊某工程，可以顯示該工程的水情信息，包括過程線、基本信息、地理位置。

4.12 告警信息

該模塊展示區域內當前時間的超警站點信息。具體功能：所有超警信息在地圖上閃爍展示，并可以手勢放大；報表展示所有超警信息；在圖上或報表中選擇某測站，可以顯示該測站的詳細信息。

4.13 防汛文檔

該模塊可以查詢各種防汛文檔：文檔以pdf 或word 的方式從后臺發布到數據庫，在App 界面打開文檔展示，界面提供旋轉、放大縮小等功能。

4.14 歷史統計

可以查詢各種歷史統計文檔：文檔以pdf 或word 的方式從后臺發布到數據庫，在App 界面打開文檔展示，界面提供旋轉、放大縮小等功能。

4.15 通訊錄

本模塊提供防汛通訊錄，保存防汛相關人員聯系方式，內容包括姓名、手機號碼、住宅電話及地址等?？芍苯釉谕ㄓ嶄洆艹鎏柎a，并按單位、姓名提供分類功能。同時，通訊錄可從服務器端進行信息更新。

5 結語

該系統于2017年正式發布?；次姥聪嚓P部門及各級領導都在各自的手機上安裝了該系統。其在2018—2022年的汛期防汛中發揮了重要作用。隨著普及應用，該系統在全國水利系統防汛部門產生了較大影響。江蘇水利廳、山東水利廳、湖北水利廳及一些地市防汛部門先后引進了該系統。目前，該系統已經成為淮河流域防汛的重要技術支撐，協助各級防汛部門時刻監視著全流域的汛情變化情況。在應用中，該系統結合實際需求，不斷完善，逐步求精，提升技術含量和應用水平，為淮河水利信息化事業做出重要的貢獻■