资源描述：
《水务专业网格化管理系统方案研究与实施》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
申请上海交通大学工程硕士专业学位论文水务专业网格化管理系统方案研究与实施院系：计算机科学与工程系工程领域：计算机技术交大导师：张忠能企业导师：郑晓阳工程硕士：洪敏慎学号：1100332065上海交通大学电子信息与电气工程学院2014年10月 ThesisSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofEngineeringMasterDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFWATERPROFESSIONALGRIDMANAGEMENTSYSTEMM.D.Candidate:HONGMINSHENSupervisor(I):ZHANGZHONGNENGSupervisor(II):ZHENGXIAOYANGSpeciality:ComputerTechnologySchoolofElectronicInformationandElectricEngineeringShanghaiJiaoTongUniversityShanghai,P.R.ChinaOctober,2014 rrEtiE^++{fiiattr€il,ltFFFAXFEFEE'FfEtHt+,fi/DI,EAAfr+rmH!+H+T,trHtut'ri6frnrrcFfiEt?+HlFlR"pAx+A%]+.BEBlffitul*l#.rf,AiAtT@,€,ff'f"l{tr+,,trt+t8J^HA4H5trH!,ffffiFIR.x{Axfr frfilfrtHtgF#iHt+IflR'fA,IEJl'tx+D)EAEhrtfiffiBE.Af,AHJ,XSUAtrEAKlT*T+ffiRHAA+E.I+{niArrc#ez,044frMEFfi,wrJ-+|ntLa rrEtiE^++{ni0ffE+r{FHfFil,+A+,fw*x.IF#ft.+Tffi+pi6*{ftffi.,fFH+,fnialH!*rE,lEH+&IF.-W+HWxHXSI|I4ttrtaixtiaxvlE_Ettl*trnEfH[,fi1+itx9L6rflru{gH.aHfrr}€tEt+ilD)t4*+{niatntA*FSI*[hFtEffixH*WffiF+jtft&R,trDlXffituEtr,ffiEttfi,ttffi+€ffi|tFklWf+fritffiA+{u7[I.{fr#rfL_ffi9trtrffiA}qtxfi.A+,fNiATtrf/TIR#V.(J,HfID}LTIEfrTT*J'>+,fniArtF#&&,w,aL#,+A++t)fr#EFfi,>ntf+tE,/tAElFfi'k,f+tE,4A 上海交通大学工程硕士学位论文摘要水务专业网格化管理系统方案研究与实施摘要城市网格化管理是提升城市现代化管理和运行安全水平、推动行业管理从粗放型被动式向精细化主动式转变、促进行业职能转变优化资源配置、信息系统集约化建设和深化行业应用的需要。为了实现河流两岸堤防和一线海塘的巡查网格化、养护信息化、监管精细化，促进跨管理部门、市区两级的业务协同和信息资源共享，提升水务行业管理的精细化、长效化监管水平，本文在对堤防、海塘专业网格化管理现状的分析与研究的基础上，针对其专业管理的业务应用需求特点，设计并实施了水务专业网格化管理系统。在系统总体框架上，本文根据不同的业务应用单位，将整个系统分为整个网格化管理系统分为面向河流堤防管理单位的河流堤防网格化管理系统、面向海塘管理单位的海塘网格化管理系统、面向城市水务主管部门的城市水务专业网格化管理平台以及城市网格化管理平台功能拓展；在逻辑结构上，本文采用SOA架构将系统分为基础设施层、数据层和应用层。通过运用VMwarevphere、ArcGISServer、OracleRAC、负载均衡技术设计了一个平台、一张图、一个数据中心、一个访问门户的基础设施层，并且具有一定的扩展性与通用性；设计了包含网格化管理业务数据库、空间数据库、支撑数据库的数据库群的数据层，并且收集整理了基础、部件、事件、空间、业务管理、综合评价6大类的数据内容；对应用层进行了功能模块的细化设计与实现，包括河流堤防网格化管理系统、海塘网格化管理系统、城市水务专业网格化管理平台，并且对城市网格化管理平台进行了水务网格化管理应用方面的功能拓展。本文研究工作的意义首次在城市水务设施管理中引入了城市网格化管理理念，在专业领域对网格化管理手段进行了探索和实践，是城市网格化管理的延伸和拓展，实I 上海交通大学工程硕士学位论文摘要现了河流堤防条段化以及海塘网格化巡查的业务化运作、养护信息化，提升了水务行业的精细化、长效化监管水平。同时，设计实施的基础设施平台可供水务信息化共享共用；梳理的堤防、海塘网格化流程及管理系统对推广水务行业内供水、排水和水利的网格化管理具有一定的借鉴作用。关键词：网格化管理，堤防网格化，海塘网格化，一张图II 上海交通大学工程硕士学位论文ABSTRACTDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFWATERPROFESSIONALGRIDMANAGEMENTSYSTEMABSTRACTUrbangridmanagementistopromotethemodernizationofthecitymanagementandoperationlevelofsecurity,andpromotetheindustrymanagementfromextensivepassivetoactivetransition,finepromoteindustrytransformationoffunctionstooptimizetheallocationofresources,informationsystemofintensiveconstructionanddeepeningtheindustryapplicationneeds.Inordertorealizetheriverdikeandthefrontlineseawallinspectiongridding,maintenanceinformationization,supervisionrefinement,promotecrossmanagementdepartment,city-districttwolevel'sbusinesscollaborationandinformationresourcessharing,improvewaterservicemanagement'srefinement,long-actingregulatorylevel,thisarticleisbasedontheanalysisandresearchontheembankment,seawallprofessionalstatusofthegridmanagement,accordingtothecharacteristicsofthebusinessapplicationneedsprofessionalmanagement,designandimplementthewaterprofessionalgridmanagementsystem.Intheoverallframeworkofthesystem,accordingtothedifferentwaterbusinessapplicationunit,thewholesystemisdividedintothegridmanagementsystemofriverdikeforembankmentpreventionmanagementunitofriverdikegridIII 上海交通大学工程硕士学位论文ABSTRACTmanagementsystem,facingtheseawallmanagementunitofseawallgridmanagementsystem,forthecitywaterauthoritywaterprofessionalnetworkmanagementplatformandthecitygridmanagementplatformfunctionexpansion.Inthelogicstructure,thispaperadoptsthearchitectureofSOAsystemisdividedintoinfrastructure,data,application.ByusingtheVMwarevphere,ArcGISServer,OracleRAC,loadbalancingtechnologytodesignoneplatform,onemap,onedatacenter,oneaccessgateway,andhascertaindegreeofscalabilityandversatility.Thedesigncontainsthedatabasegroupdatagridmanagementbusinessdatabase,spatialdatabase,supportdatabase,andcollected,components,event,space,businessmanagement,acomprehensiveevaluationofthe6categoriesofdatacontent.Ontheapplicationlayerandimplementthedetaileddesignoffunctionmodules,includingantigridmanagementsystem,seawallgridmanagementsystem,waterprofessionalnetworkmanagementplatformofriverdike,andcitygridmanagementplatformtocarryoutthewatergridmanagementapplicationfunctiondevelopment.Thesignificanceofthisresearchworkforthefirsttimeinthecity'swaterinfrastructuremanagementwasintroducedinurbangridmanagementidea,intheprofessionalfieldofgridmanagementmeanstheexplorationandpractice,istheextensionandexpansionoftheurbangridmanagement,realizationofriverdikesectionoftheseawallandgridpatrolserviceoperationandmaintenanceofinformation,improvethewaterindustrymeticulousandlong-termsupervisionlevel.Atthesametime,thedesignandimplementationofinfrastructureplatformforwaterinformationsharing;cardingdikeseawall,gridprocessandmanagementsystemofgridmanagementonthepromotionofwaterindustry,watersupply,drainageandirrigationhascertainreferencefunction.KEYWORDS:gridmanagement,dikegridmanagement,seawallgridmanagement,onemapIV 上海交通大学工程硕士学位论文目录目录目录................................................................I第一章绪论.......................................................11.1背景及问题的提出..................................................11.1.1堤防海塘管理背景..............................................11.1.2水务专业网格化管理系统的提出..................................11.2水务专业网格化管理现状............................................21.2.1堤防网格化管理试点应用情况....................................21.2.2海塘网格化管理试点应用情况....................................31.2.3水务网格化管理存在的问题......................................31.3研究的目标及其主要的内容..........................................41.3.1研究的目标....................................................41.3.2研究内容......................................................41.4本文的组织结构及其章节编排........................................4第二章水务专业网格化管理需求分析..................................62.1业务需求..........................................................62.1.1网格化管理对象................................................62.1.2网格化管理工作方式............................................82.1.3堤防和海塘管理业务流程.......................................102.2应用需求.........................................................122.2.1堤防网格化管理应用需求.......................................122.2.2海塘网格化管理应用需求.......................................132.2.3水务专业网格化管理应用需求...................................142.3本章小结.........................................................14第三章系统总体设计方案...........................................153.1总体框架.........................................................153.2逻辑结构.........................................................163.3工作流程设计.....................................................183.4系统网络与数据流.................................................203.5本章小结.........................................................20第四章基础设施方案与实施.........................................214.1计算资源虚拟化平台...............................................214.1.1虚拟化概述...................................................214.1.2VMWAREVSPHERE..................................................224.1.3VMWAREVSPHERE部署.............................................23I 上海交通大学工程硕士学位论文目录4.2GISSERVER平台....................................................244.2.1GIS概述......................................................244.2.2ARCGISSERVER..................................................244.2.3ARCGISSERVER部署.............................................254.2.4地图发布.....................................................264.3数据库平台.......................................................274.3.1ORACLE........................................................273.3.2空间数据库...................................................294.4负载均衡.........................................................314.4.1负载均衡概述.................................................314.4.2负载均衡器...................................................314.5本章小结.........................................................32第五章数据库设计与实施...........................................335.1数据库设计.......................................................335.1.1业务数据库设计...............................................345.1.2空间数据库设计...............................................345.2数据内容.........................................................355.2.1基础数据.....................................................355.2.2部件数据.....................................................355.2.3事件数据.....................................................365.2.4空间数据成果.................................................365.2.5业务管理数据.................................................365.2.6综合评价数据.................................................375.3数据处理设计.....................................................375.3.1处理流程.....................................................375.3.2校核方法.....................................................375.4本章小结.........................................................38第六章应用系统设计...............................................396.1河流堤防网格化管理系统...........................................396.1.1堤防智能巡查模块.............................................416.1.2堤防巡查业务处理模块.........................................416.1.3堤防巡查统计分析模块.........................................426.1.4堤防巡查评价考核模块.........................................436.1.5堤防GIS地图查询模块.........................................446.1.6区县数据与服务共享模块.......................................466.2海塘网格化管理系统...............................................466.2.1海塘手持巡查终端模块.........................................486.2.2海塘巡查受理模块.............................................496.2.3海塘综合评价模块.............................................50II 上海交通大学工程硕士学位论文目录6.2.4海塘巡查自评分析模块.........................................506.2.5市平台数据接收和分发模块.....................................516.3城市水务专业网格化管理平台.......................................526.3.1状态信息模块.................................................536.3.2部件信息模块.................................................546.3.3督办信息模块.................................................546.3.4地图展示模块.................................................556.3.5统计分析模块.................................................556.3.6综合评价模块.................................................556.3.7应急管理模块.................................................556.3.8配置管理模块.................................................566.4城市网格化管理平台功能拓展.......................................566.5本章小结.........................................................58第七章总结与展望................................................597.1本文工作回顾.....................................................597.2成果及意义.......................................................597.3存在的问题及进一步的工作.........................................60参考文献..........................................................61III 上海交通大学工程硕士学位论文第一章绪论第一章绪论1.1背景及问题的提出1.1.1堤防海塘管理背景H江是指从入海口至某城市边界的一条河道，全长约170多公里，流经多个个行政区县。H江两岸堤防约长470多公里，分别按照市区防洪标准和郊县防洪标准设防。相关管理部门为管理H江两岸堤防制定了一系列法规文件，包括地方性法规（《防汛条例》、《河道管理条例》）、政府规章（《河流防汛墙保护办法》、）、规范性文件（《河流防汛墙养护达标考评办法》、《河流防汛墙安全鉴定办法》、《河流防汛墙维修养护管理技术规定》、《装卸作业岸段防汛墙加固改造暂行规定》）。并组建了一线堤防巡查队伍和堤防日常养护（应急抢险）队伍。某城市筑有一线海塘约500多公里，涉及多个海塘管理所。其中城市化地区符合200年一遇潮位加12级大风组合的设防标准，非城市化地区的海塘符合100年一遇潮位加11级大风组合的设防标准。相关管理部门积极调研海塘建设、巡查、维修、养护工作，研究全新高效的海塘巡查机制，制定颁布了《海塘运行管理暂行规定》、《海塘巡查内容及检查标准》、《海塘维修养护定额》等规范性文件，确立了以巡查为核心的海塘管理机制，海塘管理实现从重建轻管转为建管并重，从定性管理转为定量管理的两个转变。1.1.2水务专业网格化管理系统的提出1、提升城市现代化管理和运行安全水平的需要全面推进“十二五”时期安全生产工作，进一步加强生产安全和城市运行安全，着力强化安全生产基础工作。始终坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针和安全发展的原则，把“以人为本、安全为先、管理为重”的思想和科学发展、安全发展的理念，融入到水务（海洋）系统运行安全和生产安全管理的全过程，以更科学的方法、更严格的管理、更有力的措施，确保水务行业运行安全·1· 上海交通大学工程硕士学位论文第一章绪论有序平稳。通过水务专业网格化管理，提升应急处置和突发事件响应的能力。2、推动行业管理从粗放型、被动式向精细化、主动式转变的需要通过水务专业网格化管理，对海塘、堤防的管理对象进行梳理分类并进行编码，实现海塘、堤防管理对象从目前的粗放式管理向数字化、精细化管理的转变，实现海塘、堤防的被动式管理向主动式管理的转变。提高巡查定位精度，更好的对巡查员进行管理。通过精细化、数字化的巡查养护管理，便于各海塘所、堤防站、城市水务主管部门实时掌握海塘管理养护的情况。3、促进行业职能转变、优化资源配置的需要促使堤防、海塘管理部门实现管理和养护的分离，为单位体制改革奠定基础。海塘日常管理队伍，一直是防汛站护塘员单支队伍，没有工种专业之分，逐步将下辖的防汛管理站护塘员队伍“一分为二”，分别组建“海塘巡查员”和“设施管护员”两支队伍。实现了内部的管养分离，同时对员工钻研、提高专业技能、工作考核和落实问责制、以及站长协调驾驭全站运转等方面，都是有利之处。通过水务专业网格化系统的，可以进一步推动和促进行业的职能转变并为职能转变提供更好的支撑。4、信息系统集约化建设和深化行业应用的需要提升整个堤防、海塘管理部门的信息化水平，提高海塘、堤防的管理手段和工作效率。1.2水务专业网格化管理现状1.2.1堤防网格化管理试点应用情况2006年开始，某市堤防管理部门积极探索河流网格化条段化管理工作，在组建堤防巡查队伍的同时，建设了堤防网格化管理应用系统。即：在各区安排了信息上报专员，每日将现场巡查人员定期巡查问题区域现场的桩号范围、情况描述和现场图片等信息通过人工录入电脑终端的方式上报。上报信息经堤防网格化管理应用系统记录备案后通知相关部门进行受理并将结果进行反馈，基本实现了堤防处内部堤防巡查和养护信息的及时受理与反馈。该系统于2010年对采集端应用进行了升级改造，利用3G网络和智能移动终端，为操作人员和管理人员开展堤防巡查、维修养护、业务办公、应急处置等提·2· 上海交通大学工程硕士学位论文第一章绪论供了新的技术手段和工作便利。通过该系统的应用，大幅度提高了堤防设施管理效率，截止2011年底一共上报7609个巡查信息，并已全部处理，其内容涉及到设施损坏、违章搭建、禁止行为等多项内容，该系统还参与过例年来的堤防专项整治工作。目前该系统在日常巡查工作中已基本实现巡查信息的获取和流转，重大突发情况能及时上报并获得相应处理，基本满足防汛设施巡查工作的要求。1.2.2海塘网格化管理试点应用情况作为试点，某市滩涂海塘管理部门处于2006年至2008年，在其下属的一个海塘所探索了海塘网格化管理，结合海塘管理体制和特点，从巡查、派单、养护、核查、结案全过程实现了闭环的业务管理。该试点在海塘网格化的管理模式、规章制度、业务流程等方面积累了成熟的经验。1、创新了海塘管理新模式。系统提高了管理效能，进一步规范了海塘巡查、养护、查违流程，使海塘管理的规范化、制度化更趋完善，统一了管理运行机制。2、完善了监督管理体系，职责明确。从巡查员发现、上报问题和处理、养护的整个过程以及核查结案，都有具体的部门和责任人和处理期限，每个环节都有监督管理体系，使管理职责有效落实。1.2.3水务网格化管理存在的问题通过前几年的探索和建设，水务专业网格管理已取得了一定成效，但从确保城市运行安全，提升行业管理水平，优化完善设施管理养护，加强信息资源整合和行业深化应用，还存在着一定的差距，主要表现在：1、河流堤防网格化系统中缺乏巡查信息的实时采集上报，容易造成一定事项的遗漏或者上报不及时，缺乏实现堤防巡查信息与相关行业管理部门相关规划信息、许可信息和执法信息之间的业务联动，因此需要进一步的完善。2、海塘巡查管理机制实现了网上录入巡查管理记录，自动统计月度、季度、年度报表并通过网络上报等优点，但仍有些没有实现的不足：例如巡查信息采用后期手动输入登记台账方式，没有实现真正的实时发现实时登记上传；问题地点描述无法准确用语言表述等问题，对有效落实和高效实施巡查管理机制的造成了一定的阻碍。·3· 上海交通大学工程硕士学位论文第一章绪论3、尚未建立城市级管理平台。接入的相关信息尚处于信息发布阶段，还未与水务业务需求紧密结合。还不能满足水务系统内各行业管理部门之间的涉水事件处理及业务处置联动的需求，无法与城市网格化管理信息系统实现条线上的双向信息联动，形成在水务专业事件的发现、立案、派遣、结案等环节的闭环信息上报。1.3研究的目标及其主要的内容1.3.1研究的目标综合应用当前先进的信息化技术，整合软硬件、网络、数据库和管理资源，结合城市网格化管理理念，梳理和优化堤防、海塘管理的业务流程，从“发现、立案、派遣、处理、结案”五个环节主动及时发现和处置问题，全面掌握设施运行状况，实现河流堤防和海塘巡查网格化、养护信息化、监管精细化，促进跨部门、市区两级的业务协同和信息资源共享，提升水务行业管理的精细化、长效化监管水平。1.3.2研究内容1、河流堤防网格化管理系统：以现有河流堤防网格化管理系统为基础，提升巡查功能，扩展巡查范围，增加巡查内容，完善河流堤防网格化管理系统。2、海塘网格化管理系统：按照统一标准、统一设计、统一开发、分层应用的原则，研究设计覆盖城市所有海塘的网格化巡查、养护监督和管理系统。3、城市水务专业网格化管理平台：在水务公共信息平台的基础上设计城市水务专业网格化管理专栏，集成河流堤防、海塘网格化管理信息。4、城市网格化管理平台功能拓展：在城市网格化管理平台中进行功能拓展，实现对水务网格化管理部件、事件进行监管和综合分析。1.4本文的组织结构及其章节编排本文的章节编排如下：第一章绪论，简略的介绍了水务专业网格化管理系统的研究背景、某市水务专业网格化管理的试点应用情况和存在的问题。提出水务专业网格化管理系统的研究目标及其主要研究内容以及论文的组织结构。·4· 上海交通大学工程硕士学位论文第一章绪论第二章水务专业网格化管理需求分析，调查了堤防、海塘网格化管理的试点情况，研究总结堤防、海塘网格化管理的对象以及其工作方式，提炼其业务流程，并根据其信息化现状提出应用需求。第三章系统总体设计方案，按照设计原则，设计了水务专业网格化管理系统的总体框架，在逻辑结构上对系统进行分层抽象，归纳总结“发现、立案、派遣、处理、结案”五个环节的工作流程，并且根据系统的网络环境设计了数据流的走向。第四章基础设施方案与实施，通过运用VMwarevphere、ArcGISServer、OracleRAC以及F5负载均衡器设计并实施了一个平台、一张图、一个数据中心、一个门户的水务专业网格化的基础环境平台。第五章数据库设计与实施，设计了包含网格化管理业务数据库、空间数据库、支撑数据库的数据库群，并且收集整理了基础数据以及历史数据内容，同时提出数据处理流程与校核方法。第六章应用系统设计，对水务专业网格化管理系统的应用部分进行了功能模块的细化设计与实现，研究设计了河流堤防网格化管理系统、海塘网格化、城市水务专业网格化管理平台，并拓展城市网格化管理平台的功能。第七章总结与展望。·5· 上海交通大学工程硕士学位论文第二章需求分析第二章水务专业网格化管理需求分析网格化管理依托统一的城市管理以及数字化的平台，将城市管理辖区按照一定的标准划分成为一个个单元。建立一种对单元内的部件和事件的监督、处置互相分离的形式。堤防和海塘管理部门都已不同程度的试点了网格化管理，从中也总结出了具有自身业务特点的堤防和海塘网格化管理的对象、工作方式以及与之相适应的业务流程。2.1业务需求2.1.1网格化管理对象1、堤防网格化管理对象堤防网格化巡查主要分为设施类和执法类两大类，每类对应相应的巡查对象及事件类别，其中巡查对象12项、事件种类53项，具体如表2-1所示：表2-1堤防巡查内容Table2-1Contentofdikepatrol类别对象内容安装大型设备搭建建筑物构筑物堆放货物分砂船非法设置限制行为敷设各类管线开挖其他行为执法类取土疏浚河道水上运输工具碰撞防汛墙抢险通道行使2吨以上车辆改变防汛墙主体结构禁止行为其他行为装卸作业打桩爆破·6· 上海交通大学工程硕士学位论文第二章需求分析续表2－1里程桩墙后地坪墙前护坡墙身标志标牌潮(拍)门防汛闸门墙体前后覆土沉陷墙后地坪开裂冲刷墙体前后覆土塌陷开裂构件锈蚀构件被盗闸门被盗防汛闸门门体变形焊缝开裂止水装置变形损坏设施类冲刷防汛通道或大堤堤顶路面开裂路面塌陷倒伏堤防绿化被盗病虫害死亡基础不稳通信设备损坏被盗被盗潮(拍)门变形构件锈蚀被盗标志标牌损坏涂鸦缺损里程桩固定不牢字体不清2、海塘网格化管理对象海塘巡查部件分为8个大项目，19个子项目，75个具体巡查内容。·7· 上海交通大学工程硕士学位论文第二章需求分析海塘滩涂巡查事件包括海塘禁止行为7项，限制行为7项，滩涂禁止行为3项，限制行为5项，具体参见表2-2。表2-2海塘滩涂巡查内容Table2-1Contentofseawallpatrol对象内容堤顶、内坡、外坡、防浪墙、内青坎、护坎、丁坝、顺坝、绿化、穿堤部件建筑物、里程桩、警示桩、标志牌1、取土、打桩、打井、爆破、挖石或者挖筑养殖塘；2、打靶；3、倾倒废、渣废液或者其他废弃物，但垃圾堆场的除外；禁止行为4、偷盗或者损毁海塘界牌、里程桩、测量标志；5、挖低堤顶、削坡；6、毁损防浪作物；7、其他危害海塘安全的行为。海塘1、进行穿堤管道、缆线铺设，钻探或者建设水闸等堤防构筑物等活动；2、垦殖；3、搭建棚舍、房屋或者兴建墓穴；限制行为事件4、修筑道路；5、放牧，刈割防浪作物；6、堆放物料；7、超重车、履带车、铁轮车在堤上行驶。1、拆除已失去功能的护滩、保岸、促淤工程设施；禁止行为2、在滩涂上割青、放牧；3、在滩涂设置或者扩大排污口。1、未取得《滩涂开发利用许可证》开发利用滩涂；滩涂2、损坏、拆除保岸、护滩、促淤工程设施；限制行为3、倾倒废渣、废液或者其他废弃物污染滩涂；4、危害堤防安全和滩涂完整；5、砍伐堤防防护林或者损毁护滩防浪作物。2.1.2网格化管理工作方式1、堤防网格化管理工作方式1）日常巡查某市组织了多支陆地堤防巡查队伍，巡查范围为市区堤防每4公里为一段，郊区堤防每5公里为一段，另外还分别在H河流上游、中游、下游建立了3支堤防水上巡查队，全面落实河流堤防日常巡查工作，立体化、统一化的河流堤防巡管。2）日常养护、应急抢险·8· 上海交通大学工程硕士学位论文第二章需求分析某市组建了多支区域化的堤防养护队和堤防绿化养护队，队伍皆常年从事水利工程施工，具有水利施工资质和比较丰富的防汛墙施工经验，兼顾了机动化专业技术堤防应急抢险的功能。2、海塘网格化管理工作方式海塘分为专用海塘和公用海塘，专用海塘由使用单位自行巡查和养护，海塘管理所对其进行监管，公用海塘由海塘管理所进行日常的巡查及养护，。公用海塘由海塘管理所防汛站的巡查人员每10天巡查一遍并进行汇总，巡查上报记录的问题包括有问题的海塘巡查情况和每一段巡查备案。1）巡查路线根据海塘工程结构特点和滩涂特性，在巡查范围内制定了五条巡查路线：第一条巡查路线（内青坎巡查路线）的范围是从大堤内坡脚至随塘河边缘的护堤地或大堤内坡脚外侧20米的护堤地，巡查内容为内青坎和绿化。第二条巡查路线（内坡巡查路线）的范围是大堤堤肩至内坡脚，巡查内容为内坡和绿化。第三条巡查路线（堤顶巡查路线）的范围包括堤顶道路、堤肩和防汛墙大堤堤顶，巡查内容为堤顶、防浪墙、里程桩、警示桩、标志牌。第四条巡查路线（外坡巡查路线）的范围是指防汛墙至外坡脚，巡查内容为外坡、防浪墙。第五条巡查路线（滩涂和保滩工程巡查路线）的范围是大堤外坡脚外侧20米滩地、保滩工程范围和滩涂管理范围，巡查内容为护坎、丁坝、顺坝、穿堤建筑物、滩涂。（2）巡查方式海塘巡查方式分为普查、详查和重点检查：普查是指巡查员搭载交通车辆进行海塘全线巡视，做好巡查情况记录并上报。详查是指巡查员以徒步方式按照巡查路线对海塘设施进行详细检查，做好巡查情况记录并上报。重点检查是指风暴潮发生前后以及当海塘出现险情、工程非正常运行或者发生重大事故时进行的检查。（3）养护方式·9· 上海交通大学工程硕士学位论文第二章需求分析海塘养护方式分为日常养护、计划养护、年度养护和突发养护：日常养护是指日常进行的例行保养及根据巡查发现的问题和缺陷，进行小修小补。计划养护是指涉及一定维修工程量的问题和缺陷，列入月度养护计划安排维修工作。年度养护是指按规定的达到大修年限或者当海塘工程发生较大损坏而进行的维修工作。突发养护是指海塘出现险情、工程非正常运行或者发生重大事故时的应急抢险工作。2.1.3堤防和海塘管理业务流程1、堤防管理业务流程堤防巡查员上报的问题登记整理后统一由巡查管理人员进行审核，依据上报的问题分类、现场照片和问题情况描述，定位问题的性质，养护问题走日常养护的工作流程，属于违章事件需要执法受理按照性质进行市级或区级的执法，需要大修无法通过日常养护处理的列入专项管理流程，属于重大事故启动防汛数字化抢险预案流程，具体流程参见图2-1。区级巡查点防汛责任单位区级巡查点责令修复单信息反馈（区受理）（待责任单位养护）（责任单位已养护）经营性岸段执法总队堤防处信息反馈岸段（待市执法）（市已执法）性质终端养护单位堤防处设施类养护上报非经营性岸段（待养护）（已养护）巡查数字预案上报市堤防处（应急抢险）巡查员堤防处系统信息（市设施受理）信息确认（处理结束）（市执法受理）信息科堤防处信息反馈（待养护）（已养护）执法类市执法堤防处车载导航转回市堤防处（已养护）执法主体设施科设施科（已列专项）设施维修子模块（拟列专项）堤防处设施科、养护单位区执法（已养护）区级巡查点区执法总队区级巡查点案件移送单信息反馈（区受理）（待区执法）（区已执法）图2-1堤防业务流程图Fig.2-1TransactionFlowDiagramofdike·10· 上海交通大学工程硕士学位论文第二章需求分析2、海塘业务流程海塘巡查员上报的问题登记整理后统一由站长进行审核，站长依据上报的问题分类、现场照片和问题情况描述，定位问题的性质，一般养护问题按照日常养护的工作流程，需要定期计划养护的问题按照计划养护流程，需要年度岁修的问题按照年度岁修养护流程，属于违章事件需要处理的按照违章处理流程，具体流程参见图2-2。图2-2海塘业务流程图Fig.2-2TransactionFlowDiagramofseawall1）海塘日常养护流程问题上报到防汛站，巡查员进行问题的情况补充登记，发给站长进行派单，站长随时可以看到上报的问题，属于日常养护的，及时派单给设施管护员处理，设施管护员处理完成后反馈给站长，站长发指令给巡查员到现场核查，巡查员核查反馈后站长进行结案，至此完成日常养护的工作。流程包括6个工作内容：巡查员上报问题→巡查员完善登记→站长派单设施管护员→养护完成→巡查员核查反馈→站长结案。2）管护员主动养护流程管护员在巡查员未发现问题前已实施养护，增加一个备案的工作流程。具体操作流程如下：管护员（问题处置）→站长（核查结案）→巡查员（问题核查）。巡查员（问题核查）环节可选。3）月度计划养护流程防汛站上报需计划养护的巡查问题汇总表→海塘管理所工程计划科制定养·11· 上海交通大学工程硕士学位论文第二章需求分析护计划→报到设施管理科审查并下发养护计划表→下发到防汛站进行养护→防汛站上报养护情况（养护完成情况表）→设施管理科组织验收（养护验收单）→工程计划科进行结案4）年度岁修养护流程防汛站上报需计划养护的巡查问题汇总表→海塘管理所工程计划科制定养护计划→组织招投标→实施完成，设施管理科组织验收（养护验收单）→工程计划科进行结案。5）违章处理流程巡查员问题上报→巡查员完善登记→站长审核→上报所里设施管理科→设施管理科处理（发违章单）→巡查员核查→设施管理科结案（告知站里）2.2应用需求2.2.1堤防网格化管理应用需求目前某市堤防管理部门结合河流条段化管理工作，构建了堤防网格化管理应用平台。平台实现了区县巡查人员通过手机终端及网络定期每日上报巡查信息，上报信息经堤防网格化管理应用系统记录备案后进行信息流转并将结果进行反馈，基本实现了堤防处内部堤防巡查和养护管理的目标。随着堤防网格化应用的不断深入，现有需要在系统的基础上进行扩展和提升，主要包括：1、智能终端客户端系统的升级目前智能终端客户端系统主要提供给巡查人员对巡查范围内巡查信息的上报使用，巡查范围通过GoogleMap在线地图方式进行显示，造成使用流量过大，定位反应速度过慢、GIS巡查业务相关图层与GoogleMap不兼容等问题，另外随着业务需求客户端信息上报内容需要进行完善扩充，因此需要对其进行升级改造。2、业务流程处理系统的升级目前业务流程处理系统主要实现了各巡查队伍巡查上报信息后对信息的流转、审批、养护、执法等处理，随着近年来堤防管理巡查单位的变化及业务管理需求的扩充，结合现有的堤防网格化工作流程，对系统处理各流程进行必要的升·12· 上海交通大学工程硕士学位论文第二章需求分析级，满足业务管理的需要。3、巡查轨迹的查询与分析的扩展目前随着智能终端系统带有GPS功能，可以记录每位巡查人员的巡查轨迹，如何有效的分析利用巡察数据，促进巡查管理，结合需要提出了巡查轨迹的查询与分析系统，主要使用WebGIS电子地图技术，在电子地图上直观的监控各巡查队伍的工作轨迹，实施监督出勤及工作情况。4、信息统计分析与考核管理的扩展随着堤防网格化应用系统的使用，存有了大量巡查的过程数据，目前需要对巡查的过程数据进行处理、分析及挖掘等，建立统计模板与考核管理模型，在系统应用中增加巡查数据的综合分析统计及考核管理功能，为管理决策提供依据和数据支持。2.2.2海塘网格化管理应用需求1、能按照业务的要求实行市区两级分布式结构。2、需要无线采集软件能运行在主流的Android智能终端上。3、需要能实现各个海塘管理所的无线数据采集上报自动分发到各海塘管理所进行受理，各个海塘管理所能实现独立的流程处理，实现各自的数据逻辑独立，很好的权限管理。4、需要对原有的系统架构进行改造升级，采用当前主流的技术架构，以便更好的满足海塘网格化业务管理的需求。5、需要能通过系统上报市局要求的季度、年度巡查自评报表和总结报告，并能实现报表、报告的查询；6、需要加强海塘管理的考核评价机制，需要能通过系统实现客观公正的结果；7、海塘管理所需要能对巡查人员的工作情况、海塘日常发生的问题能进行综合监管；8、为了方便系统推广实施和日常维护，需要能有应用维护和基础数据管理系统，在系统实施期间用于快速实施，在后期维护期间用于维护管理。·13· 上海交通大学工程硕士学位论文第二章需求分析2.2.3水务专业网格化管理应用需求在水务公共信息平台的基础上设计城市水务专业网格化管理专栏，集成河流堤防、海塘网格化管理信息，对接城市网格化管理系统。2.3本章小结本章根据网格化管理的要求，分别深入调查了堤防、海塘网格化管理的试点情况。研究总结了65项堤防网格化管理对象、97项海塘网格化管理对象，以及其工作方式，在此基础上提炼了堤防和海塘管理业务流程。并根据堤防、海塘管理的信息化现状分别提出了面向堤防管理单位的堤防网格化管理应用需求，面向海塘管理单位的海塘网格化管理应用需求以及面向城市水务主管部门的城市水务专业网格化管理应用需求。·14· 上海交通大学工程硕士学位论文第三章系统总体设计第三章系统总体设计方案根据业务需求以及应用需求，研究水务专业网格化管理系统的总体设计。设计严格按照水务信息化的总体框架，在平台结构、技术要求上保持一致，便于后期的开发、集成。充分利用现有的软件以及网络资源。强调总体功能的实用性和先进性，而不刻意追求局部最优。以多年形成的堤防海塘管理机制、工作流程和积累的管理经验为基础进行系统设计，保证系统实用性，适应于水务专业网格化相关需求的分析报表以及日常事务性处理需要。设计突出实用性，便于用户通过系统能够方便的进行数据查询、统计、导出等，在实用前提下力求先进，充分利用Oracle数据库技术、GIS技术、统计分析技术、中间件技术的主流、成熟的技术，保证系统的先进性。设计需要充分考虑到系统操作的便捷性、合理性，并有方便查找和使用的帮助系统，适合各级各层次工作人员的实际工作应用要求。同时要求遵循数据库设计、应用系统的技术开发、软硬件环境配置等的标准规范。采用易操作的所见即所得的图形界面。3.1总体框架水务专业网格化管理系统面向4个单位的用户，因此整个管理系统分为4大部分：面向堤防管理部门的河流堤防网格化管理系统，面向海塘管理部门的海塘网格化管理系统，面向城市水务主管部门的城市水务专业网格化管理平台，以及城市网格化管理平台的功能拓展，其总体框架如图3-1。河流堤防网格化管理系统负责河流堤防的日常巡查、养护处置等业务的流转与管理。海塘网格化管理系统包括海塘综合监管平台和海塘网格化巡查管理平台，海塘综·15· 上海交通大学工程硕士学位论文第三章系统总体设计合监管平台负责海塘无线巡查上报数据统一接收和分发，接收汇总各个海塘所定期上报的海塘巡查管理的自评报表。海塘网格化巡查管理系统用于各个区县海塘管理所日常海塘巡查和养护管理的业务流转。城市水务专业网格化管理平台面城市水务主管部门的业务处室的业务需求，对海塘网格化管理系统、河流堤防网格化管理系统中的相关数据进行抽取，建立支持多部门协作的业务功能模块。城市水务专业网格化管理平台和城市网格化监管平台建立数据对接，实现双方之间的海塘、堤防网格化巡查管理的关键环节的数据同步。图3-1系统总体框架图Fig.3-1Framediagramofsystem3.2逻辑结构根据水务专业网格化管理系统的设计目标和业务特点、发展需要，设计一个稳定、可靠、高效、可扩展性好的系统架构。采用面向服务体系架构（SOA）进行设计以满足现有需求并兼顾未来系统扩展需要，遵循分层体系、业务规范、标准数据资源等标准体系，强调基础资源的可复用和[1]可扩展，实现对现有系统和资源的整合，并在此基础之上再扩展新功能，总体架构·16· 上海交通大学工程硕士学位论文第三章系统总体设计图参见图3-2。图3-2架构图Fig.3-2Architecturediagram基础设施层主要指为上层系统正常运行执行保障任务的硬件、网络和运行于硬件上的基础软件环境，包括无线网络、水务专网和市政务外网等网络资源，还包括机房系统、服务器设备、存储设备等，为系统提供数据计算、存储，通信以及安全的基础设施。数据层包含系统的数据库资源，即与水务行业管理相关的所有数据库，涉及内容和领域广泛，主要包括各种类型空间数据库，如基础地理空间数据库、地理编码数据·17· 上海交通大学工程硕士学位论文第三章系统总体设计库；支撑系统运行的数据库，如组织机构数据库、工作流数据库等；多媒体数据库，如图片数据库等；水务基础对象数据库，如水务管理设施部件等；业务数据库，如各项监管业务数据库等。应用层主要分为河流堤防网格化管理应用、海塘网格化管理应用、城市水务专业网格化管理应用三大应用群。其中河流堤防网格化管理应用包含有移动巡查、业务处理、统计分析、评价考核、地图查询以及区县数据共享6个子系统模块；海塘网格化管理应用包含无线数据采集、巡查受理、协同工作、养护管理、综合监管、综合评价、巡查自评分、后台管理、基础数据管理以及GIS地图模块。3.3工作流程设计网格化管理总体工作流程分为“发现、立案、派遣、处理、结案”五个环节，主动及时发现和处置问题，全面掌握设施运行状况，实现河流堤防巡查网格化、养护信息化、监管精细化，促进多部门、多层面的业务协同和信息共享，提升水务行业的精细化、长效化监管水平，其业务流程图如图3-3所示。巡检发现（发现、上报）业务流程图是否立案立案（统一立案）不立案自行处置归档最高级岁修计划批复否立案是否项目储备岁修岁修收单是项目执行纳入岁修岁修计划上报派单派单处置方式执法审核执法结果录入零星归档汇总养护收单养护完成反馈是否可（养护角色单是（养护角色：处置位、部门）单位、部门）否所派单至上报结案巡查员核查养护结果评价人员确认核查未通过核查结果核查通过判定图3-3业务流程图Fig.3-3TransactionFlowDiagram·18· 上海交通大学工程硕士学位论文第三章系统总体设计1、堤防网格化管理流程巡查员上报根据不同的区域，分别上报给不同的管理部门，由管理相关管理部门立案，立案后由区管理所、上游所、市堤防管理科派遣。据上报的问题分类、现场照片和问题情况描述，定位问题的性质，养护问题走日常养护的工作流程，属于违章事件需要执法受理按照性质进行市级或区级的执法，需要大修无法通过日常养护处理的列入专项管理流程等。2、海塘网格化管理流程1)立案审核：对海塘巡查上报的问题进行查看后，站点进行审核确定是否立案；案卷立案后传递给海塘所派单；对于主动养护的案件，派单至站点核查，并计入养护单位的考核结果；2)问题派单：依据问题情况选择相应的处理措施，包括零星养护、执法处理、岁修养护；3)问题处理：需要零星养护的问题，养护部门接收到问题后，按照要求及时养护完成后反馈给海塘所进行督查；需要执法处置的问题，通过系统外发送到执法部门，执法部门反馈的内容由海塘所录入系统；需要岁修养护的问题，由海塘所统一审核后上报堤防处批复（岁修批复节点，通过接口触发业务流程中的批转操作），批复后海塘所执行岁修养护，相关的问题批转到养护部门进行处理。4)核查结案：对养护部门处理反馈的问题，发送核查指令，依据巡查人员反馈的核查情况确定处置是否符合要求，对于符合要求的提交给海塘所进行养护评价，对不符合要求的问题进行二次派单。5)养护评价：·19· 上海交通大学工程硕士学位论文第三章系统总体设计依据养护的情况，进行本次养护结果的评价。作为后续养护综合评定的依据。3.4系统网络与数据流信息系统需要能很好的适应管理结构，同时考虑到系统的经济性和后期维护成本。海塘巡查管理主要是海塘管理所负责，城市海塘管理部门主要是业务指导。因此系统架构采用物理上集中设计实施，逻辑上实现市、区两级分层应用结构：1个城市级综合监管平台，7个海塘网格化管理逻辑平台。系统的数据流为堤防与海塘巡查通过无线上报的数据首先发送到堤防与海塘网格化系统中，监管平台接收后把相关数据通过专线同步到城市水务专业化网格化平台，再由城市水务专业化网格化平台自动同步数据至城市网格化管理系统中。3.5本章小结在本章中，根据设计原则设计了系统总体框架，将系统分为河流堤防网格化管理系统、海塘网格化管理系统、城市水务专业网格化管理平台以及城市网格化管理平台的功能拓展4部分。在逻辑结构上，利用SOA架构，将系统抽象成基础设施层、数据层和应用层。然后根据堤防与海塘网格化的管理现状和城市网格化管理要求，将水务专业网格化的总体工作流程归纳总结为“发现、立案、派遣、处理、结案”五个环节。并且根据系统的网络环境设计了数据流的走向。·20· 上海交通大学工程硕士学位论文第四章基础平台环境第四章基础设施方案与实施为实现信息系统的集约化建设、集中化管理，水务专业网格化管理系统设计在一个平台、一张图、一个数据中心、一个门户的基础设施层上。一个平台指虚拟化平台，通过该平台解决以往信息化系统建设管理中存在的服务器数量过多过于分散的问题；一张图和一个数据中心分别只指一个GIS服务平台和一个核心数据库，以解决以往信息化系统建设管理中存在的重复投资建设问题；一个门户指运用负载均衡技术，使得用户只需访问一个门后即可访问所有的管理系统。4.1计算资源虚拟化平台4.1.1虚拟化概述堤防和海塘网格化系统包含了多项应用系统，需要部署在多台服务器中。而机房空间狭小，承重不够，服务器机柜几乎已满，因此非常有必要应用虚拟化技术，将分散的服务器集中到虚拟化平台上实现计算资源的统一管理，缓解机房空间紧张、安全保障措施落实、专业运维保障等方面的压力。[2]虚拟化是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行，是一个为了合理资源配置，简化管理流程，节省运维成本的解决方案。虚拟化通过提供一个通用抽象的接口层来实现对一组类似资源的访问，隐藏了不同资源之间属性和操作的差异，并且为监测、维护资源的提供了一种的通用方式。虚拟化的目的是简化基础设施，通过映射或抽象的方式屏蔽物理设备复杂性，增[3]加一个管理层面，激活一种资源并使之更易于透明控制。它可以有效简化基础设施的管理，增加IT资源的利用率和能力，简化对资源以及对资源管理的访问，提供对·21· 上海交通大学工程硕士学位论文第四章基础平台环境基础设施的动态管理和共享，提供符合用户和应用程序需求的资源。计算资源虚拟化是比较通用的一种虚拟化形式，它将实体服务器在逻辑上抽象成一种资源。计算资源虚拟化将实体服务器虚拟化成几台或几十台相互隔离的机器，打破物理设备的限制，从而将CPU、内存、存储等硬件资源整合成一个具有动态管理能力的资源池，达到提高基础设施的利用率、简化基础设施运维管理的目的，实现了基础设施的整合，面对不断变化的业务具备更强的适应能力。计算资源虚拟化具有易于实现整合现有服务器资源，降低成本节省资金，提高IT服务质量，为管理和配置提供高灵活性等优点。4.1.2VMwarevsphereVMwarevSphere是VMware公司的计算资源虚拟化解决方案，其核心组件是一个可以独立安装运行的ESXi系统，用以承载多个虚拟机。用户通过使用vSphereClient[4]客户端或者vSphereCLI接口等实现对计算资源的远程管理调度。ESXi支持从内核级的硬件虚拟化，从而使运行其上的虚拟机拥有更好的性能与稳定性，并且方便运维管理。VMwarevSphere可适用于大多数的企业级的运算环境，可以提供优秀的性能和可动态监测管理的资源控制，能够满足要求严苛的应用程序的需要，同时可以实现服务器部署整合，为未来需求的发展变化提供必备的可拓展空间。[5]VMwarevSphere软件堆栈由三个部分组成，分别是接口层、管理层和虚拟化层。虚拟化层由基础架构服务和应用程序服务组成。基础架构服务用于聚合、分配、虚拟化基础设施资源，基础架构服务提供的服务有计算服务、存储服务和网络服务。VMwarevCenter是VMwarevSphere的管理层，用于配置、初始化和运维管理虚拟化基础设置，是整个虚拟化环境的管理中心。同时VMwarevSphere提供了多种访问接口供用户调用，既可以使用vSphereClient桌面客户端管理VMwarevSphere，也可以使用命令行方式和开发包定制开发进行自动管理脚本。[6]VMwarevSphere的基本物理构建块包括：1、计算服务器：指直接安装并运行ESXi的x86服务器，承载虚拟机的运行。这种安装并运行ESXi的服务器称为独立主机，通过将多台CPU架构相同的独立主机·22· 上海交通大学工程硕士学位论文第四章基础平台环境整合在一起，并连接到相同的网络和存储子系统，即可以组建成群集。2、存储网络和阵列：VMwarevSphere支持DAS、SAN和NAS这些是最常见的存储方式求。连接到服务器组的存储通过存储网格实现在多台独立主机之间的共享，实现了存储资源的整合，可以更加灵活地给虚拟机分配存储资源。3、IP网络：每台计算服务器都可以通过多张物理网卡连接，为VMwarevSphere虚拟化环境提供可冗余的高带宽的网络连接。4、vCenter：vCenter为虚拟化平台提供统一的管理入口，提供基本的虚拟化平台服务，包括性能监控、权限控制、功能配置等。它将各台独立主机以及存储中的资源整合在一起，使这些资源在整个虚拟化平台中的虚拟机之间实现共享。5、管理客户端：VMwarevSphere提供了提供多种方式来访问虚拟化平台和虚拟机访。可以通过安装运行桌面版的VMwarevSphereClient客户端程序管理VMwarevSphere，也可以通过浏览器安装vSphereWebClient插件来访问。如果需要个性化定制开发自动脚本，则可以通过vSphereCLI来实现。4.1.3VMwarevsphere部署根据VMware组建主机集群的要求，选择CPU为IntelXeonE7，内存为128G的HPX86服务器作为物理主机安装VMWareESXi5.1版本。具体安装步骤如下：1、在物理主机上安装ESXi5.1，配置IP地址、DNS、机器名以及VLAN。2、任意桌面PC安装vSphereClient并连接到ESXi主机。3、安装vCenterServer并创建虚拟化平台，将已安装了ESXi的主机加入该平台。4、共享连接HPEVA8400SAN存储阵列2.54TB5、创建DRS分组，并启用VMwarevMotion和VMwareHA功能。6、部署和运行虚拟机。目前整个集群的总CPU资源达到276GHz，处理器总数142个，内存640GB，总存储10.2TB。·23· 上海交通大学工程硕士学位论文第四章基础平台环境4.2GISServer平台4.2.1GIS概述GIS是地理信息系统（GeographicInformationSystem）的简称，是一种为了用于输入、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机系统，可以对空间信息进行分析和处理。GIS在对空间信息的存储管理分析上的特点其在解释事件、预[7]测结果、规划战略等中具有实用价值。[8]WebGIS是在网络环境下的一种地理信息系统。GIS通过网络使得用户群得到拓展，成为非地理专业人员也可以使用的工具。由于信息技术的高速发展，WebGIS也融合了当今的前沿理论和技术，如弹性计算、SOA等，WebGIS在设计思想、系统体系结构、空间数据存储方式法等都有了长足的发展，可提供更广泛的访问范围、更便捷的操作使用、更宽泛的平台独立性、更低廉的开发和运维成本等特点。开放空间数据交换标准的推出使得空间数据的互操作和数据共享有了统一的标准；分布式技术的进步将分布式空间数据的存储、检索、运算变成现实；无线通信技术的推广将GIS应用从PC端扩展到移动端。因此采用WebGIS方式集成水务信息，是互联网时代、云时代对现代水务工作提出的新要求。4.2.2ArcGISServerArcGIS是ESRI公司推出的一整套企业级GIS解决方案。其中ArcGISServer是基于SOA架构的WebGIS平台，通过它可以跨企业或跨互联网以服务形式共享二三维地图、地址定位器、空间数据库和地理处理工具等GIS资源，并允许多种客户端（如[9]Web端、移动端、桌面端等）使用这些资源创建GIS应用。ESRI公司在ArcGISServer在10.1版本开始对架构做了彻底的改造，在逻辑上将整个ArcGISServer分为作为架构单位的站点、作为GIS服务的逻辑单位的集群和作为实际处理单位的服务器3部分，其系统架构图参见图4-1。这种模型架构取代了旧版本的基于SOM–SOCs的架构，转而采用点对点的方式。这种架构模型下不会发生因为某一台GIS服务器节点的意外宕机导致整个GIS平台·24· 上海交通大学工程硕士学位论文第四章基础平台环境的瘫痪。同样，当ArcGISServer站点的计算能力趋于饱和而需要增加一个GIS服务器节点时，可以很快捷的加入一台新的GIS服务器作为计算节点，从而提高GIS平台的服务能力。而这种松耦合的、热插拔式的架构特性是正是构建云GIS应用的基础。图4-1ArcGISServer系统架构图Fig.4-1SystemArchitectureDiagramofArcGISServer4.2.3ArcGISServer部署根据ArcGISServer的架构，本系统规划采用1个站点、3个集群、8台GIS服务器和1台文件共享服务器的方式部署，其中文件共享服务器用于集中管理文件型的空间数据以及ArcGISServer的配置信息。所有服务器都以域控的方式管理。由于ArcGISServerWindows版本使用64位开发，因此操作系统必须选用64位，同时数据库连接客户端也需要安装64位版本。由于是在VMWareVsphere虚拟化环境中部署，因此只需在一台虚拟服务器上安装完ArcGISServer并作相应配置，但不要加入Site，然后将该虚拟服务器转换为模板。这样以后需要增加新的GIS服务器节点时就只需要从该模板部署候再加入到Site中即可快速投入服务。·25· 上海交通大学工程硕士学位论文第四章基础平台环境4.2.4地图发布ArcGISServer部署完成后即可在该平台上应用地图瓦片缓存、地图融享等多种技术提供Rest风格的在线地图服务。1、地图瓦片缓存制作：从市测绘院等部门采购的基础地形图、遥感影像图新频率较低，但数据量巨大。传统WebGIS是客户端请求一次，服务端就动态生成一张图片传送到客户端。这种模式效率低下，浪费了大量时间在重复的绘制地图，导致服务器端压力过大、系统响应迟缓。为提高地图服务的响应速度，可预先制作多种比例尺的地图瓦片缓存（TileCache）。地图瓦片缓存采取以空间换时间的机制，最早由谷歌公司采用。该技术可以有效地提高地图的访问速度，加强地图的前端显示效果，从而提供给用户良好的体验。其原理是预先设置好地图显示的几个比例尺，将每个比例尺下的地理数据通过四叉树方式预处理切分成若个小图片，客户端请求地图时直接获[10]取相应最贴近的比例尺下的图片，再在客户端将这些图片拼接成地图。创建地图瓦片缓存时，需要配置不同的参数来平衡效率示效果，这些参数有预设比例尺的分级，合理的比例尺分级可以使用户获得良好的地图体验；切片的存储格式，PNG格式具有更好的网络传输性能，而JGP格式具有更好的显示效果，一般地形图采用PNG格式，遥感影像采用JPG格式；缓存类型参数指定预处理完毕的地图瓦片缓存的存储方式，松散型的存储即直接以小图片的方式存储，便于客户端的访问但不利于拷贝，而紧缩型的存储对图片进行打包压缩，便于数据的迁移。此外，还有图片压缩比、高、宽、DPI等参数设定。结合水务专业网格化的需要，为了使创建后的地图能够与其它部门提供的地图实现叠加与空间分析，系统统一采用2000国家大地坐标系作为地图服务的标准参考系。基础地图瓦片参数设置为PNG格式、256*256图片、96dpi、紧缩方[11]式；遥感影像瓦片采用JPG格式、压缩质量为85%、采用紧缩方式存储。2、地图服务创建和发布：地图缓存瓦片及图层样式配置完毕后，需要发布地图服务。结合水务专业网格化的业务需求及空间数据库的设计，发布两类地图服务。对于更新不频繁、原始空间数据量巨大的基础地图数据，预先制作瓦片缓存，发布为静态缓存服务，在系统中主要作为背景地图使用。对于数据更新频繁、且需要执行有查·26· 上海交通大学工程硕士学位论文第四章基础平台环境询统计、地图定位等空间计算的空间数据，发布为动态地图服务。4.3数据库平台4.3.1Oracle1、Oracle概述Oracle数据库是甲骨文公司的一款关系数据库管理系统，是目前关系型数据库市场上的主流产品。OracleRAC是OracleRealApplicationClusters的简称，是Oracle的并行集群，一个Oracle数据库被部署在不同服务器的Oracle实例同时访[12]问同。RAC的硬件体系结构主要由：节点，私有网络和共享磁盘3个主要部分组成。各个实例之间的通信通过私有网络完成，在共享磁盘上存放所有的控制文件、联机日志和数据文件，使得这些文件可以被集群中的所有的实例同时读写。虽然不同的节点有不同的IP地址，但客户端可以用过一个虚拟IP地址和数据库服务名进行连接。RAC体系结构提供的优点有：多节点负载均衡；具有故障容错和无缝切换功能，最小化硬件和软件错误造成的不良影响；通过并行执行技术提高事务响应时间；通过横向扩展提高每秒交易数和连接数；节约硬件成本，用多台相对廉价的X86服务器代替价格昂贵的小型机或大型机，同时可以节约相应的系统维护成本；可扩展性好，[13]可以方便添加删除节点，扩展硬件资源。2、Oracle部署本系统的Oracle数据库规划采用2台X86服务器安装Oracle11gR2RAC的方式，操作系统选用OracleLinux6.5，主机规划参见表4-1,系统部署示意图参见图4-2，存储资源参见表4-2。表4-1OracleRAC主机规划表Table4-1PlanningtalbeofOracleRAChost主机名主机实体IPPriv/VIP/Scan-IP操作系统Eth0：31.16.1.135RAC1-VIP：31.16.1.61OracleLinux6.5内核：DBRAC1RAC1-Priv：10.10.10.10kernel-uek-3.8.13-16.2.1.el6uekEth0：31.16.1.136RAC2-VIP：31.16.1.62OracleLinux6.5内核：DBRAC2RAC2-Priv：10.10.10.20kernel-uek-3.8.13-16.2.1.el6uekClusterVIPScan-IP：31.16.1.10·27· 上海交通大学工程硕士学位论文第四章基础平台环境图4-2OracleRAC部署图Fig.4-2DeploymentDiagramofOracleRAC表4-2OracleRAC存储资源规划表Table4-2PlanningtalbeofOracleRACstorageresource项目名称使用存储类型存储位置存储Gb本地路径OracleCluster软件ext/ext4本地硬盘2.0/u01/oracle/prod/ocrs/Oraclegrid软件ext/ext4本地硬盘2.0/u01/oracle/prod/grid/OCR（集群注册服务）OCFS2共享硬盘2.0/ocrsVotingDisk（表决盘）OCFS2共享硬盘10.0/cdvdOracleDatabase程序ext/ext4本地硬盘10.0/u01/oracle/prod/database/OracleRAC数据文件OCFS2共享硬盘600.0/data01/oracle/oradata/swsjzx/（table）OracleRAC数据文件OCFS2共享硬盘550.0/data02/oracle/oradata/swsjzx/（index）FlashRecoveryAreaOCFS2共享硬盘8.0/frck/oracle/flash_recovery_area/SWSJZX/数据库归档日志ARCHOCFS2共享硬盘150.0/dbarch/oracle/安装步骤如下：1）Linux安装并作系统检查，包括CPU信息、内存使用量和交换区使用量、内存总量、所有交换分区、加载的磁盘资源、Linux版本、Linux系统内核程序版本、所有安装的软件包。2）共享存储资源准备及多路径处理，包括修改多路径配置信息以及多路径存储资源映射。3）Grid系统安装，安装前的准备工作包括：修改系统网络参数的以及关闭ntp·28· 上海交通大学工程硕士学位论文第四章基础平台环境服务；创建必要的用户和用户组，两台服务器上的创建顺序需一致，并确保GID和UID保持一致；创建本地的yum资源库，安装createrepo及其依赖包；创建文件系统资源加载点；安装OCFS2相关软件；GRID节点注册；检查Cluster配置信息；创建OCFS2共享文件系统；加载共享存储资源；修改/etc/fstab；配置节点间的SSH信任关系；修改GRID用户的.bash_profile；修改ora10g的用户.bash_profile。最后安装Grid系统。4）在x-windows下完成Oracle11g数据库安装并创建RAC数据库。4.3.2空间数据库1、空间数据库概述地理信息系统的数据包含属性数据和空间数据，而空间数据既包含空间实体的[14]地理位置还包含实体之间的拓扑关系。空间数据库技术利用成熟的关系数据库管理系统来管理空间数据，实现从GIS软件导入空间数据入库、管理空间数据的在关系型[15]数据库系统中的存储、提供GIS软件读取空间数据的接口。2、ArcSDE和OracleSpatial的比较ArcSDE和OracleSpatial是目前使用最广泛的的利用关系型数据库管理空间数据的解决方案。两种产品的技术出发点有所不同：ArcSDE在纯关系型数据库中关联多张表分别存储空间和属性信息；而OracleSpatial把纯关系型数据库Oracle改造为对象关系型数据库，增加了SDO_GEOMETRY的数据类型，所有的空间信息包括类型、坐标、参考系等作为一个完整的空间数据对象存储。在事务响应时间方面，如果客户端是ESRI公司的产品，ArcSDE的平均速度比OracleSpatial快将近20%-40%，占据明显的优势。如果客户端不是ESRI公司的产品，ArcSDE仍然要比OracleSpatial快10%，尤其是在对复杂GIS数据查询时。在空间数据格式支持方面，ArcSDE作为ESRI公司ArcGIS产品系列的一部分，支持几乎所有的空间数据格式，包括SHP文件，GDB文件以及各种不同的栅格影像文件，并有强大便捷的可视化管理工具。而OracleSpatial从9i的不支持栅格影像数据到OracleSpatial11g中GeoRaster的推出为管理大量栅格数据提供了重要的新·29· 上海交通大学工程硕士学位论文第四章基础平台环境[16]功能，应该说取得了长足的进步。但是OracleSpatial的主要问题还是在于缺乏客户端管理工具，尤其是面向空间数据生产人员的可视化管理工具。在管理对象方面，OracleSpatial的SDO_GEOMETRY数据类型只实现了对基本空间要素“点、线、面”的存储和检索，而ArcSDE则能实现对空间数据的拓扑关系、空间注记等对象的管理，并且具有版本控制和长事务处理机制来保障空间数据的数据一致性。通过对最新版本的ArcSDE和OracleSpatial的实现原理以及各自优缺点的比较分析发现，ArcSDE偏向于对空间数据的应用，OracleSpatial偏向于对空间数据的存储。OracleSpatial就目前而言，只是一个空间数据的容器，而ArcSDE是一个空[17]间数据服务器。由于堤防与海塘网格化系统是在原试点的堤防网格化和海塘网格化系统基础上进一步开发的，而原系统中积累的大量空间数据都采用了ESRI公司的shape文件格式或者Geodatabase格式，因此采用ArcSDE可以更方便的管理这些空间数据。此外，在空间数据发布方面，由于采用了ArcGISServer作为发布平台，其对ArcSDE的访问更为高效，并且具有丰富的调用接口。因此，选择ArcSDE来存储和管理空间数据，对本系统而言是种更为合理的选择。3、安装部署步骤1）创建操作系统级别的ArcSDE用户。2）创建SDE的用户、表空间并赋予权限，注意表空间的路径需要输入共享磁盘的路径。3）安装相关的ArcSDE软件并根据软件安装的位置以及Oracle软件安装的信息，添加arcsde用户的环境变量修改配置文件参数。4）在ArcSDE用户下修改$SDEHOME/etc/services.sde文件，添加实例名和端口号。5）使用ArcGISDesktop中的GP工具”CreateEnterpriseGeodatabase”来创建SDE的Schema。·30· 上海交通大学工程硕士学位论文第四章基础平台环境6）更新相关的授权文件，其所属用户，所属组以及读写权限。7）启动ArcSDE服务。4.4负载均衡4.4.1负载均衡概述负载均衡（LoadBalance）是将诸如Web服务器、应用服务器等的工作任务分解平衡到多个计算节点上进行执行，从而共同完成工作任务。负载均衡在不改变现存的网络结构的情况下，提供一种高性价比且对应用透明的方法来增加服务器的吞吐量、[18]加强系统的数据处理能力、提高系统的可用性和环境的灵活性。软件负载均衡是指在一台或多台服务器相应安装相应的软件或功能模块来实现负载均衡，如Nginx、Haproxy等。软件负载均衡具有配置简单、使用灵活、低成本[19]的有点，可以满足基于特定环境的负载均衡需求。而缺点在于负载均衡软件自身的运行仍然会消耗服务器的系统资源，并且实现的功能越多，消耗的资源也就越多。硬件负载均衡是网络和服务器之间架设一台负载均衡器，该设备具有独立的嵌入式操作系统，专门负载完成负载均衡任务，通常会固化负载均衡算法，因此整体性能[20]突出，且可扩展功能多样化，可达到最佳的负载均衡需求。4.4.2负载均衡器F5BIG-IPLTM是由全球领先的硬件负载均衡解决方案供应商F5公司提供的负载均衡器。F5BIG-IPLTM是用户和应用服务器之间的全代理，可确保应用流量的安[21]全，并对应用流量进行优化和负载均衡，并且易于配置和管理。运用F5负载均衡器对平台中所涉及的多台服务器进行负载均衡设置。具体配置如下：1、GIS应用池，设置虚拟IP，其后台由多台GIS服务器构成，同时应用了TCP连接复用、内容缓存、TCP缓冲、HTTP压缩、SSL加速等设置；2、Web服务应用池，设置虚拟IP。后台由3台Web应用服务器构成，同时应用了TCP连接复用、内容缓存、TCP缓冲、HTTP压缩、SSL加速等设置。·31· 上海交通大学工程硕士学位论文第四章基础平台环境3、OracleRAC负载均衡。在F5BIG-IPLTM中创建Oracle健康监视器后台，利用SQL语句SELECTstatusFROMv$instance监测Oracle实例状态。创建OracleRAC节点，并指定第一步创建的Oracle健康监视器以及内置的ICMP监视器，并将这[22]些节点组建成一个应用池，绑定到虚拟IP。4.5本章小结本章通过运用VMwarevphere、ArcGISServer、OracleRAC以及F5负载均衡器设计并实施了一个平台、一张图、一个数据中心、一个门户的基础设施层。整个基础设施平台在设计上具有很强的扩展性与通用性，可以不只仅限于为水务专业网格化管理系统服务，而是可以作为一整套通用的基础设施层，扩展到为行业内其他信息化建设提供基础设施，以达到集约化建设的目的。·32· 上海交通大学工程硕士学位论文第五章数据库设计与实施第五章数据库设计与实施数据库是水务专业网格化管理的基础，根据水务专业网格化的需求，以不同的形式设计实施水务专业网格化管理数据库群。水务专业网格化数据库的特点有：1、多尺度：水务专业网格化管理要求系统既能反映到堤防、海塘巡查条段的局[23]部情况，又能够反映城市的综合概况。2、实时动态：水务专业网格化管理信息系统需要反映全时段的河流堤防、一线海塘状态，同时同一事件需要进行不同时间段的比对。5.1数据库设计根据堤防和海塘网格化数据库的特点，设计了由支撑数据库、空间数据库和业务数据库三大部分组成的数据库集群（图5-1），全部部署在OracleRAC架构的水务数据中心之上。图5-1数据库设计图Fig.5-1Designofdatabase·33· 上海交通大学工程硕士学位论文第五章数据库设计与实施5.1.1业务数据库设计水务专业网格化管理的业务数据库内容包含有事件处置过程、处置表格、监督信[24]息以及组织机构等信息。1、组织机构数据库：涉及水务专业网格化管理的单位组织机构和相关人员信息数据库。2、流程定义数据库：包含相关的业务流程定义、填报表单定义、处置权限定义[25]等。3、上报问题数据库：随着堤防与海塘网格化管理系统的投入使用，统计分析挖掘上报问题，比如事件空间分布图、部件损坏年份表等。4、综合评价数据库：按业务的需要保存系统运行的各项统计数据，运行分析等资料，配合各项评价指标生成评分成绩。内容包括与水务专业网格化管理评价体系有关的统计评价数据，是实施水务专业网格化管理监督机制的基础。5.1.2空间数据库设计水务专业网格化管理空间数据库是堤防与海塘网格化管理过程中涉及的基础地图、遥感影像图以及其他专题地图等空间数据，管理所有系统运行过程中产生的具有空间位置信息的数据。1、基础地理数据库建立基础矢量地形图和历年遥感影像图组成的基础空间数据库。主要包括行政区划、道路交通、河流湖泊、堤防结构数据、海塘结构数据、绿化、2002-2014年的城市航拍影像图等大量的基础地理数据。基础地理数据库可直接为堤防与海塘网格化管理相关的各部门提供准确实时的基础地理信息，保证了精细化堤防与海塘网格化管理平台对基础地理信息的需求。2、地理编码数据库[26]地理编码提供了一种把语义信息转换成可用于GIS系统的地理坐标的方式，地理编码数据库包括的内容有行政区划数据、地名数据、道路数据、河流数据、控制点、里程桩、相关水利工程等数据。通过地理编码实现地址空间的相对定位，可以使堤防·34· 上海交通大学工程硕士学位论文第五章数据库设计与实施与海塘中的各种数据资源通过地址信息反映到空间位置上来，提高空间信息的可读性，在各种空间范围行政区内达到信息的整合。通过地理编码技术对海塘部件进行分类分[27]项管理，最终实现网格化管理由盲目到精确，由人工管理到信息管理的转变。3、部件数据库：根据管理对象的分类分项，分别建立堤防与海塘部件数据库。堤防部件数据库存储的内容主要包括堤防墙体、防汛闸门、防汛潮闸门、防汛通道或大堤堤顶、潮(拍)门、里程桩、标志标牌、通信设备、堤防绿化、堤防薄弱险段等管理设施。海塘部件数据库存储的内容主要包括道路、堤顶道路、内坡、外坡、丁坝、顺坝等基础设施及控制点、里程桩等管理设施。5.2数据内容此次数据库收集的数据范围为城市行政区域内的所有海塘工程，包括大陆海塘和岛屿海塘。5.2.1基础数据堤防基础空间数据主要包括河流河道、主要支流的河道基本情况、巡查队伍及管理单位等，数据表主要包括：河道基本信息、水下地形图、河道里程桩、实测大断面资料（横断面监测点基本信息、断面测点信息）、陆域地形图（道路、铁路、河流、区划、建筑物、绿化带）、河流影像数据、地质数据、巡查队伍、养护（抢险队伍）、堤防岸段（单位）。海塘基础空间数据包括所有海塘管理对象、海塘周边空间数据等。5.2.2部件数据1、堤防部件数据[28]堤防管理部件是物化的堤防管理对象，包括堤防墙体、防汛闸门、防汛潮闸门、防汛通道或大堤堤顶、潮(拍)门、里程桩、标志标牌、通信设备、堤防绿化、堤防薄弱险段等。2、海塘部件数据·35· 上海交通大学工程硕士学位论文第五章数据库设计与实施海塘管理部件是物化的海塘管理对象，包括护堤工程、控制点、里程桩、绿化工程、排污口、主海塘等海塘岸线对象及防汛站、涵闸、水文站、水闸等水利工程设施，也包括促淤工程、丁坝、顺坝等滩涂设施。5.2.3事件数据堤防事件分为设施类和执法类，其中设施类主要为堤防的损坏情况需要通过养护管理进行完成修复，执法类是由于人的行为活动导致影响或破坏，需要执法部门进行执法管理。海塘事件指海塘禁止行为和限制行为，即人的行为活动导致海塘管理对象受到影响或损坏，需要海塘管理部门处置才能恢复正常的事件和行为的统称。5.2.4空间数据成果空间数据成果采用2000国家大地坐标系统，数据按照分类的图层提供，并且有相应的属性数据，数据存储为通用的空间数据格式Geodatabase。具体图层有海塘部件、堤防部件、水利工程、行政区划、道路河流、海塘地形、堤防地形。其中海塘部件包括堤顶公路、护堤工程、防浪墙、丁坝、顺坝、随塘河、植被、围垦工程、种青、绿化工程、促淤工程、水准点、控制点、海塘里程桩；堤防部件包括防汛闸门、防汛潮闸门、防汛通道、大堤堤顶、潮（拍）门、堤防里程桩、标志标牌、通信设备、堤防绿化、堤防薄弱险段；水利工程包括涵闸、水文站、防汛站、水闸、排污口；行政区划包括行政区划边界、标注。海塘地形包括主海塘、堤脚线、护坡和滩涂边界、示坡线；堤防地形包括水下地形图、河道里程桩、陆域地形图。5.2.5业务管理数据水务专业网格化管理业务数据指水务专业网格化管理过程中产生的数据，内容有反映堤防、海塘事件的文字、现场照片、录音、视频以及处置状态、受理表格、组织机构等流转信息。·36· 上海交通大学工程硕士学位论文第五章数据库设计与实施5.2.6综合评价数据综合评价数据用于设定考核方式、评价指标等，用于分析评价堤防、海塘管理中堤防、海塘管理问题的发现和处置状况，主要包括了月汇总报告、季度分析报告、年度分析报告等报表，反映堤防、海塘巡查覆盖情况和事件处置效率。5.3数据处理设计5.3.1处理流程海塘原始数据包括CAD格式的海塘工程平面图以及WORD、EXCEL格式保存的海塘工程实际调查的属性要素。根据以上原始数据按照海塘不同要素分类整理，海塘要素分为里程桩、护堤工程、专用岸线、绿化工程、穿堤建筑物、丁坝、顺坝、巡查网格等。每一类要素均包含空间数据及其对应的属性信息。空间数据的投影坐标系统均采用2000国家大地坐标系。根据数据处理流程的不同，海塘要素可以分为两类：1、A类要素为调查属性表中直接包含有空间坐标信息的要素，如里程桩（属性表中有其空间坐标）、丁坝（属性表中有其起讫点空间坐标），此类要素可以根据调查属性表直接生成空间数据；2、B类要素为调查属性表中只包含要素对应桩号的要素，如护堤工程、专用岸线等，此类要素的空间数据需要根据调查的桩号对照海塘工程平面图人工确定。以上两类要素在生成空间数据的同时生成一个与属性调查数据唯一对应的ID，根据ID将属性调查的数据写入空间数据的属性表中。5.3.2校核方法对于A类要素数据，由于直接根据属性调查数据生成，因此校核主要针对数据的合理性进行校核，将里程桩与相同投影坐标的遥感影像进行叠加，校核里程桩与遥感影像的海塘是否吻合。对于B类要素数据，由于采用人工确定的方法生产，存在出错的可能。校核主要·37· 上海交通大学工程硕士学位论文第五章数据库设计与实施采用长度校核法，将数据处理生成的空间数据的长度与属性调查的实际长度进行对比，考虑到实际测量的误差，设置30m的误差阈值，对于超过误差阈值的数据进行二次确认。5.4本章小结本章根据堤防海塘网格化数据库的特点，设计了包含网格化管理业务数据库、空间数据库、支撑数据库的数据库群。将业务数据库组织设计成组织机构数据库、流程定义数据库、上报问题数据库以及综合评价数据库4大类，将空间数据库组织设计成基础地理数据库、地理编码数据库以及部件数据库3大类。并且收集整理了基础、部件、事件、空间、业务管理、综合评价6大类的基础数据以及历史数据内容。同时尝试设计了不同存储格式的历史数据处理转换的流程和校核方法以减少其间产生的数据处理的误差。·38· 上海交通大学工程硕士学位论文第六章应用系统设计第六章应用系统设计根据水务专业网格化管理的逻辑结构设计，应用系统主要分为河流堤防网格化管理应用、海塘网格化管理应用、水务专业网格化管理应用三大应用群。其中河流堤防网格化管理应用、海塘网格化管理应用组成网格化业务平台，接受堤防与海塘巡查养护单位通过移动终端无线上报的数据，然后再将数据转发到城市水务专业网格化管理平台，以体现管理和监管的体系架构。6.1河流堤防网格化管理系统河流堤防网格化管理系统面向市堤防处用户，可划分为堤防智能巡查、巡查业务处理、巡查统计分析、巡查评价考核、GIS地图查询、区县信息与服务共享6个模块，如图6-1所示。其中堤防智能巡查模块和巡查业务处理模块是在市堤防处原有信息系统基础上实现升级改造，其余4项为新设计模块。图6-1河流堤防网格化管理系统模块架构图Fig.6-1structurediagramofriverdikegridmanagementsystem·39· 上海交通大学工程硕士学位论文第六章应用系统设计1、堤防智能巡查模块：该模块是堤防网格化管理系统的巡查信息收集终端。主要实现巡查员可以将日常巡查发现的堤防问题，通过拍照、文字等方式形成事件表单，快速上报到堤防处进行受理。该模块依托移动设备，操作系统为Android，采用无线通信网传输数据，通过对事件进行分类编码，对地理信息进行编码，完成网格化巡查问题的文字、照片、现场录音和地理位置信息的实时传递。结合实际的应用及业务需要，主要需要对模块中使用的Google地图进行技术替代、业务信息上报、行政审批、安全预警及系统升级配置等升级改造。2、巡查业务处理模块：该模块主要实现了对巡查上报信息的工作流处理，涉及处理环节主要包括信息审核、流转、养护、执法、立入专项等，实现了巡查信息全程化动态过程，提高了巡查受理的工作效率，但随着近年来随着堤防巡查业务的不断变化，目前的业务工作流程需要按照实际业务需求及工作特点进行变化，相应的业务功能进行升级改造。3、巡查统计分析模块：该模块主要实现对各类巡查记录信息的统计，通过选择时间、区县、巡查人员、巡查事项、处理状态等要求，按照统一设计的统计模块，生成月报、季报、年报等统计分析成果，为管理决策提供依据和数据支持。4、巡查评价考核模块：该模块提供了客观的绩效量化各巡查与养护队伍人员的考核和综合评价，模块按照目前对巡查及养护队伍工作流程规范、网格责任主体、巡查与养护要求、考核标准等进行设计，形成客观的评价模型，模块主要通过图表形式生成各类评价结果[29]。5、GIS地图查询模块：该模块主要为业务管理人员提供工具监督城市各巡查队伍每日的巡查工作轨迹及上报信息的处理状态。模块主要通过GIS地图服务的方式实现了对各巡查队伍的巡查轨迹与上报记录处理状态的实时监控、信息查询及轨迹回放等功能。6、区县信息与服务共享模块：该模块主要为各区县巡查队伍提供巡查信息及应用共享服务，主要包括为各区县提供巡查数据、行政许可、考核应用、信息传送等内容，通过信息化的手段更好的服务区县巡查管理工作。·40· 上海交通大学工程硕士学位论文第六章应用系统设计6.1.1堤防智能巡查模块堤防智能巡查模块使用Android操作系统开发，模块主要功能包括：通过GPS记录巡查人员的巡查轨迹、上报巡查信息及巡查信息的确认。主要需要升级完善的内容如下：1、巡查地图1）利用Android基于ArcGIS的最新技术替代原有GoogleMap地图技术。2）采用ArcGIS发布切片离线包的方式发布地图服务，降低访问流量，节约经济成本。3）在地图上动态叠加与巡查有关的相关图层，包括：巡查里程桩范围、防汛责任单位、薄弱险段、光缆等。4）地图上显示各巡查人员巡查的历史纪录及处理状态。2、巡查上报用于巡查员巡查过程中发现问题进行上报。上报内容包括事件类型、所在河流、里程桩范围、问题的文字描述、图片显示、声音表述、事发位置信息等内容，其中所在河流及里程桩范围通过定位自动计算，图片通过终端拍摄功能进行现场拍照实现自动上传，对于历史的巡查的内容未处理在地图上进行显示，需要巡查人员进行跟踪。3、任务下发接收堤防管理人员发给巡查员的核查任务及行政审批数据，要求巡查员进行现场核查反馈。核查任务中包含问题上报的主要信息，如问题类别、问题发生的位置等，巡查员到现场后根据现场养护的情况进行拍照反馈。4、报警提醒利用目前已有的河流堤防安全监测系统中实时数据，设定预警值，各巡查员对于巡查范围内对应的堤防安全监测信息，终端系统自动进行消息提醒，加强巡查任务。6.1.2堤防巡查业务处理模块巡查业务处理模块供区县、堤防科、执法机构等单位使用。巡查业务处理模块主要实现了对巡查上报的信息按照性质和类别进行自动划分，信息按照审核、流转、养·41· 上海交通大学工程硕士学位论文第六章应用系统设计护、执法、立入专项节点进行流转。堤防巡查业务处理模块主要包括以下子功能：巡查记录划分、区受理、市受理、市执法、养护管理等。1、巡查划分通过该模块接受巡查上报信息后，根据信息所属类别及性质进行划分，巡查单位通过系统划分为设施类或执法类进行巡查信息分发。2、区受理通过该模块将巡查信息流转到相应的区县单位，区县单位用户填写责令修复单提交防汛责任单位，防汛责任单位通过系统填写养护信息表，反馈给区级巡查点，最终完成区受里任务。3、市受理通过该模块将巡查信息流转到市堤防处，市堤防判断信息的重要程度，通过系统转发到市执法、养护单位养护，对于需要重新立项的转入待立项，进行项目管理，重大事故需要通过系统启动数字预案进行抢险。4、市执法通过该模块将巡查信息流转到市水务行政执法总队，总队通过系统可查询到各类待执法的信息，按照巡查信息的内容进行相应的执法，最终通过系统填写执法的结果，完成执法任务。5、养护管理通过该模块将巡查信息流转到养护公司，养护公司通过系统获取需要养护的堤防岸段信息，经过实际养护管理后，通过系统填写养护单，包括：损坏情况、修复情况、修复日期、修复工作量的明细、养护公司、养护人员等，完成养护任务。6、流程设置通过该模块实现了系统中信息流程节点的动态控制，具体通过图形化的方式提供直观地编辑、配置和查看各个流程环节的方法。6.1.3堤防巡查统计分析模块巡查统计分析模块主要供堤防网格化管理人员使用。模块主要实现各类巡查信息·42· 上海交通大学工程硕士学位论文第六章应用系统设计的查询、统计与分析功能。巡查统计分析模块主要包括以下子功能：综合查询、项目统计、状态统计、区县统计等。1、综合查询该模块通过时间、区县、巡查人员、巡查事项、处理状态等条件对巡查信息进行综合查询，提供打印、导出Execl等功能。2、项目统计该模块按照各巡查信息所对应的分类项目进行统计，统计的内容包括：损坏次数、损坏最大值、上报次、短信发送量等，系统自动生成月报、季度、年报，提供打印、导出Execl等功能。3、状态统计该模块按照各巡查信息所信息受理的状态进行统计，统计的内容包括：市设施受理、待养护、转信息科、拟列专项、项目储备、已养护、处理结束等，系统自动生成月报、季度、年报，提供打印、导出Execl等功能。4、区县统计该模块对各区项的巡查上报信息进行专题图分析，主要包括：各区县巡查信息量分布比列图、各区县巡查信息量多年对比图，各区县巡查信息量每月同比或环比对比图等，生成的图片导出与打印功能。6.1.4堤防巡查评价考核模块为了全面提升堤防网格化管理水平，需要结合现有数据资源信息，建立一套适合堤防网格化管理综合分析评价的考核办法，利用信息化方法实现对堤防管理部门、养护单位、巡查单位及巡查人员等角色客观评价考核，提高网格化管理的质量。主要包括以下功能模块：1、堤防管理人员考核评价通过对堤防管理人员对巡查信息办理的数量、重要性及审核时间等建立考核评价模型，系统自动生成堤防管理人员对巡查工作的办理情况考核表，成果提供导出·43· 上海交通大学工程硕士学位论文第六章应用系统设计Execl与打印功能。2、养护单位考核养护单位主要有堤防管理部门对其每月进行考核，考核打分的内容包括：管理机构、计划、精神文明、制度、档案、设备物资、防汛组织、防汛准备、防汛物资、防汛抢险、养护数量、养护程度等，对考核的内容建立核评价模型，系统生成考核月报、季度、年报等定期发布，成果提供导出Execl与打印功能。3、巡查单位考核巡查单位主要由堤防管理部门对其每月进行考核，考核打分的内容包括：计划管理、制度落实、档案管理、日常管理、安全管理、设备物资管理、防汛组织、防汛准备、信息上报量、巡查次数、巡查路径、社会测评等，对考核的内容建立核评价办法，系统生成考核月报、季度、年报等定期发布，成果提供导出Execl与打印功能。6.1.5堤防GIS地图查询模块该模块供堤防管理部门使用。GIS地图轨迹主要使用WebGIS技术，在电子地图上直观的监控各巡查队伍的工作轨迹及上报信息，实施监督出勤及工作情况。WebGIS应具备图形浏览、图形设置、图形输出等功能。具体要求如下：1、图形浏览要求根据不同专题将数据分层显示，并能够方便控制图层开关显示；提供图形放大、缩小、漫游、回退等操作工具；能够根据河流、水库、湖泊、行政区划、巡查里程桩等的名称或代码进行导航，以快速定位图形显示。2、图形设置要求能够任意设置点状符号、线形、面状填充样式、颜色等；能够对每一个图层的标注内容、标注样式、标注方式、字体格式进行设置；能够对每一个图层的显示比例尺进行设置，控制图层在不同比例尺下的显示情况；能够设置选中要素、警告提示要素等的高亮显示方式和规则。3、遥感图像与电子地图叠加显示支持遥感图像与数字高程模型DEM影像作为区域背景，通过配准与数字线画图叠·44· 上海交通大学工程硕士学位论文第六章应用系统设计加显示，直观展示监测站点周边水域等情况。4、图形输出要求能够输出任意范围的图形到多种通用的图像格式，例如BMP、JEPG、GIF等图像格式，也可以输出到打印机或者打印文件等。GIS地图轨迹模块主要包括以下功能模块：实时监控、轨迹回放、巡查区域查询、信息状态查询等。1、实时监控该模块使用WebGIS技术，在行政区域地图上添加巡查河流、里程桩、薄弱险段等巡查图层信息，系统在地图上实时显示每个巡查人员的工作轨迹，提供的查询条件主要包括：巡查队伍、巡查人员及巡查时间等。2、轨迹回放该模块在实时监控的基础上，提供对每个巡查人员的巡查轨迹的回放，系统选择巡查单位下某个巡查人员，在地图上动态的显示该巡查人员巡查工作轨迹的走势，轨迹中每个节点显示当前坐标及时间。3、巡查区域查询为了检查与监督每个巡查队伍每周巡查范围是否全部覆盖，该模块通过巡查区域查询功能进行实现，具体系统选择相应的区县及时间范围，在地图上显示该巡查单位下属所有巡查人员在该时间段内巡查路径情况，管理人员可根据获取的巡查路径范围情况与巡查单位实际要求的巡查范围进行比较，检查巡查范围覆盖是否达标，作为今后考核的依据。4、信息状态查询为了更加直观的显示城市巡查信息目前所处的流程节点、处理状态、养护信息及审批意见等，该模块通过WebGIS电子地图的方式分类显示巡查信息的当前状态，主要的状态分类包括未处理、处理中及处理结束，地图上通过不同的颜色显示及定位巡查的位置。·45· 上海交通大学工程硕士学位论文第六章应用系统设计6.1.6区县数据与服务共享模块区县数据与服务共享模块主要包括以下功能模块：巡查数据共享、巡查应用服务共享及考核评价服务共享。1、巡查数据共享该模块为区县提供所需的巡查数据，巡查信息主要包括定期生成月报、季报、年报等巡查成果数据、审批数据、统计数据及行政许可数据等。2、巡查应用服务该模块为区县提供区县巡查范围内的应用服务，包括：巡查信息的综合查询服务、地图轨迹查询服务及统计分析服务等。3、考核评价服务该模块为区县管理部门提供一个考核巡查队伍的工具，通过市级对区县巡查工作的要求及考核办理，在各区县巡查数据的基础上，建立考核评价数据模型，动态生成考核评价报表，为管理部门考核服务。6.2海塘网格化管理系统根据研究的总体目标以及需求分析，将海塘网格化管理系统设计为为11个模块，如图6-2所示。运用WebGIS、GPS、计算机网络、无线通信、工作流等技术手段搭建统一的应用支撑平台，整合原有海塘管理单位的业务系统、对海塘管理实施流程再造，实现精准、及时、高效、全方位全时段覆盖的海塘管理。1、海塘手持巡查终端模块：是海塘网格化管理信息系统的信息采集终端。主要实现巡查员在巡查过程中向海塘管理所防汛站上报海塘管理问题信息。该系统依托移动终端设备，采用无线网络传输数据，通过对海塘管理部件和事件进行分类编码，对地理信息进行编码，完成海塘管理问题文字、照片、现场录音和地理位置信息的实时传递。2、海塘巡查受理模块：该模块专门为海塘管理所防汛站设计，使用人员一般为海塘管理所防汛站管理员。管理员通过通过该模块收集由信海塘手持巡查终端上报的·46· 上海交通大学工程硕士学位论文第六章应用系统设计问题信息，从而为海塘协同工作模块提供海塘管理问题的采集和养护信息上报服务，保证问题信息能迅速无误地被受理并传输至海塘管理所。图6-2海塘网格化管理系统模块架构图Fig.6-2Modulestructurediagramofseawallgridmanagementsystem3、海塘协同工作模块：该模块提供给海塘管理所防汛站、海塘管理所、各个养护单位以及使用，采用WebGIS技术以及工作流技术来办理海塘管理中的各项具体业务以及信息检索。该模块提供了基于工作流的面向GIS的协同管理、业务办理等方面的应用。可以方便查询问题处理阶段节点和处理结果，并对巡查工作进行监督。该模块串联了派遣、反馈、核查、结案归档等管理环节，实现市、区水务管理部门、海塘管理所防汛站、海塘管理所之间的资源共享、协同工作。4、海塘养护管理模块：为海塘管理所管理部门服务，该模块主要实现对养护任务的上报、派发等功能，通过它可以实现对养护任务的集中派遣、养护任务的统一管理、养护任务的统计等。5、海塘综合监管模块：为海塘管理所和防汛站服务，该模块可以直观显示海塘管理相关空间信息、养护任务信息和相关养护详细信息等综合情况，并可以直观查询显示每个巡查员、海塘、海塘部件等个体的情况，掌握海塘管理总体宏观情况。6、海塘综合评价模块：该模块内置了处理过程、责任主体、工作绩效、规范标准等评价模型，生成以图形表现为主的评价结果，服务于海塘网格化管理的绩效量化·47· 上海交通大学工程硕士学位论文第六章应用系统设计考核和综合评价，进而为海塘管理决策提供依据和数据支持。7、海塘巡查自评分析模块:通过该系统各个海塘所每个季度、年度上报海塘巡查自评报表和海塘巡查分析总结报告，汇总到海塘主管部门，可以查看自评报表并进行汇总统计。8、海塘后台管理模块：负责整个系统的设置和运维工作。该模块实现组织机构、工作流程、查询统计条件等海塘管理相关信息与常用功能的配置。9、海塘基础数据管理模块：实现对空间数据资源的管理功能，能配置空间数据的显示符号、比例尺等进行设置。10、市平台数据接收和分发模块：为了节约无线数据传输运行成本，统一通过市平台接收无线上报数据并通过有线网络分发到相应海塘所的海塘网格化管平台。11、海塘GIS地图模块：实现GIS的主要常用功能，做为整个海塘网格化管理应用的重要空间应用支撑。6.2.1海塘手持巡查终端模块该模块是为海塘巡查员量身定制的手持信息采集终端，依托无线设备，采用无线网络传输技术、GIS技术、GPS定位技术，通过海塘管理网格编码、海塘管理事部件对象、地理编码体系，实现海塘巡查事件报表、现场照片、声音和空间位置信息实时传递。通过该模块，巡查员可以将日常巡查发现的海塘管理问题，通过拍照、录音的方式形成案件表单，快速上报到海塘防汛站。此外巡查员还可以利用该系统接收防汛站分派的各项任务，对处理完成的海塘管理问题进行核查。该模块从体系结构上可分为终端应用、无线数据服务和巡查管理平台服务三个层次。1、终端应用层：即为安装有“海塘巡查通”app的手机终端。具体包含以下模块：支撑模块：包括数据加密解密、压缩、无线传输与同步，GIS引擎，GPS定位，自动升级模块。·48· 上海交通大学工程硕士学位论文第六章应用系统设计应用模块：包括巡查事件上报，任务接收，地图查询定位，多媒体信息传输，一键呼叫。2、无线数据服务层：安装在专用无线数据服务器上，负责实现终端和后台支持系统之间的数据传输。包含的具体服务如下:1）数据解密解压缩服务。2）客户端、地理信息数据、业务信息自动更新服务3）地理要素数据发布服务。4）巡查事件上报表单，现场照片空间位置信息和后台之间的同步服务。5）地理信息空间检索后台和终端之间的转发服务。3、平台服务层：即海塘巡查受理模块、海塘协同工作模块。主要功能包括表单填写、录音、拍照、地图操作、GPS定位、接打电话、数据同步、数据查询、用户管理和辅助功能。6.2.2海塘巡查受理模块该模块供海塘管理所防汛站使用，主要负责登记海塘巡查管理中上报的问题，根据巡查员上报的海塘巡查的描述进行案卷记录，同时案卷记录在系统中流转。该模块与无线采集模块中的GPS定位紧密结合，实现问题的精确定位。主要包括以下巡查上报立案和问题登记功能。1、巡查员上报立案海塘巡查员在指定的条段巡查海塘管理的部件和事件问题，发现问题后通过海塘手持巡查终端对发现的问题进行信息采集，然后将采集的信息上传到防汛站。具体功能应包括问题查看、问题立案等2、巡查问题登记录入除了巡查员通过海塘巡查通上报问题，还可以直接在系统中进行登记录入海塘的相关问题，作为海塘巡查通无法正常工作时上报巡查问题的一个补充手段。而当管护员在巡查员未发现问题前已实施养护，可以通过问题登记的功能，录入养护的管理内容，并上报给站长进行备案审核。·49· 上海交通大学工程硕士学位论文第六章应用系统设计6.2.3海塘综合评价模块为保障新模式下海塘管理的更好的运行，全面提升海塘管理水平，需要建立海塘管理综合分析评价系统，通过一套科学合理的评价考核体系，对海塘管理的各方面进行评价考核，既能分析海塘巡查中发现的具体事件，又能监督海塘巡查管理的质量。通过该模块，可以实现并逐步完善海塘管理评价体系，可以形成新模式下良好的海塘管理评价分析机制。从而使海塘网格化管理系统发挥更大的作用。1、评价规则设定评价指标体系的建立需要根据实际情况逐步调整，因此，在实际的海塘网格化管理中，需要不断结合评价体系的影响程度调整各项指标比重参数，使海塘管理评价规则能对海塘网格化管理做出切实的评价。因此在后台管理模块中设计了对评价规则的编辑功能。2、评价主体设置综合评价体系的评价对象包含了条段、单位、人员等各级评价主体，在评价体系中有需要对评价主体以及其相互关系进行设置。比如在单位评价中，针对海塘管理所和防汛站分别进行评价，这时就需要事先对单位进行分类设置。同样，在后台管理模块中设计了评价主体设置的功能。3、评价数据的采集评价模块的数据主要来源于业务受理及协同工作模块产生的数据，这部分数据为客观可定量的数据，但同时兼顾到领导主观定性评估的要求，设计引入了主观评价数据，在评价过程中主观定性数据和客观定量数据一同参与评价系统的数学模型。4、评价结果的发布评价结果定期以文件通告形式发布。6.2.4海塘巡查自评分析模块通过该模块，各海塘所每个季度、年度上报海塘巡查自评报表和海塘巡查分析总结报告，并汇总到海塘主管部门。1、自评报表提醒：到每个季度、年度该上报自评表时，系统给各个海塘管理所·50· 上海交通大学工程硕士学位论文第六章应用系统设计发送系统提示消息，提醒相关人员按时上报自评报表。2、自评报表生成：海塘管理所工作人员选择需要上报报表的时间，系统生成该季度或年度的自评报表。生成的报表中包括项目、子项目、巡查内容、分值、自评分内容，以表格的方式展示，便于填写。3、自评报表上报：海塘管理所工作人员填写自评报表中的相关内容，填写过程中可以保存，所有内容都填写完成后，进行上报。上报后，只能查看，无法修改。4、分析总结报告上传：海塘管理所工作人员完成本季度或本年度分析总结报表，选择报告时间，以附件的形式上传。上传后，只能查看，无法修改。5、自评报表查看：海塘主管部门的工作人员可以查看到所有海塘所上报的自评报表和分析总结报告。各个海塘管理所可以查看到本海塘管理所上报的自评报表和分析报总结报告。6、自评报表汇总分析：可以对各海塘管理所上报的自评报表进行汇总统计分析，包括所有海塘所的横向对比和各个海塘所自身的纵向对比，也可以进行细项目的分析对比。6.2.5市平台数据接收和分发模块为了节约无线数据传输运行成本，统一通过市平台接收无线上报数据并通过有线网络分发到相应海塘所的海塘网格化管理平台。1、无线数据接收（上报、核查等数据接收）1）问题上报数据接收。海塘巡查员通过无线采集设备上报的问题，包括文本（问题分类、问题位置、问题描述）、图片、声音多媒体信息打包后统一传送到数据接收端进行接收、解析、存储。2）问题核查反馈数据接收。海塘巡查员在接收到核查任务，并前往现场进行核查后，通过移动巡查终端将核查结果和核查多媒体信息传送到市数据接收平台。3）海塘巡查员相关状态数据接收。包括海塘巡查员登录、退出、行走轨迹等数据。2、中转下发（问题上报、问题核查反馈）·51· 上海交通大学工程硕士学位论文第六章应用系统设计1）问题上报巡查员上报的案卷，市平台接收到案卷后，根据巡查员的序列号所属管理所判断，自动将上报信息转发到相应的海塘所网格化管理平台。2）问题核查反馈巡查员在接收到核查任务，并前往现场进行核查后，通过移动巡查终端将核查结果和核查多媒体信息传送到市平台，市平台接收到核查结果与核查多媒体后，根据巡查员的序列号所属管理所，自动将核查的反馈结果直接转发相应的网格化管理平台。3、中转指令（核查指令）管理所在结案阶段，向巡查员发送核查任务，核实任务将从管理所网格化管理平台发送到市分发平台，由市分发平台发送到相应的海塘巡查员的手机端。4、中转状态（登录、退出、GPS轨迹、核查任务状态）1）登录与退出。巡查员在登录和退出移动巡查终端时，市分发平台接收到巡查员状态后，根据巡查员的序列号，自动将海塘巡查员的状态直接转发相应的所网格化管理平台。2）GPS轨迹。巡查员在登录海塘巡查系统后，巡查软件每30秒会收集一次手机的GPS坐标，收集满10个点位后，市分发平台接收到位置信息后，根据巡查员的序列号，自动将巡查员的位置坐标信息直接转发相应的所网格化管理平台。3）核查任务状态。巡查员接收到核查任务、巡查员打开核查任务，市分发平台接收到核查任务状态后，根据巡查员的序列号，自动将问题的核查任务状态直接转发相应的网格化管理平台。6.3城市水务专业网格化管理平台城市水务专业网格化管理平台定位为城市级水务专业网格化管理平台，面向城市水务主管部门，设计有状态、部件、督办、地图展示、统计分析、综合评价、应急以·52· 上海交通大学工程硕士学位论文第六章应用系统设计及配置模块。6.3.1状态信息模块实时汇总最新的海塘、堤防等网格化巡视过程中发现、立案、派遣、处理、结案环节的各类事件、部件案件处理信息，并面向相关部门（单位）提供各类专题统计分析功能。以文字说明及图表方式实现堤防、海塘事件状态汇总统计，对重大事件进行汇总统计。功能用例图参看图6-3：图6-3状态信息模块用例图Fig.6-3Usecasediagramofthestateinformationmodule1、综合概述对城市堤防及海塘事件信息，进行汇总描述，分类别进行发现数、结案率、督办案件计数、易发特征、超期办理数进行文字与图表的结合展示。对城市堤防及海塘巡视事件状态进行统计，侧重立案数与结案率的计数；易发特征统计，侧重易发类型、易发区县的统计；督办案件统计，侧重于堤防类与海塘类督办案件数以及超期情况的统计；未结案件数统计，侧重于未结案件的类别、类型、所属区县统计。其查询结果以文字描述、数据列表、数据图以及电子地图的方式展示，其中对统计数字部分提供超链接，可调阅对应的详细数据内容。表格部分中除了列举本期数之外，对上期数也做了统计。电子地图上按事件类型、事件性质及状态环节建立图例目录，并加载显示统计结果对应事件的空间位置信息：2、事件状态查询巡视状态共有发现、立案、派遣、处理、立案5个环节，从事件状态标识上可分为一般案件、督办事件及办理超期案件，通过分类检索、分步浏览，以数据表格结合电子地图等方式综合展现，实现巡视信息的综合统计、快速定位与查询。其查询结果·53· 上海交通大学工程硕士学位论文第六章应用系统设计返回符合查询条件约束的记录集，以数据表结合电子地图展示，电子地图对应加载查询结果集。电子地图的巡查点提供简要信息描述，点击数据记录，可对应定位，并显示事件处理过程中各环节的办理明细信息。对办理过程中上传附件的记录，可进行同步调阅查看。3、巡查人员信息及时同步每日堤防与海塘巡查人员的巡视上岗分布情况，采集GPS位置信息，根据人员分布情况，辅助巡查工作覆盖率及出勤率的考察。查询结果以数据列表方式结合电子地图展示，对数据表操作可进行人员定位，以及人员信息的查阅。6.3.2部件信息模块提供最新海塘护堤工程、海塘里程桩、堤防设施、堤防里程桩等部件基础资料分类管理，包括查询、空间定位。1、通过数据列表的方式显示各类部件基础信息，提供对各部件信息的各要素查询与管理。2、通过对GIS地图操作的方式，快速的定位到相应的部件信息，对其定位及属性调阅。功能用例参见图6-4：图6-4部件信息模块用例图Fig.6-4Usecasediagramofthecomponentinformationmodule6.3.3督办信息模块对于巡查过程中发现的重大案件进行督办管理，对案件基本信息、处理进度、处理情况、处理意见等进行即时跟踪。提供跨时段内信息的汇总、统计和分析功能。·54· 上海交通大学工程硕士学位论文第六章应用系统设计6.3.4地图展示模块通过以列表和地图相结合的方式展现数据，列表中的数据与地图中的数据是一一对应的，同时地图可以响应列表中的一系列操作。地图展示主要功能包括：分专题数据分层显示、图形放大、缩小、漫游、回退等功能，同时支持按河流、水库、湖泊、堤防（段）、闸、排灌站、圩区、水利工程、区划的名称或代码快速导航。6.3.5统计分析模块对海塘、堤防、城市网格化管理平台同步上来的成果数据进行综合的统计分析，供管理人员决策使用。功能用例参见图6-5：图6-5统计分析模块用例图Fig.6-5Usecasediagramofthestatisticalanalysisinformationmodule6.3.6综合评价模块主要实现对海塘与堤防管理过程进行评价功能。由各下级区县管理单位对海塘与堤防管理工作进行自评，按季度及年度统一上报自评报表，系统提供各期自评调阅。6.3.7应急管理模块实现对海塘与堤防管理过程中延期、重大案件进行提醒，同时提供主要业务单位的组织结构及处理流程信息，供日常应急调度工作的参考依据。在事件的详细信息中，对延期事件、重大事件及督办事件进行显要提醒，及时更新事件状态，协助处理。提供堤防与海塘巡视管理工作相关单位的组织结构信息，包含职能类别、部门/单位名称、主要联系人及联系方式、堤防及海塘巡视业务流程、堤防预案说明及明细·55· 上海交通大学工程硕士学位论文第六章应用系统设计等。6.3.8配置管理模块1、角色管理角色是用户于权限的中介，因此对角色的管理主要包含新建角色、编辑角色和删除角色等功能。2、权限配置角色是一组访问权限的集合，一个用户可能拥有多个角色，不同角色拥有的权限[30]也可能交叉。因此需要先给角色分配权，然后再把角色分配到具体用户。权限设置内容主要如下：1）功能菜单访问控制;2）数据表导出控制;3）附件访问控制。3、用户管理用户管理主要对从系统安全角度考虑出发，建立用户权限管理功能模块。系统管理员根据不同部门需求建立相关用户，根据需要赋予用户查看、检索、修改数据的不同权限。包括用户列表、用户信息维护、用户组设置、用户组信息维护等功能子模块。4、日志管理系统的日志管理是对系统日常的操作和运行情况实行动态监控的一个工具，建立对系统的日志管理是对系统进行有效维护必不可少的手段。系统日志可以报告在一定时间段内系统运行情况、并指出系统运行中的各种异常情况。当用户登录时，系统日志会记录用户名，登录时间，退出时间等信息。日志管理具体包括了日志数据的生成和对生成日志数据的查询、输出等功能。6.4城市网格化管理平台功能拓展城市网格化管理系统以“两级政府、三级管理、四级网络”为基础，把城市管理的工作重心向街道、社区基层下移，使城市管理运行中的作业、服务和专业管理、综合执法及其监督全部实行网格化，并有机地与社区已有网格化结合；以现代化信息技术为支撑，建立以区为单位，包括部件、事件和作业（服务）、管理、执法责任单位·56· 上海交通大学工程硕士学位论文第六章应用系统设计及工作流程在内的城市综合管理监督、指挥平台；在建立各区县级的平台上，建立城市的综合监督、分析统计，以此推动建设交通系统各行业的改革，进一步转变政府部门职能，切实提高城市管理的水平。系统由市级监管平台和区级监督指挥平台两部分构成，两部分通过专网连通，市级平台监管、分析城市的管理部件和事件；区级监督指挥平台负责巡查部件发生的异常并作处置。市级平台统一管理部件数据、网格数据、地理信息数据等城市基础数据和12319城建热线的接口，转发市民的来电。为了接入水务专业网格化的行业应用数据，需要对现有平台进行升级拓展，涉及到数据分发、综合展示、数据库灾备、数据同步、监控等相关模块。其中最为重要的是城市网格化平台的数据分发模块。该模块实现对接收到的水务网格化的业务数据分发。城市网格化平台中汇集了城市网格化管理中产生的所有数据，采用Oracle数据库，存储的数据表主要分为基础数据类和事部件动态数据两类。基础数据中包括网格(责任网格、单元网格)以及各种部件数据。这类数据每年进行一到两次定期的维护。事部件动态数据主要记录城市网格化管理中发现的各类问题，以及问题的处理过程。存放在1张主表和5张副表中，主要记录的是网格化中事部件的信息，其中主表存放的是案件的基本信息和当前状态，副表中记录的是案件处理的分步过程，副表中每插入一条记录，将更新主表对应记录的状态。主副表中目前每天约有2万条数据插入或更新。事部件动态数据采用实时同步方式进行数据共享。建立一个共享数据库用于对外数据共享。共享库实时从市平台汇总库中抓取数据。所有专业委办局通过访问共享数据库，获取自身关心的数据。共享数据库中的数据针对的所有专业委办局。需要保证数据库的访问安全。对权限进行控制，专业委办局用户只分配更新队列表的读写权限、案件信息表的读权限。每个专业委办局从更新队列表中获取自身需要的数据更新清单，包含了不同表的·57· 上海交通大学工程硕士学位论文第六章应用系统设计不同记录号。然后根据这一个更新清单，自每个表中取出对应的数据。事部件案件与多媒体文件有对应关系，这种对应关系保存在实时数据中，当实时数据进行同步后，当查看到具体的照片或声音时，检查本地是否存在，没有的话即时从市平台获取，然后保存在本地。在数据分发的同时，系统也将提防网格化与海塘网格化数据汇总到网格化市级平台，与现有市区数据汇总同步要求一致。汇总同步要求主要指汇总同步的环节、同步触发时间、每个同步环节包含的字段内容约束等。主要同步发现、立案、派遣、处置、核查、结案等环节相关数据。6.5本章小结本章对水务专业网格化管理系统的应用部分进行了功能模块的细化设计与实现。整个网格化管理系统分为面向河流堤防管理单位的河流堤防网格化管理系统、面向海塘管理单位的海塘网格化管理系统、面向城市水务主管部门的城市水务专业网格化管理平台以及城市网格化管理平台功能拓展。·58· 上海交通大学工程硕士学位论文第七章总结与展望第七章总结与展望7.1本文工作回顾本文在对堤防、海塘管理以及城市网格化管理现状的大量调研、分析的基础上研究总结了堤防和海塘网格化管理对象、工作方式，提炼了其管理业务流程并提出业务和应用需求。本文研究设计了水务专业网格化管理系统的总体框架，本人采用SOA架构从逻辑上将系统进行分层。根据提炼的堤防和海塘管理业务流程和城市网格化管理要求，设计了水务专业网格化的总体工作流程和数据流向。本人通过运用VMwarevphere虚拟化技术部署了系统的计算资源虚拟化平台；运用ArcGISServer平台部署了系统的GIS地图云发布平台；运用OracleRAC部署了基于Ｘ86服务器的数据库集群；运用F5BIG-IPLTM部署了系统应用的负载均衡。从而实现了一个平台、一张地图、一个数据中心、一个访问门户的基础设施层。本文设计了包含网格化管理业务数据库、空间数据库、支撑数据库的数据库群。本人将空间数据库组织设计成基础地理数据库、地理编码数据库以及部件数据库并且收集整理了空间数据内容。本文对水务网格化管理系统的应用部分进行了功能模块的细化设计，并且由本人实现了城市水务专业网格化管理平台的功能模块。7.2成果及意义本文成果目前已在某市14个堤防巡查单位、15个堤防管理单位和7个海塘管理所及下属的55个海塘管理站得到应用，系统用户接近600个。·59· 上海交通大学工程硕士学位论文第七章总结与展望本文成果的意义在于：1、实现了水务行业管理理念的转变。通过对堤防、海塘的管理对象进行梳理分类，实现河流堤防和一线海塘的管理模式由传统的粗放式、被动式管理逐步向精细化、主动式管理转变。提高巡查定位精度，更好的对巡查员进行管理。通过精细化、数字化的巡查养护管理，便于各海塘所、堤防站、城市水务主管部门实时掌握堤防、海塘管理养护的情况。2、实现了水务行业管理方式的调整。利用信息流实施发布工作指令，能动态掌握设施的运行和维护状态，有效地提升管理效率。3、本文成果采用的基于VMwareVsphere的计算资源虚拟化平台、基于ArcGISServer的GISServer平台、基于OracleRAC的水务数据中心平台以及负载均衡平台都在城市水务管理部门的横向信息化项目中都得以推广利用，达到了资源的有效利用,探索了信息系统集约化建设。7.3存在的问题及进一步的工作在技术层面，本文成果在经过近一年的正式投入运行后积累了大量的网格化巡查数据，目前还只有传统的一些统计报表功能，尚缺乏深层次的数据挖掘与大数据分析，希望能在今后进一步挖掘这些数据的潜力。在行业管理层面，目前的水务专业网格化管理系统还是只在堤防、海塘行业应用，希望能在今后推广拓展至供水、排水、水利等其他水务行业。·60· 上海交通大学工程硕士学位论文参考文献参考文献[1]李圣权,陈观林,翁文勇.杭州市城市管理信息化规划设计研究[C].ProceedingsofInternationalConferenceonRemoteSensing.2010.[2]宿钲鑫.虚拟化技术及其在政府部门信息化建设中的应用[J].数字技术与应用,2010,(3):36-37.[3]薛涛,邱英,吕毅.桌面虚拟化技术在金融行业的应用分析[J].金融科技时代,2011,(5):55-58.[4]王迎庆.证券公司证券营业部网络系统的虚拟化设计技术[J].信息系统工程,2014,(8):52-53.[5]VMware公司.VMwarevSphere基础[S],10.[6]VMware公司.VMwarevSphere示例和方案[S],8.[7]吴信才.地理信息系统的基本技术与发展动态[J].地球科学,1998,(4).[8]邵晓艳.网络地理信息系统的研究与实现[D].西南交通大学,2006.[9]Esri公司.ArcGIS10.2产品白皮书[S],44.[10]吴张峰.多源地理信息服务关键技术研究[J].测绘与空间地理信息,2012,(1).[11]洪敏慎,龚岳松,吕文斌.基于RESTful架构的台风路径发布系统研究[J].水利信息化,2014,(2)39-44.[12]周晓丹,冯少荣,薛永生.Oracle10gRAC核心技术研究与分析[J].计算机工程,2007,(7).[13]黄苏雅.ORACLE11GRACOLTP海量数据库的存储架构设计及性能分析[D].上海交通大学,2011.[14]熊丽华,杨峰.基于ArcSDE的空间数据库技术的应用研究[J].计算机应·61· 上海交通大学工程硕士学位论文参考文献用,2004,24(3):90-91[15]潘瑜春,钟耳顺,梁军.基于空间数据库技术的地籍管理系统研究[J].地理研究,2003,22(2):237–244[16]Oracle公司.OracleSpatial11gGeoRasterWhitePaper[S].2007.7[17]陈继宁,张晓东.OracleSpatial和ArcSDE的应用比较研究[J].遥感信息,2005,(5):60-63.[18]韦伟,罗翔.计算机系统集群的负载均衡原理及实现方法[J].计算机时代,2002,(7).[19]刘爱洁.负载均衡技术浅析[J].电信工程技术与标准化,2002,(6):78-83.[20]马卫.一种改进的LVS集群负载均衡算法[D].华中师范大学,2006.[21]F5Networks.F5技术白皮书手册[S],2-5.[22]F5Networks.DeployingtheBIG-IPLTMforOracleDatabaseandRAC[S].[23]唐颖.街镇网格化管理系统及其关键技术研究[D].复旦大学,2008.[24]王训国.城市商住信息化模型与应用研究[D].东华大学,2006,30-32.[25]刘靖.数字化城市管理系统方案设计及实践[D].北京邮电大学,2012.[26]江洲,李琦.地理编码（Geocoding）的应用研究[J].地理与地理信息科学,2003,(3):22-25.[27][18]张宇.数字城管GIS平台的设计与开发[D].西南交通大学,2008,20-21.[28]谢相军,王建强.城市部件数字化系统数据入库模块的设计与实现[J].测绘与空间地理信息,2010,(1):148-149.[29]范况生.城市网格化管理研究与实践[D].华东师范大学,2006.[30]李兴唐.基于角色的权限管理系统[D].吉林大学,2004.·62· 上海交通大学工程硕士学位论文致谢致谢首先需要感谢张忠能老师，在整个工程硕士在职学习过程中，张忠能老师都给予了悉心的指导、帮助。尤其是在我论文写作最困难的时刻，正是张老师的点拨才使我把握住走向正确的道路。其次需要感谢郑晓阳高工、龚岳松高工、吕文斌高工，作为单位、科室的领导，始终对我高标准严要求，并能亲自指导学位论文的指导思想以及虚拟化、GIS部分的内容。此外还要感谢上海市水务信息中心、上海市水务局滩涂海塘处、上海市堤防（泵闸）设施管理处的领导和同事，特别是李佼、李静芳。作为办公室的同事，共同营造了一个轻松有序的工作、研究氛围。正是在这样的氛围中才完成了我的工程硕士论文。最后感谢我的家人朋友，以及所有关心、鼓励、帮助过我的人！·63· 上海交通大学工程硕士学位论文攻读硕士学位期间已发表或录用的论文攻读学位期间发表的学术论文[1]洪敏慎.基于RESTful架构的水务公共平台设计与实现.上海交通大学计算机系工程硕士网站公示·64·
