新形势下的水文信息服务能力建设及展望

黄清泉

（日博娱乐网址    福建  福州  350001）

【摘要】水文信息化是水文现代化的前提。本文描绘了我省水文信息服务系统(以下简称HISS)建设的主要内容，分析了系统的现状和存在的主要问题；着重阐述了虚拟化技术及其可以为我们带来的益处；提出了HISS建设的指导思想、设计原则和应采取的措施等。

 【关键词】HISS；虚拟化；网络化；自动化；展望

前言

  水文事业是国民经济建设和社会发展的基础性公益事业。在大力加强水文现代化，实现水资源的可持续利用的新形势下，如何整合水文信息，使其共享、开放，如何提高现有水文信息的管理水平和服务能力是摆在我们面前亟待解决的重要课题，需要我们去研究、探索、实践。福建省水文局下辖9个分局，共有各类水文站点591个，其中水文站55个、水位站 43个、雨量站493个、水质监测站128个，地下水监测站58个，基本形成了一个遍及全省各主要江河的水文信息网络。

1. 水文信息化系统的基本概况

1.1 系统简述

HISS，或称水文信息化网络系统，是一个功能强大、应用灵活快捷、为政府部门、社会公众和各类用户提供全面、优质、高效、规范、集视频、语音、数据于一体的水文信息服务综合管理平台。系统大体可分如下子系统：

㈠ 信息共享服务平台

即统一的水文信息发布平台，它以水文综合数据库子系统为基础，提供经过深层次分析加工、面向应用主题的水文信息。

㈡ 信息网络平台

此系统的目的在于从根本上改变水文信息服务手段单一的传输方式，以满足为不同用户提供畅通快捷的信息服务的需要。

㈢ 虚拟水文专网

此系统的目标是把全省55个水文测站、9个分局和省局联成一体，把所有自动的和人工采集的水文要素全部实时集成在测站值班电脑上，通过现有公网与省局分局的网络互联，形成多媒体、全流向、零滞后的网络。

㈣ 水情信息服务子系统

主要参数有：雨量、水位、潮位、流量、含沙量、蒸发量等。

㈤ 水质信息服务子系统

主要参数有：PH值、电导率、溶解氧、水温、浑浊度、氨、氮、氯、氟、磷、汞、砷、硒等。

㈥ 办公自动化OA 子系统

电子政务OA子系统目的是实现无纸化办公、规范业务流程、提高工作效率和管理水平。

㈦ 水文数据存储管理子系统

系统建成后，将全面实现水文信息资源的集中化、规范化、现代化管理。

㈧ 地下水信息服务子系统

1.2 系统的现状

目前，福建省水文局已开通基于B/S体系结构的福建水文网站；省局及其下属的9个分局都已初步建成LAN平台，但水情WAN传输线路仅是通过X.25专线（9.6kbps）把省局、分局连接起来，还未建成三级水文信息传输网络系统，当前正在开展省局-分局广域网新线路试点，以提升传输网络效率；虚拟水文专网刚起步，已在闽江流域进行试点；2007年底，我省完成了“320工程”省级报汛站自动测报系统验收，开发了基于GIS的WEB实时水情信息发布系统，建立了水情PDA查询系统，初步建成水情信息服务子系统；水质信息服务子系统也刚起步，我局计划在泉州石砻站建一个水质自动监测站，正在设备招投标阶段；电子政务OA子系统及存储管理子系统建设尚未起步;地下水信息服务系统仅测水质。

1.3 系统存在的主要问题

㈠ 水文信息服务手段相对落后，信息完整性差，信息交换与共享平台薄弱。系统投入资金不足，设施、设备老化或缺乏，水文要素自动采集、发布等整体水平不高。

㈡ 系统建设还不够完善、全面，未形成统一、高效、现代化的水文信息服务体系；水文信息传输网络和传输线路落后，通信手段单一，水文信息时效性差。

㈢ 水文信息新技术、新方法应用研究相对滞后；科研开发经费缺乏，未形成稳定、有效的科研经费投入机制；新技术、新方法推广应用比较缓慢。

2. 系统建设的先进技术---虚拟化技术及其益处

2.1虚拟化简介

虚拟化是一个抽象层，它将物理硬件与操作系统分开，从而提供更高的 IT 资源利用率和灵活性。虚拟化允许具有不同操作系统的多个虚拟机在同一物理机上独立并行运行。每个虚拟机都有自己的一套虚拟硬件（例如 RAM、CPU、网卡等），可以在这些硬件中加载操作系统和应用程序。无论实际采用了什么物理硬件组件，操作系统都将它们视为一组一致、标准化的硬件。

虚拟机封装在文件中，因此可以快速对其进行保存、复制和部署。可在几秒钟内将整个系统（完全配置的应用程序、操作系统、BIOS 和虚拟硬件）从一台物理服务器移至另一台物理服务器，以实现零停机维护和连续的工作负载整合。

虚拟化的概念在 20 世纪 60 年代首次出现，利用它可以对属于稀有而昂贵资源的大型机硬件进行分区。20 世纪 90 年代，研究人员开始探索如何利用虚拟化解决与廉价硬件激增相关的一些问题，例如，利用率不足、管理成本不断攀升和易受攻击等。目前，虚拟化技术处于时代前沿，可以帮助各部门升级和管理他们在各地的 IT 基础架构并确保其安全。

2.2  虚拟化为我们带来的的好处

分区

• 在一个物理系统中可以支持多个应用程序和操作系统
• 可在扩展或扩张体系结构中将服务器整合到虚拟机中
• 计算资源被视为以可控方式分配给虚拟机的统一池

隔离

• 虚拟机与主机和其他虚拟机完全隔离。如果一个虚拟机崩溃，其他虚拟机不会受到影响
• 虚拟机之间不会泄露数据，且应用程序只能通过配置的网络连接进行通信

封装

• 完整的虚拟机环境保存为单个文件，便于进行备份、移动和复制
• 为应用程序提供标准化的虚拟硬件，以保证兼容性

安全

• 灾难复原，当硬件出现故障时，可以在几乎无中断的情况下自动把执行的服务器从一台转到另一台，同时也让备份资料变得容易许多
• 应用程序的快速配置、操作系统仿真吸引了虚拟技术的使用者

提高资源利用率、降低成本

• 包括降低管理成本、硬件成本，同时提供了一个简单高效的IT管理模型
• 采用动态分配资源的方式让每一个应用程序可以动态地获取所需的资源

节能环保

• 为客户打造一个真正的IDC生态系统即“绿色数据中心”

根据前两节所述，我们不难看出，HISS的每个子系统是相互独立的，各自有着独立的自动采集设备，独特的数据获取、处理、存储、传输利用方式，在建设中如何把各子系统信息进行整合达到充分共享和交互、利于信息发布平台发布，采用虚拟化技术、致力于筛选出最佳虚拟化解决方案就显得尤为重要和必要。这是实践水文现代化指导思想的必然要求，是促进和保障建设虚拟水文的迫切需要，是推进福建省水文信息化进程的有效途径。

3． 水文信息化系统的展望

3.1 系统建设指导思想和设计原则

HISS的建设以统筹规划、统一标准、统一管理、资源整合、可靠权威、开放共享、持续发展为指导思想。除了遵循业内常规原则外，注重遵循以下原则：

●先进性：采用国内外先进成熟的信息技术和手段，特别强调采用虚拟化技术结合现有的成熟技术解决水文信息采集、处理、通信、存储、发布中的问题。

● 经济实用性：应购置适合本地水文特性的技术设备，优先购买国家认证的节能设备或产品，使系统建设和运行管理的综合费用最低。

● 可靠性：系统选用高可靠性、HA的产品，具有足够的抗干扰防灾能力。

● 安全保密性：构建统一的安全防护体系，如制定统一的安全策略，采用隧道、加密、防火墙、防病毒系统等。

● 可扩展性：系统采用结构化设计，能够适应将来业务不断增加的需求。

为了达到系统建设目标、实现系统的功能，系统建设的总体技术实现方案应以虚拟化技术为核心集成异构分布的水文信息资源；系统采用多层结构，充分利用中间件技术开发各类专业应用；采用先进的数据存储系统支持数据的存储管理；依托先进的网络技术充分实现数据的开放与共享，扩展福建水文服务的范围。

3.2 系统建设中建议采取的措施

为逐步建立完善、全面、统一、高效的水文信息技术与服务体系，建议采取以下五个措施。

3.2.1 开展水文信息应用技术研究。在上级的扶持下，积极申报课题，为各级政府、各部门和本单位早日设立水文专项科研经费打好基础；努力多出科研成果，为开辟稳定、多层次、多元化的科研经费投入渠道创造条件。建议利用本单位水文科技咨询收益设立专项研发基金，大力鼓励技术创新，尊重和培养信息技术人才，不断改善科研条件，加快推进应用技术研究成果转化与推广，全面增强我省水文信息服务能力。建议尽快从如下5个研究课题入手。

㈠ 水文信息中心服务器虚拟化。虚拟化技术确实可以带来成本降低，能够显著提升服务器资源利用率，增强服务器可靠性。

㈡ 水文信息网络虚拟化。将网络应用植入到网络设备中，并提供诸如安全、存储、VoIP、移动和应用等附加功能及优势。提高传输线路的利用率和安全性。

㈢ 水文数据存储虚拟化。作为存储环境中控制成本、减少复杂性、创造良好的存储环境的方法，存储虚拟化能将多个，甚至是异构的存储子系统整合成一个或多个存储池，并在其上建立逻辑虚卷，以达到充分利用存储容量、集中管理存储、降低存储成本的目的。

㈣ 加强水文要素自动采集、长期使用的监测仪器设备的研究和调研。在原RTU的基础上，研发新型RTU多参数采集仪，真正实现在线监测系统集成化、自动化。

㈤ 测站单元的测站值班机虚拟化。

3.2.2 信息共享服务平台进一步完善。我们应进一步以水文站水文信息为基础，以现有水文网站为核心，把水文信息系统发布平台主动融入到福建水文网站的大平台中。提高水文信息服务的整体水平，最终促使现有的水文网站提升为“福建省虚拟水文综合门户网站”。

  3.2.3 开展国内外水文信息技术项目的调研、合作与交流，加强系统相关项目的培训。在关键技术问题研究中，充分利用有关高校、科研单位、高新技术企业的技术人力资源优势和水文部门的人才、水文信息的资源优势，组织技术攻关团队，跟踪国内、外先进技术。

  3.2.4 在系统软件的开发应用方面，建议采用B/S和C/S相结合的新型体系结构。该结构将通过组件技术和控件技术来实现，能够开发出复杂、高效、安全的水文信息应用系统。

3.2.5 系统维护和应急管理。建立健全系统相关的规章制度和应急响应机制，强化相关理论学习和实践应用，加强相关的标准及规范的制订。

• 强化责任意识，建立责任机制。制定和完善系统相关的应急响应预案、应急处理规程，明晰启动条件。
• 除常规的机房维护外，数据中心（省局、分局）供电系统建议采用双路在线或后备供电，当一路电源线路出现故障时，系统能自动、不间断地切换到另一路。
• 系统设计建设中，应考虑应急通信问题，当有线线路出现故障时，通过卫星或其它无线通信手段即能保证重要水文站与上级的联络。

4． 结语

福建HISS的建设，将形成持续稳定、高效可靠的水文信息服务平台，全面提升福建水文信息的服务能力和水平，有力地支持“福建虚拟水文”终极目标的实现。同时，也为水资源开发和利用、配置和管理、节约与保护等一系列与水文相关的工程建设规划、设计、施工与管理提供决策支持；为流域生态环境建设、水文基础科学研究和我国水文问题科学研究提供有力支撑。

参考文献

[1]　邓 坚，邓坚在中国水文科技与发展高层论坛上的讲话，中国水文信息网，2007年9月.

[2]　朱卫平，虚拟水文---让福建水文重新站在风口浪尖之上，福建水文网，2005年11月.

[3]　郭大元，稳步推进水情现代化 为和谐海西贡献力量，厦门中小在线网，2007年4月.

 

作者简介：黄清泉（1963-），男，福建建瓯人，高级工程师，从事水文信息技术工作

The Construction and Outlook of Hydrology Information Service Ability under new Situation

                           Qingquan Huang

( Fujian provincial Bureau of Hydrology & water resource survey  Fuzhou 350001 China)

 

【 Abstract 】 The hydrology information is the precondition of the hydrology modernization. This paper has first depicted the major contents of the hydrology information service system ( following abbreviation HISS ) construction, and also, analysed present situations and existential major problems of this system; Then, represented emphatically the Virtualization technology and its benefit for us; Last, Proposed the instruction ideal of the HISS construction、the design principle and the measures that should be adopted.

【 keywords 】 HISS; Virtualization; Networking; Automation;Outlook