城市供水全过程监管业务化平台对接整合技术研究

作者:魏锦程 张志果 胡博 梁涛 韩超 牛晗
单位:中国城市规划设计研究院 北京神舟航天软件技术有限公司
摘要:我国城市供水监管信息量庞大、信息化程度低,已建成的监管平台或系统各自为政、信息源分散。将城市供水全过程监管业务化平台与相关平台和系统进行对接,能够实现监管信息的有效整合。平台对接整合对象可以分为与监管业务化平台存在业务交互的平台和仅作为数据源的管理平台。对接整合数据类型包括基础信息、水质数据和其他数据。对接方式包括提升整合、对接整合和共享整合。通过对接口类型进行归并,并编制接口开发规范,实现了接口对接标准化,为平台进一步扩大对接整合范围提供参考。
关键词:城市供水全过程监管平台平台对接
作者简介:作者简介:魏锦程,男,1983年出生,山东泰安人,博士,高级工程师,主要研究方向为饮用水安全保障理论与技术。通讯处:100044北京市海淀区三里河路9号住建部北配楼445房间电话:(010)58323347E-mail:jincheng8347@163.com;
基金:基金:国家水体污染控制与治理科技重大专项(2017ZX07502-002);

 

0 引言

饮用水安全关系到广大人民群众身体健康和生命安全,为加强供水安全保障能力,经过多年的实践,我国已经建立了以水质督察、规范化考核、质控考核、重点城市水质信息报送、行业发展规划等为主要抓手的城市供水监管体系,在保障我国城市供水安全方面发挥主导性作用。

在采用传统方式的供水全过程管理过程中,存在着信息量庞大、信息源分散,传输效率低、渠道不畅等问题,难以支撑供水安全管理工作。随着人工智能、物联网、5G、云计算等信息化技术的迅猛发展,数据成为国家基础性战略资源。因此,亟需借助信息化技术,建立现代化的供水监管平台,进一步提高供水监管的深度、广度和精准度,提高供水管理的效率和水平。

为此,供水主管部门、科研机构和供水企业在信息化管理方面进行了一系列有益尝试。部分大型供水企业建立了集水厂生产、管网运营、服务营销、企业管理等功能的企业管理平台,有效提高了企业的运行效率、管理水平以及供水安全保障能力。北京、上海、重庆、成都等城市分别建立了城镇供水信息平台,有效提升了管理水平。水专项课题在“十一五”期间构建了多信源三级城市供水水质监控网络;“十二五”期间,河北省、江苏省分别建立了“供水监管平台”。但是,上述平台或系统各自为政,信息仍处于分散状态,监管信息无法得到有效整合,不利于主管部门对众多市场主体实现有效监管。

为了将供水企业和地方主管部门建立的平台或系统以及与供水相关的其他数据信息进行对接整合,在现有水专项研究成果基础上,“十三五”期间建立了精细、智慧、安全、高效的城市供水全过程监管业务化平台,开展了供水系统全过程监管业务平台化平台对接整合等关键技术研究,为全面提升我国城市供水全过程的综合监管能力提供技术支撑。

1 平台对接需求分析

1.1 对接对象及内容

1.1.1 业务交互平台及系统

结合各级政府的供水监管职能和业务流程,城市供水全过程监管业务化平台构建了国家、省、市三级体系。国家级平台的定位为业务工作的发起者、决策者;省级平台中的定位为国家级业务工作的接收者、上传者,省级业务的发起者、决策者;市级平台的定位为国家级和省级业务工作的接收者、上传者,市级业务的发起者、决策者。国家平台与省级平台、省级平台与市级平台间均存在业务交互。因此,国家平台与省级平台、省级平台与市级平台间均存在监管业务对接需求(见表1)。

表1 业务交互平台对接整合内容
Tab.1 Integration content of platform with business interaction   

表1 业务交互平台对接整合内容

从监管层级上,对接对象可以分为省级平台和市级平台。从技术架构上,可以分为同构平台和异构平台。同构平台是与城市供水全过程监管业务化平台采用相同技术架构和技术标准规范建设的监管平台,而其他监管平台则为异构平台。异构平台为采用其他技术架构及技术标准建成的国家及省市级平台,如“十一五”期间建设的国家城市供水水质监控平台、“十二五”期间河北省和江苏省建立的“供水监管平台”。各级业务交互平台的对接内容主要是由监管业务决定的,目前国家与省市级平台间的监管业务主要包括水质督察、规范化考核、重点城市水质信息报送等,此外还包括仅需要单向信息传输的通知公告、城市供水基础信息、监控预警信息等。通过平台对接,可以实现业务信息的实时传输,显著提高监管业务效率。

除了与省市级监管平台对接的日常监管业务外,应急管理也是城市供水全过程监管业务化平台的重要业务内容之一。因此基于全国八大供水应急基地建设的“国家级供水应急救援系统”也是国家平台对接的对象。通过监管平台与系统间的业务交互,以支撑城市供水应急基地的相关任务的开展。与该系统的对接内容包括全国八大基地基础信息、应急事件追踪、应急调度、现场处置等内容。

1.1.2 非业务交互平台或系统

除省市级业务交互平台外,另一类需要对接的平台或系统与城市供水全过程监管业务化平台间不需要进行业务交互,仅作为数据与资源信息的提供者。这一类对接对象又可以分为供水企业平台、社会资源信息平台(见表2)。

供水企业是城市供水行业基础数据的主要生产者,供水企业平台是城市供水全过程监管业务化平台基础数据的主要来源,同时也是对接数量最多,也是最为重要的对接对象。对接内容包括供水企业和水厂基础信息、在线监测水质信息和人工检测水质信息等。

表2 非业务交互平台对接整合内容
Tab.2 Integration content of platform without business interaction   

表2 非业务交互平台对接整合内容

社会资源信息平台包括水利、环保等部门的水源水质信息、住建部城建大数据平台中的城市水质公开信息等。例如,“十三五”水专项课题建设的“南水北调中线输水水质预警与业务化管理平台”可以实现南水北调中线沿线城市水源预警,通过与上述平台的成功对接,能够及时获取常态及应急状况下南水北调中线关键水质及预警信息,提高受水城市供水系统的应急响应能力和针对中线水源状况变化的适配能力。

1.2 对接数据类型及频率

1.2.1 基础信息

基础信息是描述数据提供源基本属性的信息,在对接过程中涉及到的基础信息包括城市供水基础信息、供水企业及水厂基础信息、采样点/监测点基础信息、供水应急救援基地信息等,上述数据均为结构化数据。基础信息数据需要人员进行维护,数据更新频率较慢,一般为每年更新一次。

城市供水基础信息包括供水行政主管部门基本情况、供水单位汇总信息、供/用水量、二次供水设施等信息,具体指标选取自《城镇供水管理信息系统基础信息分类与编码规则》(CJ/T 541-2019)中的表A.1。供水企业基础信息包括企业类型、设施能力、运行情况、财务经济、监测预警和用户服务等信息。水厂基础信息相对较为简单,主要为供水能力等信息。供水企业和水厂基础信息具体指标选取自《城镇供水管理信息系统基础信息分类与编码规则》(CJ/T 541-2019)中的表A.2。采样点/监测点基础信息包括编码、位置、所属水厂、样品检测方式、样品类型等信息。供水应急救援基地信息包括管理单位信息、车辆信息、人员信息和设备车辆维护信息等。

1.2.2 水质数据

水质数据是城市供水全过程监管业务化平台中数量最多的一类数据。从采样点位置来看,水质数据来源于从水源、水厂到管网和二次供水的全过程。从检测主体来看,水质数据的主要来源包括水源管理单位的水源水质监控预警、供水企业对供水全过程的水质监控、第三方开展的水质督察等。从监测方式来看,包括在线监测和人工检测2种方式。水质数据均为结构化数据。

对于水质督察和重点城市水质上报等业务,所对接的水质指标已在任务中有明确规定。对于水源监控预警和供水企业自身水质监控,所对接的水质指标及数据传输频率应按照相关标准确定。在线监测水质数据的对接,指标和频率可依据《城镇供水水质在线监测技术标准》(CJJ/T 271-2017)确定。对于人工检测水质数据的对接,对接指标和对接频率应依据《城市供水水质标准》(CJ/T 206-2005)中的“6水质检验和监测”确定。

1.2.3 其他数据

其他业务数据包括结构化数据和非结构化数据。结构化数据如水质督察采集的样品信息、城市供水信息,以及供水规范化考核形成的市县自查打分表等。非结构化数据以通知公告类为主,包括水质督查等通知、供水水质信息公开结果等。上述数据的更新频率根据业务开展的周期确定。

2 对接整合技术

2.1 提升整合

针对“十一五”和“十二五”期间基于水专项课题研究建立的国家城市供水水质监控平台以及部分省级平台,由于其功能仅以水质监管为主,无法满足未来监管业务的需求,因此需要对其在功能提升的基础上进行整合(见图1)。

对于“十一五”建立的国家城市供水水质监控平台,首先按照“十三五”城市供水全过程监管业务化平台研究成果制定统一的用户体系、技术架构、数据架构等,并在此基础上建设国家级平台,实现日常监管、实时监控、安全评估、监测预警、应急管理、专项业务、决策支持和资源信息等八大类监管业务系统全部功能。此外,需要将现有平台内的历史数据整合至城市供水全过程监管业务化平台的现有功能模块内。对于现状功能不满足要求的省级平台,需按照与国家平台统一的体系架构和标准建设新平台,除实现上述八大类监管业务功能外,还需要整合现有平台内的历史数据,从而实现功能提升和数据整合。

图1 城市供水全过程监管业务化平台对接整合模式

图1 城市供水全过程监管业务化平台对接整合模式

Fig.1 Integration mode of urban water supply supervision platform

通过提升整合方式进行平台对接整合后,各个平台均为按照统一体系架构和标准建设的同构平台。同构平台间可通过数据库同步的方式进行数据交互,实现过程较为简单。

2.2 对接整合

对于所采用的体系架构与城市供水全过程监管业务化平台不一致,而现状功能满足监管业务需求及对接要求的平台,可以采用对接整合的方式(见图1)。以“江苏省城乡统筹供水监管平台”为例,通过对接,将其纳入城市供水全过程监管业务化平台的国家、省、市三级体系内,实现国家级平台与省级平台在日常监管、专项业务(包括水质督察、供水规范化考核等)、实时监控业务的信息交互。

对接整合的对象与城市供水全过程监管业务化平台为异构平台。异构平台的对接可采用中间库方案、WebService方案和WebAPI方案。经过技术对比,平台的对接整合采用WebAPI方案。WebAPI是网络应用程序接口,包含了广泛的功能。网络应用通过API接口,可以实现存储服务、消息服务、计算服务等能力,利用这些能力可以进行开发出强大功能的Web应用,WebAPI主要用于构建HTTP服务,通常采用JSON进行数据的传递。相较于其他方案,WebAPI无状态,相对WebService更轻量级;WebAPI支持如GET、POST等HTTP操作,此外还具有良好的接口封装和可维护性。

梳理业务交互流程是进行接口开发的前提。针对“江苏省城乡统筹供水监管平台”的对接需求,以相对较为复杂的水质督察接口为例,利用接口进行的业务交互流程包括任务下发、任务执行、审核与退回及修改上报4个步骤,具体交互流程如图2所示。

图2 水质督察业务交互流程

图2 水质督察业务交互流程

Fig.2 Interaction process of water quality supervision business

2.3 共享整合

共享整合的目的是提取、挖掘企业级平台中关于供水监管的关键信息,扩充平台的信息源,提高各类监管信息的综合利用效率。共享整合的对象包括供水企业平台、“南水北调中线输水水质预警与业务化管理平台”、城建大数据平台的水质公开系统等。这一类平台仅作为城市供水全过程监管业务化平台的信息源,不进行业务交互(见图1)。

共享整合的对接技术方式包括WebAPI与报表集成2种。其中与企业平台、“南水北调中线输水水质预警与业务化管理平台”的对接采用WebAPI接口开发的模式。以企业平台为例,与对接内容相对应,需要开发的接口包括基础信息接口、采样点接口、实时水质数据接口和实验室检测水质数据接口。与城建大数据平台的水质公开系统的对接采用报表集成的方式。报表集成是通过单点登录,将其他系统中的各类数据报表统一链接集成到指定的用户门户,使用户不需登录到各个系统,就可以方便的了解各系统中的报表分析情况。通过报表集成的方式,可以在城市供水全过程监管业务化平台中直接浏览城建大数据平台中抓取的水质公开网址链接。

3 接口开发要求

3.1 接口类型

为了方便平台对接工作的推进,减少接口开发的工作量,增强接口的通用性,对各类对接对象的对接内容和数据类型进行了梳理,将相同或相似的对接内容采用相同的接口进行对接。所涉及的接口可以分为实时数据接口和非实时数据接口2大类(见表3)。

表3 平台对接接口类型
Tab.3 Interface type of platform integration   

表3 平台对接接口类型

实时数据接口对应的信息传输频率较高,通常为分钟级,包括实时监测数据接口和应急车辆实时数据对接接口;非实时数据接口对应的信息传输频率较低,包括基础信息接口、采样点接口、水质上报接口、水质督察接口、供水规范化考核接口、水质预警信息接口、综合信息上报接口、单位信息管理信息上报等。其他新增的平台对接可根据对接内容选择适宜的标准接口。

3.2 接口开发规范

为了增强接口开发的统一性和规范性,对接口开发要求进行标准化。针对每一类接口规定了上报数据格式、上报数据样例、响应参数列表和响应参数样例。对于该接口涉及到的字段,规定了其变量名、字段类型、字段说明以及是否可空。此外,还将每一类接口调用的方式纳入接口开发规范。

4 结语

根据业务需求,对接对象包括与监管业务化平台存在业务交互的省市级监管平台,以及仅作为数据源的供水企业平台、南水北调中线输水水质预警与业务化管理平台等。对接数据类型包括基础信息、水质数据和其他数据。根据对接对象的体系架构、功能模块以及业务交互形式,可以采用提升整合、对接整合和共享整合的方式进行平台对接。通过将接口类型进行归并,并给出接口开发规范,从而提高了接口开发的规范性。通过平台的对接整合,可以充分发挥供水行业的信息价值,降低信息获取成本、提高使用效率,有力提升了城市供水全过程监管业务化平台监管的效率和准确性,扩大监管的覆盖范围。

作者图片

 

魏锦程

 

 

Integration technology of urban water supply whole process supervision platform
Wei Jincheng Zhang Zhiguo Hu Bo Liang Tao Han Chao Niu Han
(China Academy of Urban Planning and Design Beijing Shenzhou Aerospace Software Technology Co.,Ltd.)
Abstract: The amount of urban water supply supervision information is huge and the degree of information-based is low.The built supervision platform or system is independent and the information source is scattered.It can realize the effective integration of supervision information by integrating the whole process supervision business platform of urban water supply with relevant platforms and systems.The integration object of platform can be divided into two parts incluling the platform with business interaction with the regulatory business platform and the management platform only as the data source.Data types of integration include basic information,water quality data and other data.The integration methods include upgrading integration,docking integration and sharing integration.By merging the interface types and compiling the interface development specifications,the standardization of interface docking is realized,which provides reference for the platform to further expand the scope of docking integration.
Keywords: Urban water supply; Whole process; Supervision platform; Platform integration;
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