项目库建设方案 智慧水利大数据平台建设方案

智慧水利大数据平台建设方案 2020年PAGE PAGE V智慧水利大数据平台建设方案 2020年智慧水利大数据平台 TOC o 1-3 h z u 1 综合说明 1 1.1 项目概况 1 1.2 在水利信息化体系中的作用 1 1.3 主要依据及规范 3 1.4 结论与建议 4 2 必要性、可行性及意义 5 2.1 存在主要问题 5 2.2 建设的意义 7 3 指导思想、原则和目标 9 3.1 指导思想 9 3.2 建设原则 9 3.3 建设目标 10 4 需求分析 12 4.1 水利业务分析 12 4.2 水利信息化信息需求 12 4.3 数据中心服务对象 15 4.4 信息发布需求 16 4.5 信息交换需求 16 4.6 信息存储需求 17 4.7 建设需求 18 4.8 功能需求 21 4.9 性能需求 22 4.10 环境需求 23 4.11 安全性需求 24 5 数据中心总体框架 26 5.1 设计思路 26 5.2 设计原则 27 5.3 系统部署 27 5.4 水利数据中心的功能 28 5.5 数据中心组成框架 30 5.5.1 基础设施平台和网络通信平台 31 5.5.2 数据资源平台 32 5.5.3 数据库管理平台 33 5.5.4 应用支撑平台 34 5.5.5 数据中心安全体系和标准化体系 35 5.6 数据服务架构 36 5.7 数据中心的定位 37 5.7.1 数据中心内部关系 37 5.7.2 数据中心外部关系 38 6 信息分类与数据库建设 40 6.1 信息分类、整合原则 40 6.2 信息分类 41 6.2.1 信息分类方法选择 41 6.2.2 信息分类结构 41 6.3 公用信息 42 6.3.1 公共基础类 42 6.3.2 水文类 42 6.3.3 水利工程类 43 6.3.4 社会经济类 43 6.3.5 水利空间地理信息 43 6.3.6 行政资源类 44 6.3.7 法规政策及标准类 44 6.4 专用信息 44 6.4.1 防汛抗旱 44 6.4.2 水资源 44 6.4.3 水土保持 45 6.4.4 工程建设管理 45 6.4.5 农田水利 45 6.5 数据库整合与建设 45 6.5.1 公用类数据库建设 47 6.5.2 专用类数据库建设 63 6.6 数据整编 73 6.6.1 数据整编原则 73 6.6.2 资料收集、整编、入库策略和技术路线 76 6.7 数据入库与更新 85 6.7.1 数据库逻辑设计 85 6.7.2 数据编码 85 6.7.3 数据入库 87 6.7.4 数据更新 87 7 信息资源目录体系与数据交换 89 7.1 设计思路 90 7.2 元数据 90 7.2.1 元数据功能 91 7.2.2 水利核心元数据内容 91 7.3 元数据库建设 96 7.3.1 元数据库建设内容 97 7.3.2 元数据存储结构 97 7.3.3 元数据库建设流程 98 7.4 信息资源目录体系设计 99 7.4.1 信息目录体系概念 99 7.4.2 信息目录功能 99 7.4.3 总体技术方案 101 7.4.4 信息目录体系层次结构 101 7.4.5 目录体系概念模型 102 7.4.6 目录体系结构总体 103 7.4.7 目录体系流程 104 7.4.8 目录体系管理 106 7.5 数据交换平台 107 7.5.1 数据源分析 107 7.5.2 数据交换方式 110 7.6 工程量及配置选型 111 8 数据资源管理应用平台 115 8.1 数据资源管理应用平台内容 115 8.2 元数据存储与管理系统 116 8.2.1 系统结构 116 8.2.2 系统功能设计 117 8.3 数据库维护管理系统 120 8.3.1 系统功能总体结构 120 8.3.2 系统功能模块 121 8.4 水利综合查询系统 125 8.5 数据仓库 130 8.5.1 数据仓库概述 130 8.5.2 数据仓库建设内容 131 8.3 XXX水利数据中心数据仓库框架 132 8.5.3 数据仓库结构组成 132 8.5.4 数据仓库建立过程 133 8.6 数据库服务器的配置方案 137 9 数据中心应用支撑平台建设 138 9.1 建设内容 138 9.2 总体设计 139 9.2.1 总体框架 139 9.2.2 关键技术 140 9.3 应用服务平台 145 9.3.1 应用服务平台功能 145 9.3.2 应用服务器中间件 146 9.3.3 应用服务器平台选型 153 9.3.4 应用构件 154 9.3.5 地理信息系统 172 9.4 应用集成平台 176 9.4.1 设计方案 176 9.4.2 应用集成平台的构成 177 9.4.3 应用系统集成与整合 196 9.5 应用支撑平台的部署 201 9.5.1 部署原则 201 9.5.2 应用系统部署 202 9.5.3 应用支撑平台部署 203 9.6 建设模式 204 10 数据中心环境平台建设 206 10.1 建设原则 206 10.2 数据中心规划 207 10.3 环境平台总体框架 207 10.4 数据中心基础设施 208 10.4.1 机房基础设施现状 208 10.4.2 机房建设改造 209 10.5 安全保密建设 215 10.5.1 物理安全 215 10.5.2 防病毒系统 216 10.5.3 入侵防御 216 10.5.4 边界防御 217 10.5.5 端点准入和防御 219 10.5.6 行为审计 220 10.6 数据存储与备份 222 10.6.1 数据存储平台建设原则 222 10.6.2 数据存储平台体系结构设计 224 10.6.3 数据存储及备份方案 230 10.6.4 灾备中心建设 239 10.7 数据中心服务器及部署 243 10.8 虚拟化平台设计 246 10.8.1 平台功能 246 10.8.2 虚拟平台框架及配置 247 11 数据中心安全设计 268 11.1 设计思想及原则 268 11.1.1 设计思想 268 11.1.2 安全设计原则 269 11.2 安全保障体系 269 11.3 安全管理体系 270 11.3.1 安全策略 270 11.3.2 安全组织 271 11.3.3 安全运作 272 11.4 安全技术体系 273 11.4.1 可靠性设计 273 11.4.2 安全性设计 276 11.5 安全保证体系 285 11.5.1 应用操作的安全 285 11.5.2 共享服务的安全 285 11.5.3 网络通信的安全 285 11.5.4 安全管理中心 286 11.5.5 密钥管理中心 288 11.5.6 其他安全保障措施 288 12 数据中心标准化建设 290 12.1 标准化建设原则 290 12.2 已有的标准化与规范 291 12.3 标准化建设内容 293 12.4 政策、法规及管理制度 295 13 建设与运行管理 296 13.1 建设管理 296 13.1.1 建设管理机构 296 13.1.2 管理措施 297 13.1.3 建设模式 299 13.2 运行管理 300 13.2.1 运行管理的原则 300 13.2.2 运行管理机构 300 13.2.3 运行管理制度与责任 301 13.2.4 运行管理方式 302 13.2.5 保障措施 303 13.2.6 人员培训 303 13.2.7 运行维护费用 304 14 环保、消防和节能 305 14.1 环境影响 305 14.2 消防措施 305 14.3 节能设计 306 15 风险及效益分析 308 15.1 风险分析及对策 308 15.1.1 技术标准和管理模式风险及对策 308 15.1.2 安全与保密风险及对策 309 15.2 效益分析 311 15.2.1 社会效益分析 311 15.2.2 经济效益分析 311 15.2.3 环境效益分析 312PAGE PAGE 1智慧水利大数据平台随着国民经济和社会的快速发展，对水利行政管理水平的要求越来越高，对水利业务应用中的综合分析、决策支撑能力的需求越来越强，对水利信息化资源整合与共享的需求越来越迫切，加快推进水利信息化资源整合与共享，是水利信息化工作面临的重要任务之一。在水利信息化体系中的作用XXX水利信息化体系包括水利信息化保障体系、水利信息系统运行环境体系、信息采集与工程监控体系、资源共享服务体系和综合业务应用体系五大部分组成。省水利数据中心是资源共享服务体系主要组成部分，是水利信息化最重要的基础设施之一和整个省水利信息化的数据中枢。水利数据中心包括信息汇集和存储、信息服务、支撑应用平台三部分内容组成，在水利信息汇集、存储、交换和服务的过程中发挥核心作用：1）实现基础数据的汇聚、存储和标准化管理；2）承担信息中介作用，完成数据的交换和数据服务；3）实现对水利业务应用系统数据支持和功能支持；4）提供应用系统的运行环境和安全保障。图1.1 水利数据中心与其他系统的关系水利数据中心是依托水利信息化保障体系、运行环境体系、采集与工程监控体系，规范信息流程，实现信息资源汇聚、整合和管理，保障水利数据的安全存储。水利数据中心完成数据资源规范化建设和安全有效共享交换。通过制定技术标准，分类、整合各水利业务数据资源，实现标准数据库系统。通过元数据和信息目录系统为分布式数据资源提供共享交换。水利数据中心完成对综合业务体系中应用系统的数据支撑和托管服务，与应用支撑平台的功能中间件一起实现包括防汛抗旱、水资源、水土保持监测与管理、农田水利管理、水利工程建设与管理、水质监测与管理、水利信息公众服务和水利行政等各水利应用系统功能、运行环境和安全保障，同时为水利门户网站提供平台、数据支持。主要依据及规范《全国水利信息化规划》《全国水利信息化发展“十二五”规划》《XXX水利信息化规划》《水利信息化顶层设计》《水利数据中心建设基本技术要求》《水利信息核心元数据》《关于加快推进水利信息化资源整合与共享指导意见》《水利信息系统运行维护定额标准》《计算机信息系统安全保护等级划分准则》《信息技术、安全技术、信息技术安全性评估准则》《政务信息资源目录体系 第6部分:技术管理要求》《计算机场地通用规范》《计算机场地安全要求》《电子信息系统机房设计规范》《电子计算机机房施工及验收规范》《计算机信息系统防雷保安器》《计算机信息系统设备电磁泄漏发射限值》《计算机信息系统设备电磁泄漏发射测试方法》结论与建议XXX水利数据中心建设是一项社会公益性的水利信息化基础设施工程，从逻辑上和物理上实现数据资源集成为一体，形成水利行业比较完整的数据交换与服务体系，同时从整体上成为国家水利数据共享体系中的省级节点。项目建设将大大推进XXX水利信息化进程，实现水利数据资源的充分利用和信息共享，完成水利信息化建设的“五统一”要求。项目建设投资规模适度，在政策、技术、经济上均具有可行性。建议尽快批准立项。 必要性、可行性及意义存在主要问题可重用性、共享性是信息资源价值优势的突出体现，共享是数据充分开发和广泛利用的基础。由于我省水利信息化还处于起步发展阶段，信息基础设施、技术管理水平、共享机制和标准化建设的问题使得在水利信息资源开发程度、利用效率、共享水平、标准化建设均存在不足。1、信息资源开发程度不足，数据种类不完整、内容不丰富、发展水平不平衡，水利综合数据资源没有建立，尚未形成水利公用数据库信息平台。尽管多年来各水利部门做了大量的基础性工作，积累了一些基本资料，初步建设水文基本数据库、水雨情、洪涝旱灾情、水利工程等数据库，但涉及水土保持、水资源优化配置、农田水利和水利建设管理等众多急需的相关基础信息资源建设还极不完善，如服务于多层次业务需求的完备的、多尺度水利基础地理数据，水资源调度，工程现状与工程规划及其他各专业数据库的建设尚未全面启动。另外一些宝贵的信息资源大部分保存在纸张上或保留在个别工作人员中。 2、数据建设规范化和标准化程度较低，形成数字鸿沟，造成共享困难。我省水利数据标准规范还不健全，除了国家编制的一些标准规范，适合地方的技术规范和标准尚没有建设。大多数已建数据库规范性较差，自成体系。对数据库文档重视程度不够，导致数据库只能在有限范围、有限时段内由少数人员熟悉使用。在共享环境中，这些数据库内的信息内容很难理解，其价值无法判断。客观上形成了难以逾越的数字鸿沟。3、部门分割，业务数据汇聚口径不一致，维护更新缺乏规范化流程管理，没有形成“一数一源”。由于在水利各业务管理上，数据业务存在着交叉。数据上报、更新维护不同部门中分别进行的，各部门之间相对封闭，从各路统计汇总的基础信息相互矛盾浪费了大量的财力和时间，数据的准确性不足，给实际工作造成困难。有些内容还相互重复、甚至互相矛盾，数据库不具备持续运行条件，难以向外界用户提供服务。4、数据资源分散、服务对象单一。目前省级水利信息化数据主要分散在省水利信息中心、省水情中心、省防汛办、省水资源中心、省水保站。为了实现具体的功能目标，各自开发建设业务数据库和空间数据库，由于任务和资金渠道不同，系统独立、数据重复建设，呈现条块分割的特征，且大多数数据库与具体应用软件紧密绑定，由各业务部门分别管理，形成以地域、专业、部门等为边界的信息孤岛。5、数据应用模式单一，还没有形成更高层次的分析应用。水利工作管理要面对洪涝、干旱及水污染灾害的防范、水资源调配、水土保持和水环境监测四大主题，所需支撑信息在内容上涉及面广，信息采集的时空间隔、数据类型、数据精度、交换格式与表达方式具有多样化特征。因信息资源限制，不能对现有数据资源进行数据挖掘，在服务于业务应用研究中不充分，应用软件功能更多的是进行信息查询，信息资源开发利用层次较低，难于服务于模型、评价、决策支持等更深入的分析、模拟功能应用。如防汛抗旱指挥系统建设主要集中在信息采集、信息查询和简单的统计分析、普通的洪水预报等基础应用层面，缺乏深层次真正意义上的防汛抗旱决策支持功能。建设的意义1、XXX水利数据中心将对实现国家基础数据共享和全省水利科技创新体系建设发挥重要作用我国将制订科学数据共享的法规，并且以各行业、各部门和有关科研机构的科学数据为基础，建立一批致力于数据共享的国家数据中心和专业数据网，形成全国的科学数据共享体系。水利数据是国家基础信息资源的重要组成部分，它在水基础科学研究、宏观决策、经济建设、国家安全和社会生活中发挥着不可替代的作用。水利数据中心的建立，将打破传统意义上的数据服务模式和部门界限，为数据共享创造条件。2、XXX水利数据中心的建立，将提高我省水利行业的管理水平，实现党中央对水利发展的要求 水利数据是一切水事活动的基础，是各级政府进行科学决策的依据。水利数据中心在对各种水利数据进行快速、准确的存储、处理的基础上，为防汛抗旱、水资源开发利用、管理、农业灌溉、城市用水、水环境治理等一切水事活动提供了大量准确、高效和详尽的数据，提高了数据的利用率，为各级政府作出科学、合理的水利规划提供了可靠保障。通过数据的抽取、转换和清洗，打破了各部门之间原先各管一块的格局，通过提供面向水利主题的各种多维综合性数据，及时了解全局的信息，可以从整体上把握水利行业的发展方向，避免了工作脱节或相互推诿，为领导的科学决策提供有力的依据。水利数据中心的建立涉及水利系统的各个部门，是一个采用信息技术改造传统行业的一个典型系统。它将从跟本上改变水利数据资料存储、处理中还存在一些急需要解决的问题，不仅减轻工作强度，而且大大提高数据使用效率，对提高水利行业的整体管理水平具有极大的促进作用。3、XXX水利数据中心的建立将促进我省水利信息化的发展水利的发展已逐步从传统水利向现代化水利、可持续发展水利转变，水利信息化是基础。水利信息化中，水利数据中心是其核心和关键工程，是水利信息化的基础信息平台，为其它系统信息化提供了有力的技术支持和牢靠的数据基础，它会大大促进水利信息化进展。4、XXX水利数据中心的建立将造就一批适应未来技术发展的技术队伍水利数据中心项目的实施需要有大批人员参加设计、建设和运行管理，要从事具体的业务的开发，要学习现代的管理知识，要熟悉和掌握现代信息技术，专业知识和解决实际问题的能力。通过水利数据中心的建设将会培养和造就一大批适应未来技术发展的干部技术队伍。指导思想、原则和目标建设的指导思想：以科学发展观为指导，以提高水利信息化资源的利用效率和效能为目标，按照国家、省对电子政务工作的统一部署和我省水利信息建设的总体规划，依托和完善现有水利信息化基础设施，深入开发信息资源，整合重构各类水利信息，强化信息共享和业务协同，提供面向各类主题的信息服务，更好地支撑水利业务应用，不断提升水利信息化水平和效益，促进水利信息化健康、协调、可持续发展。1、统筹规划、加强领导 水利数据中心建设是一项涉及面广，技术和资金密集的系统工程，为确保工程发挥效益，必须加强对工程建设的统一领导和协调，按照国家、水利部、省对电子政务建设的要求，遵从水利信息总体规划，防止各自为政、盲目投资、重复建设。2、需求主导，讲求实效结合我省水利信息化建设的实际情况和发展需要，坚持经济效益和社会效益的统一，有针对性地开展数据中心建设，突出各个阶段的建设重点，急用先上，边建设、边应用、边出成效，以点带面，提高数据中心的整体使用效益。合理选择数据库建设内容，加强数据整合，促进互联互通信息共享。3、整合资源，服务应用要充分利用综合信息平台现有的计算机软硬、网络、数据、运行维护队伍等资源，为部门的业务应用系统建设提供信息基础设施服务，实现人才、网络、设备、信息资源充分共享。4、统一标准、保障安全水利数据中心建设中贯彻执行国家、省和水利部电子政务建设的标准和规范。同时要采取先进的技术和严格的管理措施，保证数据中心网络和信息安全。5、物理分散、逻辑集中保持现有数据管理模式，部分省直属单位管理的数据物理位置不变，在逻辑上，通过交换平台，实施逻辑集中。总体目标：依托现有水利信息基础设施，在国家和省水利信息规划的指导下，按照“统一规划、统一投资、统一标准、统一建设、统一管理”五统一原则，形成完整的水利信息化数据平台、统一的应用服务体系平台和完善的水利信息化保障环境平台。XXX水利数据中心建设以数据整合为核心，环境安全为保障，以信息资源服务和共享为目的，建立一个遵循国家标准和规范，体现技术先进、统一信息管理、保障安全控制、系统扩展性好、信息兼容性强、兼容多种平台、统一服务平台的数据中心，实现我省水利信息统一的数据存储与管理、网络信息安全和系统管理等服务，提高信息资源的利用效率和共享目标。具体如下：①依托水利信息化建设已经取得的成果，构建省级水利数据中心的基础框架。②重点整合各类水利基础数据，按照国家制定的水利信息化数据库建设模式和结合本省实际规范XXX级水利基础数据库和专业数据库建设。并在统一的数据交换与共享平台上实现水文、水资源、水保、防汛和基础信息的数据共享，支撑信息的发布及与其他行业的数据交换。③通过建立信息公共服务平台，提供统一的信息化系统服务，建立基于空间数据的信息综合分析与服务环境，逐步向水利系统内提供可定制、可扩展的主题信息服务。④建立安全管理系统，为实现数据在各节点间的安全和高效交换与共享提供保障。⑤规划我省水利数据中心基础设施建设、标准化体系、运行管理机制与组织架构。需求分析XXX水利数据中心项目是一个复杂的信息化工程，综合考虑工程建设的各种要素，从系统服务对象等角度出发，对水利业务、服务对象、信息发布、信息交换、建设内容、功能、性能、安全和信息量预测等方面进行需求分析。水利业务分析水利数据中心是整个水利业务管理整个数据资源的纽带。总体上，水利工作分为水利业务型和事务型工作两类。图4.1水利业务图水利信息化信息需求从图4.1分析，水利信息化要对水利业务管理、社会公众、机关事务和行业事务服务。依照水利行业职能，国家对水利信息化建设进行规划，水利应用系统建设主要业务包括：防汛抗旱、水资源管理、水土保持、农村水利水电、水利工程建设与管理、水利政务和社会公众服务等。 表4.1 水利应用系统建设及信息需求主要信息需求业务主管部门水文、气象、实时水雨情、工程信息、灾情、旱情、社会经济信息、历史大洪水数据、人员物资、专题空间地理数据等。防汛抗旱指挥系统 、实时汛情监视系统 防洪调度系统 洪水预报系统 防汛会商系统 灾情评估系统 防汛抗旱管理信息系统 气象产品应用子系统、山洪预警系统、水情监测系统等等水资源管理地表水流量、水质，取水量、三产需水量、用水户、排污口数据、污染源数据及污染类型，水源地水质、水量等；地下水水位、开采量、水温、水质等；水源工程、水资源分区、水功能区划、水功能纳污能力、水文地质、专题空间地理数据等。水资源实时监测与管理系统、水资源调查评价系统、水资源保护监督系统、水资源规划调度系统、水资源取水许可管理系统、水资源决策支持系统、水资源应急管理系统、水质监测与评价管理系统、水资源管理决策支持系统 、水资源配置监控调度系统 水文信息服务系统、地下水信息管理系统 等等水力及重力侵蚀强度、雨量雨强、土壤侵蚀因子、土壤类型、土壤侵蚀量、植被、土地利用、水保工程及验收、水保方案、水保规划、专题空间数据等水土保持信息采集、水土保持监测信息管理、水土保持规划设计支持、水土保持工程管理、水土保持监督执法、水土保持效益评价、水土保持综合信息管理、水土保持信息公众服务系等等农村水利水电灌溉水源、灌溉设施、泵站流量、田块平整条件、种植结构、土壤类型与质地、土壤墒情、土壤养分、耕地资源、农业节水以及人畜饮水等信息；农村水电、农村电网、电气化县等及专题空间数据等农田水利管理系统灌区信息采集系统 灌区管理信息系统 灌区用水管理决策支持系统 农村饮水安全管理系统农村水电及电气化管理系统 水利工程建设与管理工程原始或扩能改造设计建设档案、工程运行情况、工程除险加固、工程安全鉴定、水库大坝注册；工程建设项目管理、工程建设咨询、工程招投标、工程建设造价、工程进度、工程监管、工程质量、工程建设设备供应、工程建设材料供应、工程建设合同、工程设计与建设档案、相关配套设施、建设移民、水利工程重大技术问题和工程的验收与鉴定等；专题空间数据水利工程建设管理信息、水利工程管理信息系统、 大坝安全自动监控系统 公文、人员/人才基本情况、安全生产、科研资源、科研项目管理、科研成果、科研动态；政策法规、行政条例、日常办公与行政管理过程中形成的各种信息水利电子政务系统 、财务管理、人事人才管理、科技外事管理等信息系统水利规划计划管理信息系统数据中心服务对象XXX水利数据中心主要服务对象有三类：1、省厅及直属各数据需求部门或单位，重点是防汛、水资源、工程建设管理、水土保持、农田水利各专业处室、人事、科技、财务等事务处室及监测、研究、设计单位，满足在业务中的信息要求；各地市数据分中心服务于市及直属各数据需求部门或单位。2、社会公众。通过水利公众信息平台，提供水行业基本信息检索、查询和业务服务。特点是用户数量多，具有不特定性和随意性。3、对水利相关信息需求的政府决策及相关其他部门。信息发布需求应能针对系统的不同服务对象，提供不同的信息服务。根据需要可主动向有关用户发布相关信息。面向水利业务管理部门发布的信息主要包括：防汛抗旱在线监测的数据统计分析结果、水资源信息在线监测的数据统计分析结果、业务管理各子系统的输出结果，水资源调配系统产生的方案结果。面向科研机构及设计单位发布的信息主要包括：水资源基础评价信息、水资源开发利用状况等。面向各级政府相关职能部门发布的信息主要包括：重要河段水库的雨量、水位、流量、库容；水资源公报、基础水资源数量和质量信息、水资源调配方案、水土保持简报等。面对社会公众用户发布的信息主要包括：水资源公报、政务公开、政策法规、便民服务、公众互动、网上办公的处理流程和审批结果、以及根据《行政许可法》规定需要公告和发布的其他信息等功能。信息交换需求信息交换是信息资源高效利用的基本要求，必须要在数据信息的一致性、可靠性、高效性、可扩展性和灵活性方面加以保障。XXX水利信息的交换需求主要包括：与国家、长委及下级各地市水行政主管部门之间信息上传下达的交换需求；防汛抗旱、水资源、工程建设管理、水土保持、农田水利水电等业务管理部门应用系统之间的信息交换；与政府其他职能部门之间的信息交换。信息交换要求：一致性：在数据分布存储和发布处理时，一致性原则是核心，数据分布不应该造成数据的不一致，数据一致性通过自上而下的设计来实现和控制。可靠性：在数据分布系统中，要保证系统的某一部件失效时，其余部分仍能支持系统运行，要通过在不同地点存放冗余数据来保证可靠性。高效性：通过合理的数据分类，使数据存放在其常用的地点，并建立数据同步复制和更新规则，以提高系统的响应时间。可扩展性和灵活性：数据分布是集中和分散的统一。一方面，数据库建设提供了数据集中管理的方法，通过集中管理实现数据共享，通过抽象实现数据的独立；另一方面，计算机网络是一个分散的系统，给数据的分布提供了条件和技术，并通过通信线路互连的计算机进行数据分布，以适用用户地域分散的需要。信息存储需求从全省范围来看，虽然各级水行政主管部门机构的设置不尽一致，但是其职能是基本相同的，水利信息采集按业务部门从县到市到省逐级上报，并分发给有关部门。在地市一级的采用分区的方式，即在地市级数据中心采用相同的模式、相同的数据结构和类似的处理流程。为便于数据信息的管理和维护，地市级存储系统互相独立，不存在依赖关系，但是要体现“统一标准、分布存储”的原则。XXX水利信息存储系统既是国家信息存储系统的子系统，又是可以独立运行为各级部门和公众服务的系统，省、市级信息存储系统间没有直接的控制关系，但要提供接口与有关单位实现信息共享。省、市之间的纵向数据分布要求如下：省数据信息存储系统为全省应用系统提供公用数据和专用数据；市数据信息存储系统为市级应用系统提供专用数据。上级系统部分复制下级系统的数据，主要是经过汇总统计等处理的数据，以满足宏观和准宏观管理、决策的需求；考虑数据安全和备份，在上报数据时，市级水利原始监测数据、业务数据和评价数据都应该向上级对应的存储系统传输。1、建设数据库和信息资源1）在水利数据中心集中建设基础地理数据库、水利专题空间数据库、水利工程数据库以及行政管理基本信息库；2）完成对业务数据库进行分类和建设，包括：防汛水雨情数据、水资源数据库、水土保持数据库、水质数据库、水利规划数据库等，为了减少建设、运行、管理的成本，大部分专业数据库连同其应用系统在水利数据中心内托管，实施集中管理；以水利数据中心为枢纽建立水利信息共享体制。2、建设应用支撑平台应用服务平台是数据中心功能的外部表现，将为大部分应用提供服务包括：1）技术平台应用技术平台是数据库和应用之间的中间件，业务应用系统通过该平台和数据库交互。2）基础地理信息系统平台为满足各类业务对空间数据的共享应用，包括二维和三维，建立符合开放地理信息系统及互操作标准的各种地理信息系统工具和网络GIS；建立数字高程模型生成、DEM分析、影像迭加匹配等功能的数字高程模型构造应用平台。3）水利信息目录系统和数据检索与发布系统水利信息目录系统是水利信息共享的基础。按照国家制定的方法和编制工具建设水利信息目录系统，包括以各专业数据库为主体的交换信息目录，开发提供给公众用户的信息检索和发布系统。3、机房环境和备份中心的建设1）补充建设高标准的数据中心机房XXX水利数据中心建设以现有省水利信息中心机房设施为基础，不单独建设专用数据中心机房。由现有机房环境保障实体的正常运行和安全可靠，仅对不满足数据中心设施要求的做必要的补充建设。2）建设数据存储、交换、服务系统采用当代大型数据中心普遍采用的先进存储架构技术实现水利数据中心数据资源的可用性和可靠性存储管理。其和数据库一起同为数据中心的核心建设内容。3）建设数据备份备份中心可分为本地同步备份和异地容灾备份。在水利数据中心内建立相对独立的机房来运行备份数据存储区，其工作和数据存储在线同步。考虑在同城异地建立容灾备份，保证在特殊灾害等不可预见的情况下，即使数据中心和本地备份中心发生了故障，但数据仍在异地得到保护。容灾备份中心不包括落地机房建设。4、安全体系的建设信息网络及数据中心的安全问题涉及到各个层次的多种设施。1）统一规划，多方努力，不断完善数据中心的安全体系。在前述的数据中心建设项目中，已经包含了安全体系的若干层面，如数据中心机房环境和备份中心的建设涉及到实体安全、主机系统安全及数据安全，将网络安全和通信安全纳入水利数据中心公共网络平台的建设计划中。在加强主机安全方面，除了建设备份中心外，考虑主机操作系统和数据库管理系统的安全性，建立从单机防病毒到网络防病毒的完整防病毒体系。2）以数据安全为重点，建立安全认证体系。水利数据传输通道包括涉密网、水利内网和外网。水利数据中心同时存在面向与部之间的涉密网、面向专业业务应用的用户内网和提供面向公众用户服务的外网。因此，需要建立以PKI为基础的统一安全认证服务中心，实施用户注册、授权和认证等管理功能。认证中心负责生产、管理、储存、分发和废止用户的数字证书。3）建立严格的安全管理制度。在数据中心各层次的安全技术实施过程中，必须同时贯彻安全管理，建立严格的安全管理制度。5、标准体系的建设数据中心的标准体系既是水利信息化标准体系的组成部分，又将涉及到水利信息标准体系的多个方面。因此，这里的建设内容将以在数据分类、编码标准、属性信息指标体系、数据交换格式与共享规范、数据文件命名规则和质量控制标准等。采用国家、水利部技术规范进行数据中心标准化总体设计，确定标准体系框架，制定急需的标准，开发相应的标准应用工具，推行标准试行方式，建立标准符合性检验机制等。XXX水利数据中心既是全省水利行业信息枢纽及交换中心，也是省电子政务信息资源中心的重要组成部分，是省水利信息资源的管理者和服务的提供者。宏观的、基础性的资源是集中的，而其他资源是分布在网络上的，所以，数据中心是信息资源管理和服务功能实现的中心，而不是硬件设施集中的中心。功能需求主要体现如下：1、对水利信息数据进行收集、整合和管理：通过对全省水利信息数据按照统一的技术标准和技术规范进行整合，并对这些数据进行集中统一、安全可靠管理，为全省水利部门及相关部门提供可靠的数据资源，达到数据共享目的。2、具有数据共享与访问控制服务、水利空间分析服务、遥感处理服务以及专业应用服务等功能，监督和协调数据交换和信息交换，为水利行业各类专业应用系统、与省政府相关部门的数据交换提供统一的服务。3、具有面向全省水利系统、各政府相关部门以及社会公众的水利信息检索与发布等功能，为水利系统内部、政府有关部门以及全社会提供“一站式”水利信息服务。4、具有数据挖掘功能，从数据库和数据仓库中自动分析数据, 进行归纳性推理,建立新的业务模型, 提供决策支持。性能需求 XXX水利数据中心的性能需求主要有以下几方面：1、可靠、安全存储架构。省水利数据中心存储架构必须能够适应省水利数据中心目前及未来存储容量以及满足物理分布、逻辑集中的存储需求，并且为省水利数据中心提供一个安全、可靠的存储环境。2、高I/O性能。省水利数据中心除了为水利业务系统提供运行支持外，同时还要为外系统提供数据共享服务，因此必须有很高的I/O性能。3、服务不间断。省水利数据中心作为省级数据中心，一旦投入生产运行，无论进行常规的系统维护，还是进行数据备份，必须保证服务工作的连续性和不间断性。4、高可用性与高安全性。省水利数据中心必须有很高的可用性和很高的实用性，必须能够保证全天候地提供服务，以保证应用和发布系统对数据的随时存取。5、灵活扩展性。随着水利信息化的深入，水利数据也会不断增长，因此作为水利信息存储和交换中心的省水利数据中心必须能够具有适应这种增长的能力，具有强大的扩展性能来满足这种高速增长的要求。6、提供强大的数据备份功能。为了保证水利数据的安全性，必须对数据进行备份，除了在数据中心本地安装备份系统，配置备份软件和服务器设施，需保障在不可预知灾害情况下的数据安全，建立数据级的灾备中心。1、数据中心应保证技术兼容性，其软硬件基础设施能保证支持目前和未来各种全局性业务支持系统的正常运行，满足不同技术方式下对数据访问、交换、备份的需要；2、数据中心应具有可扩展性，以支持包括防汛抗旱、水资源管理、水土保持、工程建设管理、水利政务、农田水利及公众服务等业务系统的数据集中和业务系统发展对数据流量和数据容量增长的需要。3、数据中心应具有高可靠性，能自动切换运行方式屏蔽局部故障，实现数据访问不间断和负载平衡，保障全局性业务支持系统的正常运行。4、数据中心应具有可管理性，能实时监控业务支持系统内所有服务器和网络的运行情况，包括运转方式和性能。5、数据中心应具有高安全性，能实现数据访问过程的安全隔离、访问认证、访问控制，能自动检测非法访问、非法篡改，并具有自动报警和转变运行方式等防范功能。6、数据中心应具有容灾能力，能支持数据和应用程序的本地、异地备份和恢复，从而实现数据的安全存储。安全性需求随着水利信息资源的数据进行集中存储与处理，系统的安全性风险也大大增加。为了有效防范和化解风险，保证数据的安全使用、业务应用系统的平稳运行，需要建立数据中心的信息安全保证系统，从物理安全、非法入侵、数据恢复、系统故障等方面增强信息安全防范能力。数据中心信息安全保障体系应是一个完整、全面的安全保障系统, 其建设需求包括：1、从管理和技术两个层面上对本行业的信息安全状态进行考虑, 建立针对本行业的信息安全管理的运作政策措施, 明确采用哪些信息安全技术来规避现有信息系统存在的问题、风险与威胁。2、结合水利信息化发展规划, 从管理和技术两方面出发。建立数据中心安全系统保障体系的基础框架。3、建立数据中心的信息安全基础设施, 为业务系统的安全建设提供指导, 并为应用系统提供服务。4、结合国内信息安全保障体系建设的发展趋势, 以及现有各项信息安全关键技术和信息安全基础设备的发展方向。为数据中心安全保障体系的建设提供安全技术的选择。5、根据国内各个行业信息安全建设的经验, 提出数据中心安全的管理方法。数据中心总体框架XXX数据中心建设采用分布式结构，总体设计以“物理分散、逻辑集中”为基本原则。系统的主要服务对象为防汛、水资源、建设管理、水保、农水等业务部门，提供工程建设与管理系统、防汛指挥系统、水资源管理系统、水土保持监测与管理系统、水利行政管理、水利信息公众服务等提供数据支持。XXX水利数据中心总体技术思路是建立成熟的业务技术和标准体系、持续稳定的共建共享机制，实现对水利行业各类数据、其他行业的水利相关数据的标准化管理，形成数据中心多形式、多主题的基础数据存储，以支撑信息产品的生成、面向主题的新一代水利业务应用及多模式的信息发布与服务。总体架构设计思路是：数据中心系统架构上按照层次结构，遵循SOA的架构思想。分层的体系结构能够较好地进行建设任务的分解，明晰系统设计内容，以缩短整体的建设周期和减少开发复杂度，充分满足水利数据中心建设需求，并为将来系统的拓展提供良好的接口。在分布式数据交换中以服务为核心，提供标准化的服务接口、服务组件和服务访问方式；以重用为原则，尽可能实现服务在整个数据中心所承载的各类应用中的重用；以服务间的松耦合为基准，构建服务总线，提供多种信息交换方式；以灵活的业务编排为手段，满足信息建设快速变化的业务需求。1. 实用性：满足省级水利数据中心的功能需求，并能够产生积极的效果。2. 先进性：采用具有一定前瞻性的技术，顺应该领域技术发展的主流方向。3. 整体性：注重整体规划，保证系统各环节指标的协调一致。4. 经济性：追求较好的性价比，并对已建、在建和后续建设的信息化系统进行充分整合，避免重复建设。5. 可扩展性：保障在系统生命周期内能够与其主流技术相兼容，系统功能可扩充，并能够在不同规模、不同档次平台上运行。6. 规范性：遵循现行国家标准和行业标准；无国家标准和行业标准的，可采用国际标准，防止系统集成和互连的困难。XXX水利数据中心分为省数据中心和市数据分中心二级，另包括1个省级同城灾备中心，以行政区划分自上而下体现出树状层次结构，树节点代表本级区域的数据。省数据中心部署在省厅信息中心，同城数据灾备中心设在省水文局水情中心，为全省信息总汇集节点，向上只与国家水利数据中心节点相连，下连各地市数据分中心，见图5.1。市级数据分中心部署在各地市水利局，即南昌、九江、赣州、抚州、宜春、景德镇、吉安、新余、萍乡、鹰潭和上饶等共11个数据分中心。数据采集、生产及管理按行政区进行，包括所辖县级数据。逻辑上，各数据分中心横向之间相互独立，不产生联系，以减少信息交换与同步的复杂度。纵向上，省数据中心和市数据分中心通过水利信息网进行信息传输。图5.1 XXX水利数据中心部署水利数据中心的功能水利数据中心是我省水利信息化重要的基础设施之一，是水利信息汇集、存储、处理和服务的中枢。其规范着我省水利基础信息，指导实现水利信息资源整合和促进信息共享利用。主要功能包括：1、承担水利系统基础性、全局性的信息库的建设、运行和管理；解决当前水利信息资源开发管理分散，基础数据存储零乱，标准化差，应用服务适用性单一，难于共享等问题；重点整合水利基础地理数据库、基础水文数据库、基础水利工程数据库、水环境数据库、水利空间数据库等；建立和健全标准规范体系和安全体系，建立一个集中管理、安全规范、充分共享、全面服务的水利数据中心。2、支持重点水利应用系统建设过程中相关专业数据库的建设与管理。按主题方式，支持防汛、水土、工程建管、农水、水保等水利业务部门应用系统建设，构筑水资源数据库、防汛抗旱数据库、水环境数据、农村水电数据、灌区数据、水土保持数据、水利行政管理数据、水利专题地理数据库等各大类数据，并在统一的数据交换与共享平台上实现系统内部的数据共享、信息发布及和外部的数据交换。3、负责建立、维护、管理水利信息目录体系、数据交换指标体系；监督和协调数据交换和信息交换，形成完整的水利信息共享体制。水利信息资源包括采集的信息资源、在履行职能中产生和生成的信息资源、投资建设的信息资源及水利部门依法授权管理的信息资源。随着数据采集手段和水利业务系统的不断进步，各级水利部门积累了大量宝贵的信息资源。目前，海量的水利信息资源离散地存储在各级水利管理部门、涉水机构和科研院所。在水利数据中心建立信息资源目录服务体系对上述信息资源进行统一管理是实现分布式信息资源高效共享的基础。4、根据需要承担应用系统及其专业数据库的托管。按照“五统一”原则要求，水利数据中心负责各专业数据库及业务应用系统的集中存储和管理，通过统一的安全管理系统和运行环境平台，为实现应用系统运行及数据在各节点间的安全和高效交换与共享提供保障。5、为水利系统内、外用户提供信息服务。通过建立信息服务网站为社会公众提供水信息服务，建立基于空间数据的信息综合分析与服务环境，为水利系统内部提供可定制、可扩展的主题信息服务。数据中心组成框架XXX水利数据中心要求具有对多种业务的适应性、高度的安全性、多功能的对应用系统支持、丰富的数据资源服务、大容量数据存储处理等特点，按照省水利数据中心的主要应用需求和水利信息化综合体系，数据中心的技术框架中采用功能层次结构，划分为基础设施平台、网络通信平台、数据资源平台、应用支撑平台和数据管理平台以及安全保障系统和标准规范体系。这些平台共同完成对水利应用系统的支持。系统逻辑组成框架如图5.2所示。图5.2XXX水利数据中心组成逻辑架构基础设施平台和网络通信平台基础设施平台包括数据中心机房及机房环境、灾备中心、存储设备、服务器系统、基础软件系统。网络通信包括中心局域网和广域网及网络设备。基础设施平台和网络通信共同组成了数据中心环境平台。数据存储与备份的设备配置和数据中心机房构造数据中心的硬件运行环境；通过数据中心内部的光纤存储网络和外部网络接口，构造数据中心的网络运行环境；服务器系统构建计算环境。1）数据中心机房为保证实体的正常运行和安全可靠，水利数据中心机房，按照国家机房建设《电子信息系统机房设计规范》，包括防电磁泄漏系统以及通风系统、防火系统、防水系统、电力系统、监控系统、门禁系统、布线系统、照明系统等。2）数据存储数据存储采用的SAN存储架构技术实现水利数据中心数据资源的可用性和可靠性存储管理。其和数据资源平台一起同为数据中心的重要建设内容。3）灾备中心灾备中心是对数据中心数据资源进行灾难备份。数据中心数据备份分为本地同步备份和异地容灾备份，在本地备份中，大容量数据存储设备作为存储介质。同时，在同城异地建立数据级灾备中心，完成数据备份，目的是保证在特殊灾害等不可预见的情况下，数据仍在异地得到进一步保护。4）服务器系统数据中心服务器主要包括大型数据库服务器、中型数据库服务器、应用服务器、数据交换服务器、流媒体服务器、GIS服务器、防病毒服务器、身份认证服务器、备份服务器、网络管理服务器、目录服务器、Web服务器、DNS服务器、邮件服务器、VPN服务器等。这些服务器完成对数据存储、数据处理、网络管理、数据安全、数据备份、数据访问、数据收发、数据交换等功能。数据资源平台数据资源平台包括水利公用数据库、各业务专用数据库、空间数据库、对数据库数据描述的元数据库和数据字典。根据信息依附的具体对象、实体和信息本身的属性对现有的水利数据信息进行分类与标准化，以此为基础建立水利数据库。数据中心水利数据库设计包括水利公用数据库、水利专业和元数据库3大类。水利公用数据是提供给水利业务的基本资料，能够比较广泛地为各种业务应用提供服务，水利业务数据是为某个或某类特定业务应用专用的信息，服务对象包括防汛抗旱、水资源管理、水土保持、工程管理与建设、农田水利、水利行政管理等。元数据库是对以上各数据进行描述的元数据的集合，是进行数据交换的基础。每大类数据库又可分为若干个子数据库。数据库管理平台数据库管理平台负责对数据资源进行管理维护、数据交换，包括数据库维护管理系统、信息资源目录与信息发布系统、水利综合查询系统和元数据管理系统。数据库维护管理系统数据库管理系统主要是对综合数据库的管理，主要功能有数据库模式定义、数据更新维护、数据库用户管理、代码维护、数据库性能优化管理等。2）信息资源目录与发布系统以水利数据中心为枢纽建立水利信息资源共享，通过元数据管理，组建数据资源目录管理。信息资源目录系统提供分布式数据共享的基础，对于物理上分散的数据资源建立统一的数据清单，系统能够数据所有者提供发布的平台，为数据使用者提供查询服务。在数据中心建设中，省水资源中心数据、省水文局水情中心数据、省水土保持监测站数据、省水利信息中心数据以数据资源目录的形式提供发布和检索平台。虚拟的信息目录中心设在省水利信息中心，统一管理信息目录，提供注册和发布平台。3）水利综合查询系统水利综合查询系统是对中心数据资源的检索服务，提供基础性水利数据的信息浏览。4）元数据管理元数据管理系统集中管理的元数据的系统，实现对异构、异地数据资源的分布式管理与服务。其基本功能包括元数据的提取、质量保证和再处理、系统的维护。应用支撑平台应用支撑平台是构筑整个水利数据中心应用系统的统一支撑平台。应用支撑平台介于中心数据库和各种应用系统之间，与业务应用系统的运行网络环境、软硬件环境无关。通过管理软件、中间件、数据备份软件等构造数据中心的软件运行环境。数据中心应用支撑平台包括操作系统、数据库系统、存储备份软件、地理信息系统软件和工作流等各种应用中间件。平台的功能主要为各种应用系统提供数据库的访问、地理空间服务、系统之间的信息交换、事务处理、流程控制、认证等各种服务和统一的Web服务器平台。1）数据存储管理数据存储平台主要功能有数据存储平台、数据存储管理、数据本地安全备份与恢复等。数据存储管理主要是完成对数据存储平台的管理，包括存储和备份设备、数据库服务器，为提供水利数据底层平台，实现对数据的物理存储管理和安全管理。2）应用构件应用构件是数据库和应用之间的中间件，业务应用系统通过该平台和数据库交互。3）基础地理信息系统平台为满足各类业务对空间数据的共享应用，包括二维和三维，建立符合开放地理信息系统及互操作标准的各种地理信息系统工具和WebGIS；建立数字高程模型生成、DEM分析、影像迭加匹配等功能的数字高程模型构造应用平台。数据中心安全体系和标准化体系数据中心的安全问题涉及到各个层次，包括数据安全、环境安全、网络安全、系统安全等，以上安全问题通过安全管理和安全技术两方面进行解决。标准化体系是数据中心重要的基础性工作，是实现规划目标，保证水利信息交换、共享和应用支持的重要前提。标准化建设包括数据资源建设、数据资源处理、数据资源管理和数据共享使用四类规范。1）数据中心安全体系中心安全体系包括安全管理、安全技术。在安全管理的策略上有各种法律法规、规章制度、技术标准、管理规范和其它安全保障措施等，是
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