CN102063666A - 一种用于水利信息集成及数据综合处理的平台系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水利信息集成及数据综合处理的平台系统，包括依次连接的支撑层、资源层、综合集成层和用户层，其中支撑层采用P2P技术和Gnutella网开源包作为支撑；所述的资源层包括多方面数据信息内容，各个数据资源库之间信息相互独立，并为应用访问提供相应的快照、视图、触发器或存储过程；所述的综合集成层包括知识图绘制、构件服务、框架服务和知识图搜索引擎，在共享文件的同时，实现与互联网的上传下载功能；用户层通过人机交互接口使用平台系统，快速搭建业务应用系统，用户通过Internet或者Intranet方式访问和使用平台。本发明的综合集成决策系统，满足了防汛信息集成的现状和需求，需综合大量数据和信息以及环境的复杂性，提供水利决策服务。

Description

一种用于水利信息集成及数据综合处理的平台系统

技术领域

本发明属于水利信息控制处理技术领域，涉及水利信息异构数据源的集成和综合集成服务平台，具体涉及一种用于水利信息集成及数据综合处理的平台系统。

背景技术

水利是信息密集型行业，水利部门除了承担社会水资源配置与管理的任务之外，还要向社会提供有价值的水文水利信息，包括雨情信息、汛旱灾情信息、水质水量信息、水利工程信息等，这些信息资源可以直接为政府及水利行政决策部门进行防洪抗旱、水资源的开发利用以及水资源的管理决策提供支持。各类水库、水利枢纽是水利行业的重要管理节点，水库、水利枢纽的信息化建设是水利信息化重要基础之一。

水利行业技术密集、问题复杂、协作性强。随着水利信息化建设，水利正在从传统走向现代。在这一重要的发展过程中，可用资源快速增加，信息呈爆炸式增长，系统间的数据交换、异构间的数据访问、资源的高效利用、系统间的协同工作、软件的复用等都逐步暴露出了问题，难以满足跨区域、跨学科的数据共享和协作；难以满足计算密集型应用；难以满足多样化、可视化、知识化的决策要求。采用“物理分散，逻辑集中，按需获取，分布处理，统一调度”的“弱集中”以P2P技术支撑的信息集成平台方式，正好能实现资源的优化配置和合理调度，解决信息共享困难的瓶颈问题。

开发了大量不同级别的基于现代信息技术的防汛信息系统，在防汛抗旱工作中发挥了很大作用，然而，随着信息化工作的不断深入，现有的信息处理系统在功能上还不能满足防汛抗旱各项工作的需要，从防汛信息的集成、应用及决策研讨方面，还不能提供及时、高效率的信息集成服务。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于水利信息集成及数据综合处理的平台系统，针对各类异构水利数据进行综合集成，实现了信息集成、应用集成、决策研讨、知识可视化，解决了水利业务系统构建和应用模式单一、低效的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种用于水利信息集成及数据综合处理的平台系统，包括依次连接的四个层架结构，即支撑层、资源层、综合集成层和用户层，其中支撑层提供综合集成平台的外围网络环境，资源层提供用于存储相关数据、信息的数据库，信息综合集成层提供知识图绘制、构件服务、框架服务和知识图搜索引擎，用户层为用户提供可视化集成应用环境，

所述的支撑层采用P2P技术和Gnutella网开源包作为支撑；

所述的资源层用于提供基础的数据资源，包括数据库、模板库、专家库、意见库、研讨现场库、知识共享库等数据信息内容，各个数据资源库之间信息相互独立，并为应用访问提供相应的快照、视图、触发器或存储过程；

所述的综合集成层包括知识图绘制、构件服务、框架服务和知识图搜索引擎，在进行知识图编辑时，建立共享目录，实现上传下载功能，在编辑器中方便的创建概念、连接线、联系和超级链接，在共享文件的同时，实现与互联网的上传下载功能；

所述的用户层通过人机交互接口使用平台系统，快速搭建业务应用系统，用户通过Internet或者Intranet方式访问和使用平台。

本发明的有益效果是，利用知识图作为描述异构信息源逻辑联系和层次结构的工具和信息载体，支持用户对所需用于决策的信息和信息描述方式进行个性化定制，提供基于Report、Web、XML、GIS和统计图形等丰富的信息表示方式，实现异构信息源之间的集成。同时平台依据防汛信息集成的现状和需求分析，从数据、信息分布的异构性、分布式平台和防汛决策复杂性的需要，结合水利决策需综合大量数据和信息以及环境的复杂性，在水利会商、防汛抗旱决策制定等重大事务中人-机交互的必要性，综合集成服务平台的设计与实现将对水利行业信息化产生巨大的推动作用和探索意义。

附图说明

图1是本发明平台系统的框架结构示意图；

图2是本发明平台系统的功能模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1，本发明的用于水利信息集成及数据综合处理的平台系统，其框架结构是，包括依次连接的四个层架结构，即支撑层、资源层、综合集成层和用户层，其中支撑层提供综合集成平台的外围网络环境，资源层提供用于存储相关数据、信息的数据库，信息综合集成层提供知识图绘制、构件服务、框架服务和知识图搜索引擎，用户层为用户提供可视化集成应用环境。

该四个模块单元详细说明如下：

1.1)支撑层。综合集成平台主要采用P2P技术和Gnutella网开源包作为支撑。P2P是Peer-to-Peer的缩写，通常称作对等互联或对等连接，该技术的应用使得网上用户可以直接连接到其他用户的计算机，进行文件共享与交换，脱离了传统的基于C/S或B/S的访问模式。利用P2P技术和Gnutella网作为技术支撑，可以有效地对互联网资源进行搜索和共享，同时对于创建的个人知识图和协作知识图可以实现共享，方便高效地促进知识的描述、传递、共享和创新。

1.2)资源层。资源层主要为系统提供基础的数据资源，其中包括了各类数据库、模板库、专家库、意见库、研讨现场库、知识共享库等数据信息内容。各个数据资源库之间信息相互独立，并为应用访问提供相应的快照、视图、触发器或存储过程。①数据库：数据库包括SQL Server、IBM DB2、Sybase、My SQL等，用于存在实时、历史及相关统计数据。②模板库：模板库中存储知识图模板、研讨流程模板等信息服务模板。知识图模板中汇集当前水情应用服务的常见的信息服务模板；研讨流程模板则是将长期积累的、有效的、稳定的流程信息进行归并，并采用先进的数据表示与集成技术来实现数据资源的标准化、规范化、统一化，使得数据信息具有一定的扩展性和可移植性。③专家库：专家库主要记录专家的数据分析成果、决策方案以及其他与决策相关的专业数据资源内容。在专家库中，为了保证信息资源的完整存储，在专家库中建立了以多个OLE、BLOB和CLOB字段组合形成的专用字段，然后将专业数据资源按照不同的数据访问格式进行分类，并按其特性及数据资源格式存储到对应的专用字段中。另外根据专家库的需求，还需要在专家库中保存与专家有关的特征信息，为各个专家建立唯一的数字标识，使得系统可以快速的调取与专业资源相关特征信息。④意见库：意见库是专家库的辅助库，意见库综合的表达了与专家库有关的意见信息，确保了针对特定专业信息内容的意见信息被完整保存，以便以后的审阅、评判等操作。在意见库中，一个主要的设计是建立意见库和专家库的一致性和对应性，原则上每条意见记录必须存在对应的专家信息，并且一条专家信息可以对应多条意见信息；另一个主要的设计是保证意见信息的含义，为此在意见库外独立使用系统程序，使用外部插件的方式控制意见库中意见信息含义的有效性，避免将无效的意见信息驻留到系统意见库中，同时避免了数据冗余，提高了系统的容错性。⑤研讨现场库：研讨现场库与意见库相同，也是专家库的辅助库。研讨现场库的目的是将系统的研讨过程与现场进行存储，以便在知识共享时进行还原。研讨现场库中重点是保存研讨的过程信息，因此，首先将研讨的过程信息进行系列化，然后在研讨现场库建立以时间为主要检索目标的链表存储结构，最后将研讨过程按照专家、知识、意见三大内容进行分类，并按照系列结构存储到研讨现场库中。另外在研讨现场库还需要确保研讨现场结果的临时存储，以便在以后的还原过程中可以随时的提取临时的现场结果。⑥知识共享库：知识共享库是在模板库、专家库、意见库、研讨现场库四大库之上建立的共享资源库。在该库中数据信息均可即时查看、利用的知识信息表达；通过对模板、专家、意见、研讨现场等知识的汇总和凝结建立一个集各类信息成果为一体的知识信息；并且在知识共享库中还需要提供可便捷访问调用的数据接口、完整性验证接口，保证在知识共享库中的知识具有连贯性、完整性。

1.3)综合集成层。主要包括知识图绘制、构件服务、框架服务和知识图搜索引擎。在进行知识图编辑时，可以建立共享目录，实现上传下载功能，在编辑器中方便的创建概念、连接线、联系和超级链接。当概念、联系的上下文环境相对简单时，可以利用对概念和联系的属性进行简单描述。如果需要利用文件(文档、图形、多媒体等类型)进行描述时，可以通过建立超级链接来完成。此外，在编辑器中建立超级链接也可以实现知识图的层次关系。基于P2P技术的智能搜索引擎可以自由搜索互联网上的相关信息，可以在互联网络环境中方便实现隐性知识的合理挖掘和筛选。将共享文件和信息放于共享目录下，从而实现全球共享。在共享文件的同时，实现与互联网的上传下载功能。

数据源管理与访问机制：实现对各种数据资源的管理和控制，对外形成统一的调用接口和访问结构，并实现对数据有效性、完整性、一致性的维护。

访问控制管理：通过角色访问控制模型，提供对系统整体资源、信息、服务实现一体化控制，以保证访问过程的安全。

研讨流程制作与管理：有效地组织系统中可访问的资源，构成访问、研讨流程，提供对这一系列流程的控制管理操作。

知识图绘制：实现包括关联、信息源、显示模式、角色控制、知识图等知识图的制作工具。

模板制作：是建立在知识图绘制和流程制作之上的抽象化模型，提供一般常规的知识图和流程规则与方案，为快速建立与业务有关的知识图和研讨流程提供基础模型。

成果集成：对整个信息服务应用成果和决策支持服务信息进行集成。

信息集成：对数据和信息进行有效的再组织和利用，同时完成数据和信息源在应用服务层的整合，为特定的信息服务请求进行服务。

组件服务与框架服务：依靠框架、构件支持服务平台，集成实现构件服务和框架服务。

信息可视化及展示：对系统的各类信息进行可视化展示，信息及展现方式主要包括Web信息，XML信息，Report信息、GIS信息以及统计图形。

1.4)用户层：用户层主要通过人机交互接口使用平台系统，快速搭建业务应用系统，用户可以通过Internet或者Intranet方式访问和使用平台。

如图2，本发明的综合集成决策系统功能功能结构是：知识图绘制和应用、信息综合集成、信息展示及平台管理，下面对各功能进行详细说明。

2.1)知识图绘制和应用：知识图绘制是实现知识图绘制的工具包，其中包括：关联、信息源、显示模式、角色控制、子知识图等制作工具。①关联制作：在知识图中关联几乎涵盖了数据知识之间的所有关系模型，其主要的关系模型有包含、扩展、依赖、泛化、成果。包含表示知识图之间的所属关系，使用包含关系可以准确的完成知识图中父图与子图之间关系的建立。扩展表示知识图的来源，即面向对象中的继承概念，通过扩展关系的实现，知识图将建立继承列表，形成逻辑顺序结构，为知识图的推理提供依据。依赖关系描述在知识图中某个形象化表达之间的所属、接口、调用等机制，在预报知识图中水情预报概念将必须依赖于历史水情数据这个概念和天气状况概念。泛化关系模型的主要工作为方便知识图模板化而提出了一种关联概念，泛化关系表明了一类知识图所属的类别以及具有的统一的特征信息。成果关系则明确指定了知识图与知识图之间的结果转化关系。在知识图绘制制作环境中，分别采用不同的关联线条表示了包含、扩展、依赖、泛化、成果等关系模型。各种关联的建立均通过在两个概念之间绘制表示关联的特定线条来完成。②信息源：知识图信息源负责驱动与具体业务服务相关的数据资源，管理数据资源，并帮助研讨流程跟踪知识图信息源的调用过程。在知识图信息源中，应用程序不能直接存取数据库，它必须通过管理器和数据库交换信息。知识图信息源管理器负责将应用程序的SQL语句及其他信息传递给驱动程序，而驱动程序则负责将运行结果送回应用程序。从应用角度看，知识图信息源就是数据库位置、数据库类型以及驱动程序等信息的集成。另外，知识图信息源还在内存中开辟的一个区域设计了数据资源缓冲区，把通过知识图信息源的操作实际上转化为和缓冲区里面的数据交互操作。这样当应用程序正常退出时，或需要别的应用程序也需要访问硬盘数据时，驱动程序发现硬盘上的数据不是最新的数据，就用缓冲区的数据来更新硬盘上的数据。③显示模式：在知识图中显示模式分为列表、图像、报表、属性四种基本类别的显示模式，并且四种基本类别显示模式可以自由组合成新的显示模式，当知识图中被指定列表显示模式后，有效数据到达该概念时，信息内容将以数据列表的形式进行展现。在知识图中图像显示模式主要是针对系统中GIS地图、过程线、三维云图等数据信息而建立的展示环境，以实现GIS中的放大、缩小、平移等，云图的动态播放，过程线中的面积计算、对比分析等操作。报表显示模式在传统固定的报表显示模式上，建立动态的可定制的报表制作方案，集成报表的描述、制作等环节，构建一个可个性化定制的报表环境。属性显示模式则是知识图中的基本显示模式，也是默认显示模式，在该模式下，所有的数据信息将以数据点的形式显示在操作界面上，并提供了最大化、最小化、置顶、置底、移动等操作。④角色控制：在知识图绘制过程中为了保证知识图在后期使用的安全，避免非法调用，在知识图制作环节设计角色控制，它继承于访问控制管理的访问控制模型，将权限分配在角色中实现，通过角色的分配建立对具体的知识图的访问控制策略。⑤子知识图：随着知识图的利用率的提高，知识图将不可避免的发生膨胀，采用知识子图逐层次构建大型知识图的设计思路能够减轻系统的负担，也方便了对大型知识图的管理。为此，在知识图中将图中的概念扩展为可包含其他知识图的元素，在概念中提供连接子知识图的表述方式，当发生知识概念调用时，知识图将依靠子知识图之间的连接，形成一种以知识终端节点的网状结构，完整的表达大型知识图的知识内容，并确切的表示知识子图之间的逻辑关系。

2.2)信息综合集成：实现对知识的管理，促进知识所有者与他人分享，使知识从个体拥有向群体拥有转变，形成知识共享和知识服务；通过知识共享，在决策过程中，将知识主体转变为群体知识；完成知识的可视化，以数据可视化、计算可视化和信息可视化为基础，促进知识的传播和创新。

在线研讨层面，①群体研讨开始前由研讨发起人确定需要研讨的焦点问题。针对每一个研讨焦点用一张公用的知识图来描述，专家群体可以在公用知识图上添加、修改自己建立的概念、联系。②专家群体围绕研讨的焦点问题，立足各自研究领域，从自身的研究成果和个人经验出发，将个人知识总结转化为知识图可以表达的概念、公式、命题等信息/知识，对于复杂的概念或问题可以建立相应的链接，通过链接更详尽的语言、信息、案例、图片、多媒体或其他可以描述的公式来描述。③研讨过程中，专家在知识图中表达各自的观点，各专家在提出自己观点或命题的同时可以自由的与其他专家进行交互。交互时，专家对他人的观点或命题主要持有的态度为：反对、支持、中立、补充、质疑。

研讨结果层面，①在研讨发起人的引导下，专家群体就某一焦点问题进行在线研讨，在有效的讨论时间内交换彼此对于各方观点或命题的不同态度(通过在公用的知识图上所持态度来体现)，以获得彼此同意的共识。②当参与研讨的专家对研讨焦点得出的公用知识图不存在异议时，知识图便体现最终的研讨结果，研讨发起人可以通过对知识图中信息/知识的有效获取和总结，得出焦点问题的解决方案。③利用保存的公用知识图，可以进一步进行专家知识贡献的合理评价，可以建立相应的案例库，以备今后面临同类复杂决策问题时作为参考使用。此外，通过群体研讨，可以有效的促使和激励专家进行知识创新。

研讨流程在未被软件化之前还仅仅是概念，若要将其建立成可访问、操作、控制的实体元素，首先要定义其数据结构，规范其数据格式，定义其数据要求。经过对研讨流程的分析，设计树状结构的数据结构用来描述一个研讨流程信息。用树型目录的层次结构来形象的表述流程中各种关系，以此对研讨流程进行分类、管理，同时将树型目录结构的各叶子节点与研讨流程内的相关信息进行关联，并能够方便的输出这些信息。研讨流程树界面采用类似Web框架页面的形式来实现，在框架页面的左边用结构树来导航，把每个叶子节点通过访问控制接口与研讨流程数据中的相关内容相关联，从而对研讨流程数据中的内容来进行分类；框架页面的右边用来显示详细的研讨流程数据内容。在研讨流程树结构中，包含了初始化、信息调用、增加节点、删除节点、移动节点等基本操作。①初始化：在研讨流程被初次加载时所执行的关键操作，也是将所有非父节点全部隐藏，并将基本环境信息内容进行表达的过程。②信息调用：当关联事件被触发时，通过句柄调用处理函数，调用相关的信息，其中参数el为调用节点的id，参数num是该节点下面的子节点数，根据子节点命名规则，则子节点id为“el+child+i”，i的最大值为num。由此调用节点的所有子节点。③增加、删除、移动节点：针对研讨流程实现的一些基本控制操作，实现对研讨流程的修改。

研讨流程的访问控制与交互设计将完成一个便于研讨流程操作的环境，在该环境中提供对研讨流程的查看、查询、比较、控制等操作。从而在研讨流程管理中可便捷地完成对研讨流程的实现。在研讨流程的访问控制与交互中，可进一步增加节点、删除节点、移动节点等基础方法来完成对研讨流程的审改。

研讨流程的管理操作，主要是对研讨流程的分类、细化、分解。在对研讨流程分类时，主要依靠研讨流程中的研讨对象、研讨方案、研讨地域等特征属性信息予以实现，以增强研讨流程数据的检索效率。细化研讨流程的目的是将研讨流程中的所有信息内容，按照研讨流程定义中可存储的方式进行细节化，抛弃研讨流程中无效的冗余数据，使得研讨流程结构更加紧凑、便于存储。研讨流程的分解操作的主要是将大型的研讨流程按照研讨过程中的阶段型成果进行分解，将一个大型的研讨流程分解为两个或多个有机组合、相互关联的子研讨流程，由各个子研讨流程在一定的连接方式下形成总体的大型研讨流程。从而，对大型研讨的相应访问控制操作将被转化为单个的小型研讨流程的访问控制操作，进而提高了对研讨流程的控制力，并分化了系统的负荷。

2.3)信息表示：在信息服务中，除服务共性外，还有特定的信息服务请求，信息集成主要是对实测数据、视频监视信息进行有效的再组织和利用，完成实测数据源和视频监视数据源在应用服务层面的整合，为特定的信息服务请求进行服务。在信息集成中主要完成应用层面数据融合和白板化访问。其中应用层面数据融合是信息集成的基础，它独立的控制实测数据源和视频监视数据源的访问，组建一个实测数据源和视频监视数据源相结合的统一数据源，对特定的信息服务请求提供接口。白板化访问则主要提供一个数据源的访问环境，以白板方式提供交互，即访问者在没有任何组件的白板中描述其查询、搜索、调用等应用需求，然后由后台程序依照应用需求的描述完成对数据资源的组织和调用，最终将信息处理结果反馈给访问者。

根据信息集成的需求，平台支持用户自由定制信息描述的方式，主要包括基于Report(报表)、Web、XML、GIS和统计图形的信息表示方式。综合采用Report报表技术、统计图形、GIS和Swing技术来描述信息，从而满足用户的个性化需求

2.4)平台管理：平台信息的处理是分布式、协作和智能化的，用户可以通过单一入口访问所有信息；数据源管理与访问机制的建立将对各种数据资源进行管理和控制，是系统调用、访问数据资源的唯一接口，它将完成对数据资源访问的统一管理和针对特定数据资源的访问控制机制，并对外形成统一的调用接口和访问结构，实现对数据有效性、完整性、一致性的维护；访问控制管理通过角色访问控制模型实现对系统的整体资源、信息、服务的一体化控制，建立权限到角色的控制方案，以保证访问过程的安全。

本发明平台系统的软硬件构建环境包括：1)Gnutella网搭建：Gnutella是一个开放式的协议，完全分布式，没有中心服务器。每个结点既是客户端，也是服务端，称为servents；2)P2P交互系统设计：P2P交互服务系统是根据P2P的自组织、非集中式特征组建的一个决策者可以广泛参与的决策研讨环境，主要包含了P2P环境的搭建、数据共享机制的建立以数据检索与获取三个方面；3)WEB Services引擎：建立Apache Axis2服务中心，作为集成服务平台的Web服务核心引擎，提供WEB服务存储和调用，服务和调用的静态状态和动态状态分别存储在Description和Context类中；4)基于iReport的个性化报表服务：iReport是开源组织sf.net中的一款免费软件，其主要作用是用来以可视化的方式设计生成JasperReport所使用的报表格式文件；5)基于地理信息系统的个性化信息服务：地理信息系统(WebGIS)是基于Internet平台、客户端应用软件采用WWW协议运行在万维网上的地理信息系统。

Claims (2)

1.一种用于水利信息集成及数据综合处理的平台系统，其特征在于：包括依次连接的四个层架结构，即支撑层、资源层、综合集成层和用户层，其中支撑层提供综合集成平台的外围网络环境，资源层提供用于存储相关数据、信息的数据库，信息综合集成层提供知识图绘制、构件服务、框架服务和知识图搜索引擎，用户层为用户提供可视化集成应用环境，

所述的支撑层采用P2P技术和Gnutella网开源包作为支撑；

所述的资源层用于提供基础的数据资源，包括数据库、模板库、专家库、意见库、研讨现场库、知识共享库等数据信息内容，各个数据资源库之间信息相互独立，并为应用访问提供相应的快照、视图、触发器或存储过程；

所述的综合集成层包括知识图绘制、构件服务、框架服务和知识图搜索引擎，在进行知识图编辑时，建立共享目录，实现上传下载功能，在编辑器中方便的创建概念、连接线、联系和超级链接，在共享文件的同时，实现与互联网的上传下载功能；

所述的用户层通过人机交互接口使用平台系统，快速搭建业务应用系统，用户通过Internet或者Intranet方式访问和使用平台。

2.根据权利要求1所述的用于水利信息集成及数据综合处理的平台系统，其特征在于：所述的综合集成层，具有以下具体功能：

数据源管理与访问机制：实现对各种数据资源的管理和控制，对外形成统一的调用接口和访问结构，并实现对数据有效性、完整性、一致性的维护；

访问控制管理：通过角色访问控制模型，提供对系统整体资源、信息、服务实现一体化控制，以保证访问过程的安全；

研讨流程制作与管理：有效地组织系统中的访问资源，构成访问、研讨流程，提供对流程的控制管理操作；

知识图绘制：实现包括关联、信息源、显示模式、角色控制、知识图知识图的制作工具；

模板制作：是建立在知识图绘制和流程制作之上的抽象化模型，提供常规的知识图和流程规则与方案，为快速建立与业务有关的知识图和研讨流程提供基础模型；

成果集成：对整个信息服务应用成果和决策支持服务信息进行集成；

信息集成：对数据和信息进行有效的再组织和利用，同时完成数据和信息源在应用服务层的整合，为特定的信息服务请求进行服务；

组件服务与框架服务：依靠框架、构件支持服务平台，集成实现构件服务和框架服务；

信息可视化及展示：对系统的各类信息进行可视化展示，信息及展现方式包括Web信息，XML信息，Report信息、GIS信息以及统计图形。

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