水文水情分中心冗余管理技术分析

　　摘要：为实现水文水情分中心冗余管理功能，达到精细化管理的目的。分析了网络设备、数据库、水情数据处理、相应流量推算、值守人员管理等每个环节的冗余管理技术。对关键环节进行监控，建立了质量管理保障体系。冗余管理技术的应用已在沙市水情分中心实践应用多年，应用冗余管理技术使水情报汛每个环节都有一定的容灾能力，实现了经济上合理可行、水文信息安全通畅、报汛质量达到或优于有关技术要求的目标。

　　关键词：冗余管理技术;水情数据：水文信息;水文水情分中心;沙市

　　1 概 述

　　及时准确地掌握水情信息对国家防汛抗旱、防灾减灾不可或缺。水文水情分中心(以下简称“水情分中心”)作为所辖区域内水文站点与上级水文情报预报中心水情信息的收集、贮存、处理、完善的中转节点，必须确保水情信息完整、安全、及时、准确地报送，满足水情报汛漏、错报率≤1%，预报合格率≥75%。因此，水文水情分中心的网络设备、水文信息数据库、水文信息处理、相应流量推算、值守人员管理等都要应用冗余管理技术，使每个环节都有一定的容災能力，达到经济上合理可行、水文信息安全通畅的目的。

　　水情分中心由1 个或若干水情分中心，若干个中央报汛站或流域报汛站组成，图1为水情中心水情数据传输与处理流程。

　　容错技术是指在系统部分硬件发生故障或部分软件发生错误的情况下，系统仍能正确执行任务的能力。其实质是利用“冗余”思想屏蔽故障影响，提高系统的可靠性[1]。水情分中心运行管理时，要求能够做到无论任何时刻，发生任何故障，均需保证水情报汛工作正常进行。水情分中心工作与业务系统密不可分，火灾、地震等灾害和人为操作失误、联网攻击等“灾难”一旦发生时，要尽快且完整地恢复正常的业务工作，减少灾难造成的损失。通过冗余管理技术，能较好地解决系统安全稳定不间断运行的需求。网络设备冗余管理为水情传输提供保障，数据库冗余管理保证水情数据的安全，水情数据处理冗余管理、相应流量推算冗余管理为水文实时报汛提供接口，值班冗余管理辅助水情中心日常工作正常运行，图2为冗余管理功能模块。

　　在冗余管理功能模块中，以灾备措施为基础，将水情分中心硬件进行灾备，以保证设备运行正常;传输层包含网络拓扑与GPRS信道、北斗信道等，为水情分中心信道冗余管理;表现层为数据的需求展示结果，即应用系统冗余管理包括数据库冗余管理、相应流量推算冗余管理和值班冗余管理等。

　　2 水情分中心冗余管理

　　2.1 信息网络

　　报汛要求水情分中心信息网络必须24 h不间断。水情分中心网络设备主要包括：核心交换机、接入式交换机、防火墙、深信服VPN和路由器等。在实际工作中，人为失误操作、电脑硬软件损坏、病毒侵入、黑客攻击以及天灾等因素都会造成计算机网络系统的瘫痪以致数据丢失。水情分中心主要网络设备实现冷热备份，网络线路实现双路或者多路实时切换，图3为水情分中心网络拓扑图。网络拓扑图中有4条逐步报汛信道，主信道为移动MSTP专线，备用信道包括电信MSTP专线、VPN和水利卫星网络。网络设备中核心交换机互为热备份，能在不断网的情况下自动切换，到分局线路为移动和联通双线路备份，服务器与其他网络设备均设相同应用系统备件。

　　对水情工作中信息网络收集与转发故障进行总结，采用冗余管理技术对信息故障处理流程进行梳理，以沙市水情分中心为例，建立水情分中心信息冗余管理图。根据其信息冗余管理图，分中心值班人员能够快速解决信息传输与转发故障，图4为水情分中心信息冗余管理图。管理图分解为以下情况：

　　(1)服务器损坏(数据存储)。①水情接收服务器损坏，直接切换到备用接收服务器;②水情交换/处理服务器损坏，切换到备用水情交换/处理服务器;③主数据库切换备用数据库。

　　(2)网络设备损坏(数据交换)。①防火墙损坏，直接切换备用防火墙;②核心交换机损坏，热备份自动切换;③核心路由器损坏，接入备用核心路由器。

　　(3)网络线路故障(数据接收及转发)，提供4条备用线路(除无线mifi，其余自动切换)。①MSTP链路故障(电信，移动);②VPN故障;③水利卫星链路故障;④无线mifi操作。

　　(4)备用电源故障。①市电故障，自动切换到UPS;②UPS故障，接入市电或者发电机;③备用发电机操作。

　　2.2 水文信息数据库

　　水文信息数据库容灾是为了保证数据库完整性，其对于水情报汛工作极为重要。水情分中心数据库容灾有两种方式：①采用水情交换系统，将主数据库连接到备用数据库进行实时备份;②采用数据库快照，复制定时备份主数据库到专用存储器。

　　越来越多有价值的关键信息转变为水情数据，如果未及时有效地进行数据备份与恢复，损失将是无法估量的，数据库冗余管理显得尤为重要。数据冗余管理主要指数据备份技术，主要有快照备份、离线备份、异地存储备份等[2]。为便于管理，自动备份，水情分中心采用数据库订阅与水情交换的方式实现备份。水情数据冗余管理见图5。

　　(1)主要备用方式：采用主数据库发布，备用数据库订阅的方式，对主数据库进行复制，保证水情数据的安全性。

　　(2)冗余备用方式：采用水情交换系统，在异地或者异服务器新建数据库，将主数据库数据实时交换到备用数据库，实现异地备份。

　　两种方式实现以下备份策略：①每日01：00，启动数据备份服务机制，通过网络连接到异机服务器上或进行本地备份。②值班人员每日对备份机制进行巡检，检查是否成功备份。每周测试验证备份数据的可用性。③定期对备份进行刻盘，移交到档案室保存。当本地数据库出现灾难，将备份数据库恢复即可，解决实时数据保护不能解决的人为误操作、恶意操作等行为。

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文章名称： 水文水情分中心冗余管理技术分析

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