段家貴

信息化進程下的防洪調度決策系統(tǒng)的構建研究

段家貴

（唐山市陡河水庫管理處 河北唐山 063021）

隨著我國社會的進步和信息技術的不斷發(fā)展，數(shù)字水利的理念受到了人們的廣泛關注，水利信息化也逐漸走進到人們的視野之中。世界上所有自然災害中，洪水災害顯得尤其嚴重，這就要求我們必須對洪水災害采取有關的措施，并進行有效調度和科學地管理，從根本上把我國防洪能力提升到先進國家行列，能夠減少洪水災害給人類帶來的損失，切實有效地保障人民的財產(chǎn)和生命安全，具有極其重要的意義。筆者對基于B/S或C/S模式的防洪調度系統(tǒng)的構建進行探討，并對我國防洪調度決策的發(fā)展方向進行科學預測，對構建信息化進程下，深入地研究了防洪調度決策系統(tǒng)的原則。

信息化 防洪調度 決策系統(tǒng)構建

隨著科學技術的逐漸深入和信息技術的不斷發(fā)展，我國水利行業(yè)的信息化程度也得到了大大提升。目前我國已經(jīng)建立成為以七大江河為防洪重點區(qū)域、主要管理站的水資源預報方案。但是我國傳統(tǒng)的防洪調度決策系統(tǒng)通訊困難，上級部門不能及時地與下級部門進行有效地溝通，支持環(huán)境和運行相差較大。因此，目前建立的防洪調度決策系統(tǒng)是一個離散的系統(tǒng)，并沒有結合信息化的趨勢形成一個綜合性、有機性的防洪決策體系。筆者通過研究防洪調度決策系統(tǒng)，在當前信息化進程下的構建進行了研究，希望對我國防洪調度決策系統(tǒng)的構建提高理論和方法上的指導。

1 B/S和C/S模式在防洪調度決策系統(tǒng)中的應用研究

目前，在我國防洪調度系統(tǒng)中，絕大多數(shù)采取的是C/S模式，該模式中的數(shù)據(jù)處理能力和操作能力、數(shù)據(jù)安全性和完整性都異常的優(yōu)秀。較好地解決了水庫在流域級防洪調度時出現(xiàn)的集成問題，很大程度上提高了水庫的防洪調度的科學性和管理性能，實現(xiàn)了局域網(wǎng)范圍內(nèi)的多用戶操作問題。但伴隨著系統(tǒng)的逐漸升級和應用程序復雜程度的提高，C/S模式出現(xiàn)了諸如維護工作量大、可移植性差等弊端。

為了排除C/S系統(tǒng)在防洪中出現(xiàn)的弊端，以Web技術為支撐的B/S模型的出現(xiàn)較好地解決了這些弊端。B/S模式的防洪調度系統(tǒng)能夠在完全交由瀏覽器的基礎上通過客戶端用戶顯示web界面，來進行用戶的降雨預報和洪水調度功能以及水域數(shù)據(jù)庫的管理問題。通過瀏覽器發(fā)出請求，與application server和data server相互通信，并妥善處理好相應的請求，完成后把結果經(jīng)web服務器送到至client端口。這種以HTML、HTTP、JSP三種方式的服務器能保證夠保證數(shù)據(jù)的完整性、唯一性和準確性，從而保證系統(tǒng)的實用性和一致性，使得我國的防洪調度框架能夠享受到系統(tǒng)集成和數(shù)據(jù)共享。

但是對于當下基于B/S或C/S模式的防洪調度系統(tǒng)存在很明顯的弊端，幾乎所有的系統(tǒng)開發(fā)人員都是以一種單獨的模式進行決策系統(tǒng)的開發(fā)，在有限程度集成的環(huán)境下，對數(shù)據(jù)庫、用戶界面相結合。當用戶需求不同時，對系統(tǒng)代碼的修改量就會發(fā)生極大地變得，兩種模式的交換，就會導致系統(tǒng)重復開發(fā)，資源大量浪費的出現(xiàn)。因此如何充分發(fā)揮這兩種模式的優(yōu)越性，滿足不同用戶對系統(tǒng)結構的需求，使得系統(tǒng)得到高效的杰出，但是國內(nèi)外對此問題并未進行深入的探究。

2 在信息化進程下搭建防洪調度決策系統(tǒng)

對于防洪調度決策是一項十分復雜、相當繁瑣的工程。在計算機、網(wǎng)絡技術迅速發(fā)展的今天，借助運行高效穩(wěn)定的防洪調度系統(tǒng)和模型，是十分必要的。水庫作為最重要的防洪工程，其洪水調度也是流域防洪的核心和觀看。我國的大多數(shù)大型水庫在國家水利部和政府的大力支持下，已經(jīng)對防洪調度的決策提供了強有力地支持。我國的水庫目前采用最廣泛是客戶端/服務器(C/ S)模式，其系統(tǒng)總體結構如圖1所示。

圖1 洪水調度系統(tǒng)總體結構

在知識經(jīng)濟、網(wǎng)絡通信技術保障性發(fā)展的時代，人們對信息化提出了更高的要求。這不僅對傳統(tǒng)的C/S洪水調度系統(tǒng)造成了極大地沖擊，也使得C/S系統(tǒng)的弊端日益呈現(xiàn)在人們面前。因此這就造成了基于Web技術的瀏覽器/服務器(B/S)模式的出現(xiàn)，防洪調度系統(tǒng)開始被廣泛地運用于水庫防洪之中，雖然B/S模式具有擴展性好、共享程度高、易于維護等特點，但是C/S模式在數(shù)據(jù)的管理方面更加高效和安全、信息的通信量少是B/S模式所不具備的特征。因此要筆者從系統(tǒng)開發(fā)的目標和原則方面對信息化進程下的防洪調度決策系統(tǒng)的構建進行研究。

2.1防洪調度決策系統(tǒng)的開發(fā)目標

為了提高我國水庫防洪調度決策系統(tǒng)的水平，促進水庫防洪調度信息的規(guī)范化管理，國家防洪辦指出我國要自主研發(fā)出具有現(xiàn)代化氣息的洪水調度決策系統(tǒng)，并對系統(tǒng)的開發(fā)目標指出了相應的要求。這個要求也是筆者作為本次防洪調度決策系統(tǒng)設計與開發(fā)時所依據(jù)的原則，具體如下:首先，在極可能根據(jù)已經(jīng)存在的水庫洪水調度系統(tǒng)，再開發(fā)出自動采集水雨情信息的模塊，實現(xiàn)選擇自動或者人工的方法來對洪水進行準確預報和并進行相關調度，同時還能實現(xiàn)從諸多防洪調度決策方案中找出最優(yōu)的方案。實現(xiàn)了這些功能后這樣就能根據(jù)每個省、市、自治區(qū)防辦和國家防總以及各級防汛指揮部門的不同情況，從而精確地對水庫的防洪調度信息進行接收并妥善安排，安排結束后，再進行相關的處理、統(tǒng)計和會商，這樣在水庫防洪調度時就有了有效的決策方法，最后還可以根據(jù)現(xiàn)在已有的網(wǎng)絡通信，還可以專門建設通信方法，從而為構建出具有全國范圍的水庫防洪調度決策系統(tǒng)而努力。

2.2防洪調度決策系統(tǒng)的開發(fā)原則

本次防洪調度決策系統(tǒng)的在功能完善、界面設計、運行環(huán)境的選擇、數(shù)據(jù)庫規(guī)范和操作系統(tǒng)的考慮上盡可能地以《國家防汛指揮系統(tǒng)工程》的要求來進行開發(fā)為準則。同時，在技術上還參考了《水文情報預報規(guī)范》和《水情自動測報系統(tǒng)規(guī)范》這兩個規(guī)范。綜合起來說，本次系統(tǒng)集成時具體以下幾個重要原則為依據(jù)：

（1）在滿足系統(tǒng)需求的前提下，保證期經(jīng)濟性的原則，選用高性價比的解決方案和設備。在遵循系統(tǒng)集成目標的基礎上，將目前獨立運行的子系統(tǒng)集中到Web、GIS、數(shù)據(jù)庫等服務平臺上協(xié)同工作，使之能夠最大限度的滿足用戶的需求。在服務平臺建立的同時，遵循安全保密原則，它事關到國計民生的問題，在進行系統(tǒng)的總體設計時應該得到盡可能的考慮。

（2）在防洪調度系統(tǒng)決策構建的過程中，要注重遵循實用性和先進性原則，最大限度地適應今后業(yè)務和技術發(fā)展變化的需要，從而滿足實際的工作需求，增強系統(tǒng)的生命力。

（3）在進行系統(tǒng)集成時要注重對系統(tǒng)可靠性原則的遵循。任何一個系統(tǒng)的故障都有可能造成無法挽回的損失，因此系統(tǒng)要具體高度的可靠性。在系統(tǒng)維護時要領悟透軟件工程的原則，從可維護性、可擴充性著手，切實強化管理信息系統(tǒng)各個模塊的功能。

綜上，防洪調度決策系統(tǒng)的模塊包括多個子系統(tǒng)組成，具體有對洪水預報、成果查詢、數(shù)據(jù)維護、系統(tǒng)時間設置等幾大模塊。由于決策系統(tǒng)依賴的信息具有多元性、廣泛性、異構性等特點，因此在決策系統(tǒng)的設計過程中既要考慮子系統(tǒng)的結果特點，也要注意對系統(tǒng)的總體結構的管理，考慮不同用戶對決策系統(tǒng)的需求。這樣一來，決策系統(tǒng)能夠受到調度庫、遙測庫和系統(tǒng)庫等多個數(shù)據(jù)庫的同時支撐，使得使用者能在子系統(tǒng)模塊獨立運行，可以采用Web 瀏覽器和Java 窗口兩種方式與洪水預報調度系統(tǒng)交互，使得系統(tǒng)業(yè)務邏輯層得到可靠的服務服務，決策的理論性和實施性也得到了增強。

3 我國防洪調度決策的發(fā)展方向

筆者結合當前國內(nèi)外在水庫調度決策方面的研究現(xiàn)狀，水庫研究發(fā)展方向的關鍵因素主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）水庫防洪調度決策，關系到各個復雜的內(nèi)容，彼此相互聯(lián)系卻又相互制約。它與社會、環(huán)境、生態(tài)、技術、自然等方面密切聯(lián)系，這個調度過程不能重復，對防洪調度決策正確與否起著至關重要的作用。所以，要想各項指標得到可靠的相對公式的優(yōu)屬度，必須要采取正確的科學指標權重以及評價指標，在合理的優(yōu)化決策模型中尋求到優(yōu)良穩(wěn)定的評價結果，這些對水庫的防洪調度提供了重要的依據(jù)。

（2）在B/S和C/S模式同時存在和運行的條件下，如何滿足不同用戶對系統(tǒng)結構的不同需求，發(fā)揮兩種模式各自的優(yōu)越性，加強系統(tǒng)的高效集成，是目前國內(nèi)有所遺漏的問題，該問題應該進行深入的研究。

（3）在流域優(yōu)化調度時，運用系統(tǒng)的方法和理論對洪水的控制工程進行優(yōu)化調度，在資金較少的情況下，有效地提升防洪系統(tǒng)的整體效果。在防洪系統(tǒng)的模型中，系統(tǒng)分析法運用的較多。但是有一些模型由于復雜、龐大、操作繁瑣等原因，在實際操作中非常麻煩，對描述防洪模型造成了很大的困擾，并且水庫的優(yōu)化結果嚴重脫離實際，所以這也是新的研究智能優(yōu)化方法，是實現(xiàn)水庫優(yōu)化調度的新途徑之一。

4 結論

在信息化進程下，構建新一代的具有交互性能優(yōu)異、兼容性較好的跨平臺防洪調度決策支持系統(tǒng)，是傳統(tǒng)防洪調度決策支持系統(tǒng)所無法比擬的。我們可以利用Web Service 來進行業(yè)務功能模板的構建，在HTTP 協(xié)議的基礎上進行遠程調用，實現(xiàn)多部門、跨地區(qū)的合作交流和調度管理，遵循系統(tǒng)開發(fā)的目標的原則，從而解決“信息孤島”問題，實現(xiàn)資源共享，對我國防洪事業(yè)和水利的發(fā)展產(chǎn)生深遠的影響。

1 陳守煜. 防洪調度多目標決策理論與模型[J]. 中國工程科學, 2000, 2(2): 47-52.

2 王本德, 周惠成. 梯級水庫群防洪系統(tǒng)的多目標洪水調度決策的模糊優(yōu)選[J]. 水利學報, 1994 (2): 31-39. 3 周惠成, 梁國華. 水庫洪水調度系統(tǒng)通用化模板設計與開發(fā)[J]. 水科學進展, 2002, 13(1): 42-48.

4 余達征, 索麗生. 關于防洪調度智能決策支持系統(tǒng)的分析與設計[J]. 水文, 1999 (2): 18-23.

TV697

B

1672-2469(2014)06-0015-03

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.06.006

段家貴（1970年—），男，高級工程師。