肖清平 蔣為洲 唐建洲

水利工程綜合自動(dòng)化信息管理系統(tǒng)的應(yīng)用研究

肖清平 蔣為洲 唐建洲

水利工程綜合自動(dòng)化信息管理系統(tǒng)是將水利工程的水情測報(bào)、水質(zhì)監(jiān)控、安全監(jiān)測、閘門監(jiān)控、視頻監(jiān)控等各專業(yè)系統(tǒng)綜合集成在一個(gè)系統(tǒng)信息平臺(tái)上進(jìn)行管理，采用C/S結(jié)構(gòu)完成各個(gè)子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)測控、大壩安全監(jiān)測資料分析、洪水預(yù)報(bào)和閘門調(diào)度的計(jì)算分析等，采用B/S結(jié)構(gòu)對外提供信息瀏覽與查詢，通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)平臺(tái)和操作界面，將各個(gè)子系統(tǒng)集成在一起，從而有效實(shí)現(xiàn)信息共享和統(tǒng)一管理。本文就水利工程綜合自動(dòng)化信息管理系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行討論。

一、系統(tǒng)功能分析

開發(fā)綜合自動(dòng)化信息管理系統(tǒng)， 應(yīng)該滿足用戶需求，可以利用現(xiàn)代公共電信網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)水利綜合信息網(wǎng)的建設(shè)，有效發(fā)揮地方電信通道潛力，并且在信息管理自動(dòng)化中，還應(yīng)該確保信息網(wǎng)絡(luò)管理的運(yùn)行效率。水利綜合信息管理系統(tǒng)建設(shè)，不僅要可以實(shí)現(xiàn)水利工程對綜合信息的自動(dòng)化監(jiān)控，還應(yīng)該實(shí)現(xiàn)對水利工程運(yùn)行信息的管理，使其可以滿足實(shí)際的使用需求，在綜合信息網(wǎng)建設(shè)中，可以包括水文測報(bào)、防汛抗旱信息檢測、工程運(yùn)行監(jiān)控、辦公政務(wù)系統(tǒng)檢測等，同時(shí)確保系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)信息的共享和可操作性，為客戶提供有效友好的人機(jī)界面。

二、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

根據(jù)水利工程綜合自動(dòng)化信息管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程和信息流程，體系結(jié)構(gòu)分為信息采集層、通信網(wǎng)絡(luò)層、綜合數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層4部分，另外還包含標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和安全保障部分。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，從控制角度可分為遠(yuǎn)程控制端、現(xiàn)地控制中心、現(xiàn)地控制單元（LCU、RTU、 MCU等）和手動(dòng)控制端。系統(tǒng)控制邏輯結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)控制邏輯結(jié)構(gòu)

在上述4層結(jié)構(gòu)中，遠(yuǎn)程控制端經(jīng)現(xiàn)地控制中心授權(quán)后，采用互斥的機(jī)制，可以將操作請求發(fā)送給現(xiàn)地控制中心。在上圖中，下一層的命令優(yōu)先級高于上一層，且可以取消上一層的命令。

三、系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

在水利工程的綜合自動(dòng)化信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，對于其功能的實(shí)現(xiàn)，可以在基于系統(tǒng)控制邏輯基礎(chǔ)上，在遠(yuǎn)程控制端、現(xiàn)地控制單元、現(xiàn)地控制中心、以及手動(dòng)控制端，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的綜合監(jiān)控，有效實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集合管理計(jì)劃。同時(shí)，還要針對數(shù)據(jù)自動(dòng)搜集功能，依據(jù)多種傳感器的加工、傳送作業(yè)，強(qiáng)化系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)庫設(shè)備功能， 實(shí)現(xiàn)對水利信息的統(tǒng)一綜合管理。并且還要通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)一操作系統(tǒng)平臺(tái)以及統(tǒng)一操作界面，將各個(gè)子系統(tǒng)有效集成在一起，方便實(shí)現(xiàn)水利信息資源的共享與統(tǒng)一。

在軟件設(shè)計(jì)中，要確保其具有豐富的圖形以及表格界面，方便用戶操作，同時(shí)也要提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，利用電子、傳感器以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對水利工程大壩安全的監(jiān)測，確保閘門控制以及水情測報(bào)等自動(dòng)化監(jiān)控管理系統(tǒng)的獨(dú)立與集成。實(shí)現(xiàn)每個(gè)系統(tǒng)不再需要管理人員一個(gè)個(gè)進(jìn)行操作，而是通過綜合自動(dòng)化信息管理系統(tǒng)軟件的統(tǒng)一調(diào)度，就可以充分發(fā)揮水利工程管理效益。

四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

綜合信息管理應(yīng)用軟件采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理，從水情、水質(zhì)、大壩安全監(jiān)測等模塊接收數(shù)據(jù)，由各子系統(tǒng)控制主機(jī)更新現(xiàn)場和自動(dòng)化系統(tǒng)的綜合數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的召測、測站配置等功能。綜合信息管理軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)核心代碼公用和模塊代碼獨(dú)立，降低了系統(tǒng)故障率，同時(shí)各模塊間的故障不相互影響。綜合信息管理軟件采用VB語言編寫。

WEB信息發(fā)布：WEB信息發(fā)布采用J2EE結(jié)構(gòu)，通過瀏覽器、表示層以及業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)層傳輸數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)WEB頁面查詢、展示，方便管理人員的操作，為管理人員提供可視化、人性化的人機(jī)界面。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)：綜合信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫用于存儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)時(shí)、成果和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，滿足數(shù)據(jù)的查詢、利用和自動(dòng)化系統(tǒng)的信息發(fā)布，包括工程基礎(chǔ)、水情水質(zhì)、水文水資源、安全監(jiān)測、閘門運(yùn)行調(diào)度、水庫調(diào)度、計(jì)算方法及模型等數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中，采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)、命令交換協(xié)議，并開發(fā)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)，根據(jù)專用數(shù)據(jù)接口程序，對水利工程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)完成交換存儲(chǔ)及查詢操作，不僅可以確保水庫信息的共享，也能有效提高水利工程管理效率。

代碼實(shí)現(xiàn)：綜合信息管理軟件中，采用模塊化的設(shè)計(jì)方式，以核心代碼公用、模塊代碼獨(dú)立的軟件設(shè)計(jì)方案，確保各模塊間故障不相互影響，有效降低系統(tǒng)故障的發(fā)生率。 綜合信息管理軟件設(shè)計(jì)中， 采用VB語言編寫，采用C/S結(jié)構(gòu)以及B/S結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息化管理控制。

五、綜合自動(dòng)化信息管理系統(tǒng)的應(yīng)用

1.工程介紹

某水利工程主要由南北港2座攔河閘、左干渠（龍海段）、船閘、中干渠進(jìn)水閘以及節(jié)制閘組成。應(yīng)用綜合自動(dòng)化信息管理系統(tǒng)，主要是為了實(shí)現(xiàn)對引水工程水閘的安全監(jiān)測以及流域水情、水質(zhì)、流量的檢測和閘門監(jiān)控。

2.系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

該工程的綜合自動(dòng)化信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要包括安全監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、流域水情系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、水質(zhì)自動(dòng)測報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、流量監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、閘門監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、工業(yè)電視系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。對于水利工程中的這六個(gè)子系統(tǒng)，可以按統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式將其融合到當(dāng)前的信息管理系統(tǒng)中，使其成為綜合一體的自動(dòng)化信息管理系統(tǒng)。根據(jù)用戶需求，采用面向?qū)ο竽K開發(fā)技術(shù)、J2EE語言及SQLServer2005數(shù)據(jù)庫，并采用C/S結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)測控，以及對水閘監(jiān)測資料進(jìn)行分析計(jì)算，并且也可以實(shí)現(xiàn)對洪水預(yù)報(bào)和閘門調(diào)度方案的計(jì)算分析；同時(shí)應(yīng)用B/S結(jié)構(gòu)，使管理人員可以通過綜合自動(dòng)化信息管理系統(tǒng)，隨時(shí)對外提供信息瀏覽及查詢服務(wù)，方便水利工程的運(yùn)營管理。

3.應(yīng)用系統(tǒng)后的效益

該水利工程綜合自動(dòng)化信息管理系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅提高了水利工程信息化管理水平，實(shí)現(xiàn)了對水利工程的實(shí)時(shí)監(jiān)管，同時(shí)也提高了水利工程管理水平。

總之，水利工程綜合自動(dòng)化信息管理系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅可以將水利工程所遇到的各專業(yè)系統(tǒng)綜合集成在一個(gè)系統(tǒng)信息平臺(tái)上進(jìn)行管理，從而實(shí)現(xiàn)信息共享，解決了系統(tǒng)硬件接口及通訊規(guī)約協(xié)調(diào)難的問題。而且給運(yùn)行管理單位提供功能豐富、高效先進(jìn)的管理平臺(tái)，最終提高了系統(tǒng)的實(shí)用效益。

（作者單位：肖清平 蔣為洲，鹽城市廢黃河立交工程管理所；唐建洲，鹽城市大套第二抽水站管理所）