薛井俊，高 蕭，周開欣，袁志波

（江蘇省江都水利工程管理處，江蘇 江都 225200）

0 引言

水利可持續(xù)發(fā)展是國民經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)和保障。為解決水利行業(yè)技術(shù)瓶頸，推進水治理體系和能力現(xiàn)代化，2016 年江蘇水利提出建設(shè)智慧水利的指導(dǎo)意見。智慧水利是在水利信息化的基礎(chǔ)上高度整合水利信息資源，通過物聯(lián)網(wǎng)、“互聯(lián)網(wǎng) +”、云計算等新技術(shù)，基于水利大數(shù)據(jù)，建立具有模擬分析和智能優(yōu)選能力的水利業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，實現(xiàn)水利信息資源共享和智慧管理。江都水利樞紐工程是南水北調(diào)東線和江蘇江水東引北調(diào)等工程的起點[1]，江都水利工程管理處在《江蘇水利現(xiàn)代化規(guī)劃（2011—2020）》指導(dǎo)下，編制了《江蘇省江都水利樞紐管理現(xiàn)代化規(guī)劃（2011—2020）》[2]，這標(biāo)志著江都水利樞紐工程管理工作全面邁入現(xiàn)代化建設(shè)的新階段。經(jīng)過多年的深耕，江都水利樞紐工程已經(jīng)建成工程集中控制、監(jiān)控、調(diào)度、管理等系統(tǒng)，以及水文信息系統(tǒng)等一系列信息化子系統(tǒng)，初步實現(xiàn)了水利工程業(yè)務(wù)管理的數(shù)字化。

薛井俊等[3]通過對江都水利樞紐工程改造項目中的調(diào)度中心自動化系統(tǒng)的重新設(shè)計，實現(xiàn)了工程自動化的多項功能，推動了江都水利樞紐調(diào)度中心自動化系統(tǒng)的進一步完善；雍成林等[4]在江都水利樞紐中心自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，探索集中控制系統(tǒng)的技術(shù)方案、功能應(yīng)用及保障措施，實現(xiàn)了大型水利樞紐工程自動控制系統(tǒng)的改造和升級；許媛等[5]對江都水利樞紐工程管理信息化建設(shè)現(xiàn)狀及問題進行了分析，根據(jù)目標(biāo)規(guī)劃及構(gòu)建思路提出了補充建議。由這些研究可見，江都水利樞紐工程項目正逐漸完善，信息化綜合發(fā)布系統(tǒng)是現(xiàn)階段江都水利樞紐工程重要項目之一，迫切需要對現(xiàn)有信息化應(yīng)用功能重新梳理，資源重新整合，數(shù)據(jù)重新分析，界面重新設(shè)計，抽取各專業(yè)信息化系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)，以完善江都水利樞紐工程的日常管理、應(yīng)急調(diào)度功能及工作人員對信息的獲取效率，為智慧型工程管理奠定基礎(chǔ)。基于此，對江都水利樞紐工程信息化建設(shè)主要問題進行總結(jié)和歸納，研究江都水利樞紐工程信息化綜合發(fā)布系統(tǒng)（以下簡稱綜合發(fā)布系統(tǒng)）的構(gòu)建與應(yīng)用，探索如何用直觀、形象的方式展示綜合發(fā)布系統(tǒng)各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，以提高工作人員對實時數(shù)據(jù)、工程信息的獲取效率。

1 江都水利樞紐工程信息化建設(shè)主要問題

受信息化各子系統(tǒng)的建設(shè)年代和當(dāng)時技術(shù)水平的限制，當(dāng)前江都水利樞紐工程管理信息化體系尚不夠完善，各子系統(tǒng)還相對獨立分散，應(yīng)用軟件之間的信息關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)共享，特別是統(tǒng)計分析功能不夠健全，綜合信息查詢、主動提示反饋能力不足，應(yīng)用不夠直觀、便捷，還不能適應(yīng)工程管理現(xiàn)代化、智能化的要求[4]。

1.1 信息化各子系統(tǒng)信息無法實現(xiàn)共享

由于缺乏統(tǒng)一的設(shè)計規(guī)范和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，使得信息化各子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、硬件配置、軟件開發(fā)等方面存在較大差異，各子系統(tǒng)兼容性、擴展性不高，造成信息孤立的問題，導(dǎo)致各系統(tǒng)無法實現(xiàn)信息共享。

1.2 信息化各子系統(tǒng)信息難以整合

由于缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，對信息化各子系統(tǒng)的信息整合難度較大，無法實現(xiàn)信息的整合。

1.3 信息化各子系統(tǒng)信息無法集中展示

由于缺乏統(tǒng)一的管理要求、功能定位和展示方式，使得信息化各子系統(tǒng)都存在單一服務(wù)多、整合聯(lián)動少，監(jiān)測控制多、展示發(fā)布少，被動響應(yīng)多、主動服務(wù)少等功能性問題，各子系統(tǒng)中的信息無法進行集中展示，在一定程度上限制了信息化系統(tǒng)在日常管理和應(yīng)急調(diào)度工作中效益的發(fā)揮。

1.4 信息化各子系統(tǒng)信息無法主動響應(yīng)及預(yù)警

2 江都水利樞紐工程信息化建設(shè)總體設(shè)計方案

2.1 綜合發(fā)布系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)

綜合發(fā)布系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)由業(yè)務(wù)應(yīng)用、應(yīng)用支撐、數(shù)據(jù)資源、基礎(chǔ)設(shè)施和感知等 5 個部分構(gòu)成，具體框架結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

圖1 綜合發(fā)布系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

2.2 綜合發(fā)布系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

綜合發(fā)布系統(tǒng)的主要功能是實現(xiàn)對各已建信息化系統(tǒng)重要數(shù)據(jù)的綜合信息查詢展示，因此在體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計上，要保證層次之間的相對獨立性和接口的規(guī)范性，保證綜合信息發(fā)布系統(tǒng)與原有各信息化系統(tǒng)之間的聯(lián)系和數(shù)據(jù)交換，使得核心服務(wù)模塊能最大限度地實現(xiàn)共享。以此為出發(fā)點，按照 B/S體系結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，具體體系結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。

圖2 江都水利樞紐工程綜合發(fā)布系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖

在 3 層模型結(jié)構(gòu)設(shè)計中，第 1 層為表達層，由操作、技術(shù)人員等用戶構(gòu)成，直接面向桌面進行操作；第 2 層是應(yīng)用層，運行在服務(wù)器上，接收桌面用戶層提出的數(shù)據(jù)請求，組織數(shù)據(jù)發(fā)布；第 3 層是數(shù)據(jù)層，由數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)文件等構(gòu)成。

2.3 綜合發(fā)布系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容

2.3.1 數(shù)據(jù)匯集平臺

數(shù)據(jù)匯集平臺主要完成工程集中控制等子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的自動匯集，通過對各種數(shù)據(jù)進行分析，按照不同數(shù)據(jù)來源設(shè)計相應(yīng)的匯集錄入工作流程，最大程度地實現(xiàn)數(shù)據(jù)匯總錄入的自動化，減少數(shù)據(jù)入庫的工作量。數(shù)據(jù)匯集平臺可自動匯集各專業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)及采集控制的集成，以供業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)用。

2.3.2 綜合數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

綜合數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是應(yīng)用系統(tǒng)的信息支撐平臺，用于存儲和管理各應(yīng)用軟件系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)，為業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供信息支持服務(wù)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計，在遵循國家頒布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和地方相關(guān)行業(yè)綜合數(shù)據(jù)庫設(shè)計規(guī)范的基礎(chǔ)上，結(jié)合業(yè)務(wù)系統(tǒng)的實際需要進行建設(shè)。數(shù)據(jù)庫按照邏輯分為水利工程信息庫、地理信息及空間數(shù)據(jù)庫等，是以地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，多種數(shù)據(jù)形式共存的綜合數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)形式主要有表格、文本、圖形、圖像、聲音等。

記t為前景與背景的分割閾值，此時前景點數(shù)占圖像比例為w0，平均灰度為u0；背景點數(shù)占圖像比例為w1，平均灰度為u1，圖像的總平均灰度為u，前景和背景圖象的方差為g.有：

2.3.3 應(yīng)用支撐 GIS 平臺

系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)統(tǒng)一的 GIS 平臺，提供支持谷歌地圖等高分辨率的數(shù)字地圖，并提供靈活的業(yè)務(wù)應(yīng)用配置功能，同時對外提供豐富的應(yīng)用接口供業(yè)務(wù)系統(tǒng)調(diào)用。本次項目充分利用前期項目建設(shè)的GIS 平臺和江蘇省水利廳發(fā)布的水利工程專題圖層服務(wù)，在此基礎(chǔ)上進行深化開發(fā)。

2.3.4 業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)

業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)主要由工程總覽等 14 個專題構(gòu)成。

1）工程總覽。在業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)工程總覽中可以獲得如下信息：工程概況，主要是樞紐工程規(guī)劃建設(shè)簡況；單位情況，包括單位名稱、機構(gòu)、人員及人才結(jié)構(gòu)、主要榮譽等，人才結(jié)構(gòu)主要是數(shù)量、年齡、性別、學(xué)歷、職務(wù)、職稱等的分析統(tǒng)計；功能演示，通過 Flash 演示幾大功能；實時工情，展示各個泵站、水閘的實時運行狀態(tài)；全景漫游，主要是樞紐工程的高空、主瀏覽線全景漫游，重要建筑物、景點的近景 360° 信息查詢，包括文字、圖片、語音等格式；動態(tài)信息，主要是相關(guān)管理動態(tài)信息；通知提醒，實時提示待辦事項、系統(tǒng)提醒和管理處通知公告等。

2）“一張圖”展示專題?！耙粡垐D”展示專題基于 GIS 地圖，能夠在地圖上直觀展示當(dāng)前的水情、雨情、視頻監(jiān)控、巡查、衛(wèi)星云圖、氣象雷達等監(jiān)測及采集和應(yīng)用信息，并關(guān)聯(lián)顯示各類站點基本信息，實現(xiàn)“一張圖”內(nèi)各類數(shù)據(jù)、設(shè)備的監(jiān)測及站點基本信息查詢等功能。

3）調(diào)度運行專題。此專題與“一張圖”內(nèi)容相對應(yīng)，實現(xiàn)水閘、泵站自動控制系統(tǒng)重要數(shù)據(jù)的集中發(fā)布，主要包括泵站設(shè)備的運行狀態(tài)、溫度、報警、報表、實時流量等數(shù)據(jù)，水閘的閘門開度、開孔數(shù)、上下游水位、流量等數(shù)據(jù)，并以過程線、柱狀圖和統(tǒng)計報表的方式集中發(fā)布工程運行統(tǒng)計信息。

4）工程狀況專題。此專題也與“一張圖”內(nèi)容相對應(yīng)，具體內(nèi)容如下：工程主要技術(shù)指標(biāo)查詢，建筑物及設(shè)備評級成果及資料查詢，工程安全鑒定成果及資料查詢，存在的工程隱患展示及處理情況。

5）檢查監(jiān)測專題。具體內(nèi)容如下：工程檢查類型、次數(shù)、結(jié)果，電氣、特種設(shè)備檢測和試驗；工程觀測項目、成果、存在問題及處理情況。

6）維修養(yǎng)護專題（預(yù)留接口）。具體內(nèi)容如下：維修養(yǎng)護項目統(tǒng)計（分年），項目進展資料、經(jīng)費，按年、分類、分單位展示下達項目數(shù)，已完成數(shù)和正實施數(shù)，對正在實施的項目展示進展情況。

7）安全生產(chǎn)專題。主要對照安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的要求，實現(xiàn)對江都水利工程管理處安全生產(chǎn)情況的發(fā)布查詢，有效管控風(fēng)險。具體內(nèi)容如下：目標(biāo)責(zé)任體系，包括安全生產(chǎn)組織體系展示、投入數(shù)據(jù)統(tǒng)計；制度管理，包括法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)清單、規(guī)章制度、操作規(guī)程清單及編制修訂時間；教育培訓(xùn)，包括培訓(xùn)計劃與實施情況，持證及審驗情況統(tǒng)計；現(xiàn)場管理，包括工程信息、設(shè)備狀態(tài)、作業(yè)安全、職業(yè)健康、警示標(biāo)志；風(fēng)險管控及隱患排查治理，包括危險源監(jiān)控、安全檢查、統(tǒng)計分析、治理情況；應(yīng)急管理，包括應(yīng)急組織、防汛物資、預(yù)案演練、應(yīng)急預(yù)案。

8）水政執(zhí)法專題。具體內(nèi)容如下：管理機構(gòu)，主要是執(zhí)法組織機構(gòu)；確權(quán)劃界，包括劃界圖、界樁、面積；水政巡查，包括巡查數(shù)量，問題數(shù)量及處理統(tǒng)計，單個巡查結(jié)果、軌跡等；水政執(zhí)法，包括水事案件處理統(tǒng)計，單個違法事件處理流程；宣傳教育活動開展情況。該專題數(shù)據(jù)由工作人員根據(jù)江都水利工程管理處現(xiàn)有資料進行電子化處理后，人工錄入并更新。

9）河湖管理專題。此專題以鏈接的形式集成河湖管護系統(tǒng)，展示以下內(nèi)容：河湖圖，包括高郵湖和邵仙湖范圍圖，界樁圖、工程分布圖；巡查情況，包括巡查數(shù)量（考核表反映），問題數(shù)量及處理統(tǒng)計，單個巡查結(jié)果、軌跡等；執(zhí)法情況，包括水事案件處理統(tǒng)計，違法事件處理流程及定期考核結(jié)果。

10）二維碼專題。此專題連接二維碼信息后臺管理模塊，對管理處二維碼進行統(tǒng)一管理，為工程設(shè)備提供服務(wù)，可實現(xiàn)各個水利工程現(xiàn)場設(shè)備二維碼信息的展示查詢，通過掃描二維碼顯示水利工程對應(yīng)設(shè)備的基礎(chǔ)信息，并可對工程基本信息進行更新。

11）手機短信應(yīng)用專題?？蓪崟r通知信息通過短信機及時向江都水利工程管理處的相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和責(zé)任人發(fā)送目前信息的短信。

12）電子屏展示信息專題。此專題集成展播系統(tǒng)平臺頁面，為工程單位電子屏顯示系統(tǒng)提供最新的管理動態(tài)信息，主要包括工情、水情、值班、通知、大事記、宣傳等管理信息，并與展播平臺同步自動更新信息內(nèi)容，查看展播平臺展示內(nèi)容。

13）統(tǒng)計歸納專題。實現(xiàn)數(shù)據(jù)診斷與統(tǒng)計功能，實現(xiàn)對江都水利樞紐工程全年數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析、對比、歸納和展現(xiàn)。

14）輔助功能。輔助功能主要有：瀏覽信息統(tǒng)計，主要實現(xiàn)系統(tǒng)訪問記錄的統(tǒng)計，支持按操作內(nèi)容、IP、用戶進行搜索查詢，可對系統(tǒng)日志進行導(dǎo)出查閱；預(yù)留接口，為方便其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)的接入及系統(tǒng)后期的擴展，綜合發(fā)布系統(tǒng)將預(yù)留相關(guān)接口。

2.3.5 移動客戶端系統(tǒng)

為適應(yīng)移動客戶端的需要，系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)了統(tǒng)一的手機 App 平臺，實現(xiàn)電腦客戶端與手機客戶端的互通，提供適用于內(nèi)部聯(lián)絡(luò)的通知及通訊錄等輔助性功能，并實現(xiàn)對工情、水情、雨情及臺風(fēng)的相關(guān)數(shù)據(jù)的實時查看及追蹤功能，同時提供調(diào)度管理、效益統(tǒng)計、水政巡查等工作臺，而且還根據(jù)可視化的需求，增加了三維網(wǎng)上展廳及全景漫游等子系統(tǒng)。

3 綜合發(fā)布系統(tǒng)實際應(yīng)用情況

目前綜合發(fā)布系統(tǒng)已經(jīng)在試運行及調(diào)試階段，基于現(xiàn)有工程管理系統(tǒng)的靜態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)整合，基本實現(xiàn)江都工程管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)化、流程化應(yīng)用；實現(xiàn)水雨情和工情及橋閘泵站運行等信息的統(tǒng)計、分析、對比、歸納、展現(xiàn)，并將統(tǒng)計分析結(jié)果數(shù)據(jù)接入綜合發(fā)布系統(tǒng)；實現(xiàn)綜合發(fā)布系統(tǒng)與原有各子系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)和數(shù)據(jù)的一致性，實現(xiàn)了既定的計劃及階段性目標(biāo)。

4 結(jié)語

通過研究開發(fā)江都水利樞紐工程綜合發(fā)布系統(tǒng)，實現(xiàn)水利樞紐工程基礎(chǔ)、工情、水情、視頻、調(diào)度、運行、巡查等信息的統(tǒng)一發(fā)布，極大提高了工程管理信息發(fā)布水平，保證相關(guān)部門通過計算機、手機掌握工程實時信息，有效地監(jiān)督日常管理行為，提高工程技術(shù)管理水平和運行管理保障能力，促進工程效益的充分發(fā)揮，經(jīng)實踐驗證，綜合發(fā)布系統(tǒng)應(yīng)用情況良好，實現(xiàn)了既定的計劃及階段性目標(biāo)。本研究在前人研究水利信息化工作的基礎(chǔ)之上，極大地推動了綜合發(fā)布系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用，可為其他學(xué)者研究水利信息化綜合發(fā)布系統(tǒng)提供參考。同時，綜合發(fā)布系統(tǒng)軟件可在省內(nèi)外類似水利樞紐工程管理方面進行普及推廣，對提高全省工程管理單位整體管理水平具有促進作用，具有廣闊的應(yīng)用前景。今后將對站外跟站內(nèi)數(shù)據(jù)完全共享共用、移動客戶端的優(yōu)化設(shè)計進行研究。