馬舒文

（浙江省錢塘江管理局勘測設(shè)計院，浙江 杭州 310016）

1 水利信息化管理概述

我國水利信息包含水生態(tài)信息、水資源分布信息、水環(huán)境監(jiān)測信息、水利防旱防汛信息和水利工程管理信息等多個維度。我國水利資源主要分布在大型河流、湖泊及人造運河附近，水利資源的利用關(guān)系到自然資源維護、自然環(huán)境保護、社會經(jīng)濟發(fā)展?jié)摿腿丝诜植嫉榷囗棁野l(fā)展要素，具有非常重要的戰(zhàn)略意義。

我國水利信息化管理工作最早開端于上世紀70年代，經(jīng)歷了啟動階段、試點應(yīng)用階段和全面落地階段三個時期，各個時期的主要工作進展見表1。

表1 我國水利信息化發(fā)展階段概述

2 水利信息化管理平臺的設(shè)計與研究

2.1 水利信息化管理平臺需求分析與建模

2.1.1 系統(tǒng)運行與維護性能需求分析

水利信息具有動態(tài)性、不確定性和分散性這些特征，這就要求水利信息化管理平臺在信息采集、數(shù)據(jù)管理和系統(tǒng)運行方面都要穩(wěn)定可靠：（1）在線監(jiān)測模塊要具有數(shù)據(jù)校驗、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)防篡改等保護功能。（2）水利信息數(shù)據(jù)要符合國家相關(guān)標準，具有良好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、必要的冗余和可擴展性。（3）系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備長時間穩(wěn)定可靠運行的能力和必要的容錯能力。

2.1.2 工程運行管理模塊需求分析

某水利管理處所管轄的工程管理所定期開展水利工程設(shè)備設(shè)施安全檢查工作，排查重點包含但不限于閘門、主機泵、啟閉機、清污機、高低壓電氣設(shè)備等。水利工程運維人員奔赴現(xiàn)場進行全面檢查并填報巡檢記錄表，對部分隱患進行現(xiàn)場就地整改，將暫時無法解決的問題整合成隱患排查報告后上報給領(lǐng)導(dǎo)，上級領(lǐng)導(dǎo)通過開會協(xié)商敲定處置意見。管理所依據(jù)上級處置意見制定處置方案并落地執(zhí)行，將處置過程和處置結(jié)果反饋。

2.1.3 河湖巡查管理模塊需求分析

某水利管理處需要對所管轄地區(qū)的多處湖泊河流的陸地陸域、水域進行巡查管理，巡查重點包含但不限于水域、水文觀測設(shè)施、水利管理標識、沿湖口門控制設(shè)施、湖堤湖灘等，見表2。

表2 河湖巡查重點內(nèi)容

2.1.4 系統(tǒng)功能性需求分析

水利信息化管理平臺至少要包含信息采集模塊、數(shù)據(jù)管理模塊和日常業(yè)務(wù)管理模塊，各個模塊的基本功能為（1）信息采集模塊。包含閘站監(jiān)控、流量采集和視頻監(jiān)視3個子模塊。閘站監(jiān)控子模塊主要負責(zé)監(jiān)控某水利管理處所轄的M個水利工程閘站的閘位、水泵機組運行情況、設(shè)備溫度、電氣量和水位等信息進行采集，并可以通過系統(tǒng)遠程控制M個閘站。流量采集子模塊負責(zé)采集某水利管理處所轄的M個水利工程過閘上下游引排水流量數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行匯總分析生成各種電子文檔。視頻監(jiān)視子模塊負責(zé)對某水利管理處所轄的M個水利工程進行場所宏觀監(jiān)視、重點區(qū)域?qū)崟r監(jiān)視和安防監(jiān)控。（2）數(shù)據(jù)管理模塊。該模塊收集某水利管理處所轄的M個水利工程的行政辦公檔案、人力物料資源檔案、工程基本信息、工程觀測信息、河湖巡檢信息及工程檢查信息等，各種數(shù)據(jù)資源進行統(tǒng)一管理，并對水利管理處、地方水文單位、地方氣象單位等機關(guān)開放部分數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的共享。（3）日常業(yè)務(wù)管理模塊。該模塊包含水利工程管理、河湖管理、防汛指揮管理和運維管理4個子模塊。水利工程管理包含工程基本信息管理、工程監(jiān)控與告警管理、應(yīng)急處置管理、工程巡查與觀測管理和工程維修養(yǎng)護管理等功能。河湖管理包括河湖基本信息管理、河湖巡查執(zhí)法養(yǎng)護管理和遙感信息管理等功能。防汛指揮管理包括水情監(jiān)視、雨情監(jiān)視、工情監(jiān)視及防汛調(diào)度管理等功能。運維管理包括信息采集設(shè)施管理、服務(wù)器設(shè)施管理、數(shù)據(jù)庫設(shè)施管理和存儲設(shè)施管理等功能。

2.2 水利信息化管理平臺系統(tǒng)設(shè)計

2.2.1 系統(tǒng)軟硬件總體框架設(shè)計

水利信息化管理平臺以某省水利數(shù)據(jù)中心、水利工程管理系統(tǒng)和河湖資源管理系統(tǒng)為支撐，包含用戶界面層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、數(shù)據(jù)資源層、通信網(wǎng)絡(luò)層和采集傳輸層5個層次，各個層次的設(shè)計框架：（1）采集傳輸層。采集傳輸層的數(shù)據(jù)來源主要為人工監(jiān)測信息、直接監(jiān)測信息和間接監(jiān)測信息。直接監(jiān)測信息由各種現(xiàn)地段采集設(shè)備進行收集；間接監(jiān)測信息主要來源于地方水文局、地方氣象局、省水利廳、水利管理局現(xiàn)有的可共享數(shù)據(jù)。（2）通信網(wǎng)絡(luò)層。通過水利控制專網(wǎng)、政務(wù)內(nèi)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效傳送。（3）數(shù)據(jù)資源層。該層主要負責(zé)各類采集數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)的匯總與存儲。為各類業(yè)務(wù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)災(zāi)備和數(shù)據(jù)管理等服務(wù)。主要數(shù)據(jù)庫包含元數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、多媒體數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫和共享交換數(shù)據(jù)庫。（4）業(yè)務(wù)應(yīng)用層。該層由各類應(yīng)用支撐軟件、平臺運行支撐環(huán)境和各類定制應(yīng)用服務(wù)構(gòu)成，是系統(tǒng)用戶使用各種功能的后臺支撐。該層提供數(shù)據(jù)處理服務(wù)、事務(wù)處理服務(wù)、業(yè)務(wù)圖標自動化服務(wù)、用戶認證服務(wù)及告警服務(wù)等。（5）用戶界面層。該層為用戶調(diào)用水利信息化管理平臺功能提供統(tǒng)一功能集成界面、登錄界面、后臺管理界面和權(quán)限控制界面。該層針對不同級別的用戶分配相應(yīng)的查看、管理和編輯權(quán)限，確保各級別用戶有序配合維護系統(tǒng)安全。

2.2.2數(shù)據(jù)庫設(shè)計

水利信息化管理平臺數(shù)據(jù)庫設(shè)計嚴格遵循《基礎(chǔ)水文數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及標識符標準》《水資源監(jiān)控管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及標識符標準》等管理規(guī)范，結(jié)合項目實際需求完成元數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、多媒體數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫和共享交換數(shù)據(jù)庫的字段設(shè)計、功能設(shè)計與實地部署，實現(xiàn)對監(jiān)測數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)流程數(shù)據(jù)的統(tǒng)一處理與存儲，見表3。

表3 水利信息化管理平臺數(shù)據(jù)庫分類及存儲內(nèi)容

2.2.3 重點模塊設(shè)計

水利信息化管理平臺包含數(shù)據(jù)管理中心、水利工程監(jiān)控和日常業(yè)務(wù)管理3個重點模塊，各個模塊之間相對獨立并通過定制開發(fā)的業(yè)務(wù)接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通和功能組合：（1）數(shù)據(jù)管理中心模塊提供數(shù)據(jù)匯集、數(shù)據(jù)資源目錄管理和數(shù)據(jù)庫運維管理3項服務(wù)。（2）水利工程監(jiān)控模塊提供統(tǒng)一遠程控制和統(tǒng)一視頻監(jiān)視2項服務(wù)。（3）日常業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)提供工程管理、河湖管理、防汛指揮管理和運維管理4項服務(wù)，各模塊詳細設(shè)計見表4。

表4 水利信息化管理平臺重點模塊設(shè)計

3 結(jié)束語

以“需求推動信息系統(tǒng)建設(shè)，技術(shù)提升水利管理效能”為切入視角，展開討論水利信息化管理平臺的設(shè)計策略，內(nèi)容涉及系統(tǒng)需求分析、水利信息化管理平臺設(shè)計與實現(xiàn)等多個維度。隨著網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和應(yīng)用技術(shù)的不斷推進，影響水利信息化管理平臺的硬件瓶頸和計算能力瓶頸將被逐步克服，基于5G高速網(wǎng)絡(luò)的水利信息化虛擬現(xiàn)實與遠程調(diào)度指揮平臺將是水利信息化未來發(fā)展的重點。