水库信息管理中心系统建设方案.doc

水库信息管理中心系统建设方案20210816
水库信息管理中心系统建设方案
1水库工程信息化系统建设概述
建立与水利工程地位相适应、能有效地促进水利工程可继续发展的信息化体系是非常必要的。水利信息化是一个跨学科、跨专业的新型研究课题，主要涉及水利、信息、控制、计算机及自动化专业领域的基础知识和应用。实现目标是利用先进有用的计算机网络技术、水雨情自动测报技术、自动化监控监测技术、视频监视技术、大坝安全监测技术，实现对水利工程的实时监控、监视和监测、管理，基本达到“无人值班、少人值守〞的管理水平。系统通常划分为水情自动测报系统、闸门监控、视频监视、大坝安全监测等子系统，以信息管理中心处为中心假设干子系统组成局域网系统，各子系统既能互相独立运行，又能互相通信，交换信息联合运行。
2水库工程信息化系统建设原则
〔1〕统一规划标准。打破水库管理局中部门之间的界限，立足水工程管理全局，统筹规划，统一技术标准，做到全局管理水利信息化建设一盘棋。
管理局各个部门都要服从总体规划，避免重复建设。依据实际必需要及可
能，急用先建、逐步推动。
〔2〕先进安全有用。采纳先进、成熟的技术，强化系统安全建设，实现“有用性、先进性、开放性、标准性、安全性〞统一，为系统集成运行、技
术升级提供确保。
〔3〕分级建设管理。应该按照“谁受益、谁建设、谁管理〞的要求，充分调动管理局各部门参加信息化建设的积极性。信息化建设的专项资金首
先要用于重要信息采集、骨干网络、网管中心等基础性和重要应用系统
的建设项目上。
〔4〕各种资源充分共享。管理局内部要实现资源共享，充分利用水利公共
信息基础设施和相关行业信息资源，如尽可能利用水文、电信、农业、环保、气象等部门的信息资源和网络，达到与省、市、流域机构等水利业务主管部门的互联互通、资源共享。
〔5〕技术先进、意识超前。通过建设和完善各类信息系统的建设，为水利工程信息共享提供数据接口，在关键部位和项目上采纳最新的技术，以确保在一定的时间内系统不落后，延长工程使用寿命。
〔6〕改造与新建相结合。首先对水利工程范围内已建系统进行完善，然后依据任务要求，开发建设新的信息化系统，同时合计新旧系统之间的数据整合问题。
〔7〕全局性和整体性原则。在把握全局性的基础上，从水利工程运行管理、指挥调度决策的角度出发，充分合计水库实际运行的必需求，实现系统全局信息资源〔硬件、软件、网络和数据〕的共享，使系统能真正的在水库运行管理及指挥调度决策中发挥决策支持的作用。
〔8〕先进性和成熟性原则。系统开发研究及建设要尽可能采纳最先进的技术、方法、软件、硬件和网络平台，确保系统的先进性，同时兼顾成熟性，使系统技术成熟，运行可靠。系统在满足全局性与整体性要求的同时，能够适应将来技术发展和必需求的变化，使系统能够可继续的扩大和发展。
〔9〕标准化和开放性原则。系统的建设要严格按照国家、地方和行业的有关标准与规范，如空间数据分层与编码、数据质量与元数据标准、公文标准等，并适当合计与国际接轨。在没有标准与规范的状况下，要参照国家、地方和行业的相关标准与规范，制订相应的标准与规范。系统的分析、研究、制定、实现和测试要严格按照软件工程标准和规范，并尽可能采纳开放技术和国际主流产品，以确保系统符合国际上的各种开放标准。
〔10〕可维护性和扩大性原则。为了确保系统的可继续发展，系统应具有较强的可维护性和扩大性。当机构调整、熟悉变动、业务内容与流程变更时，能方便地进行系统流程和功能的调整，以适应系统必需求变化；系统能够方便地进行管理与维护，软、硬件的升级不影响正常运作，系统功
能、结构以及数据库可方便地扩大。
〔11〕安全性和保密性原则。确保网络环境下数据的安全，防止病毒入侵、非法访问、恶意更改毁坏，采用完备的数据保护和备份机制。未了防止
非授权用户的非法入侵和授权用户的越权使用，系统应进行各种级别的
权限控制，并具备审核功能，自动记选用户访问的状况和操作过程，以
备日后查询。
〔12〕高性能、稳定性和可靠性原则。在系统开发研究及制按时，应从系统结构、技术措施、软硬件平台、技术服务和维护响应能力等方面综合考
虑，确保系统较高的性能，如在网络环境下对空间图形的多用户并发操
作要具有较高的稳定性和响应速度，综合合计确保系统应用中最低的故
障率，确保系统的稳定性。
〔13〕经济、时效性原则。系统建设投资要控制在用户所能承受的范围内，并尽可能利用现有的资源〔软件、硬件、数据和人员〕，按计划在规定的
时间内高质量高效率实现系统的总体与阶段性目标。
3信息管理中心的功能结构

建立水利工程信息化系统，是实现水利工程科学运行数字化、信息化、现代化管理必不可少的手段和平台。通过选取性能可靠的软硬件和系统开发，采纳现代计算机监控的各项技术手段，对大坝安全监测、水雨情、闸门监控、视频监视、办公自动化各子系统进行有机集成，实现资源共享、科学调度，合理利用水资源，充分发挥水库最大的经济和社会效益。将利用先进有用的计算机网络技术、自动化监控监测技术、视频监视技术、大坝安全监测技术，实现对工程的异地实时监控、监视和监测、管理，基本达到少人值守、现场无人值班的管理水平是该系统的总目标。
利用优待网络、无线网络、Web、GIS、数据存储、信息服务等前瞻技术，建立先进的综合自动化工程体系，为水利管理各项工作的现代化进程提供先进的技术手段。具体目标如下：
〔1〕建成覆盖整个流域的通信网络和水库计算机网络系统，确保水雨
信息采集、水库工情采集、洪水预报和防汛调度系统功能的实现，为水
信息的共享和管理提供技术支持，以确保防汛指挥的命令迅速下达，重
要汛情及时上报，提升防洪效益的目标。
〔2〕该系统的建设进一步提升洪水预报的精度，对洪水风险进行分析，优化水资源调度的方案，减少下游灾区的经济损失，提升水资源的利用
率，实现洪水管理。
〔3〕通过建设水库大坝安全监测系统，及时发现和排除工程隐患，以
确保水库工程的安全稳定运行。
〔4〕通过建设水库视频监视系统，强化水库的安全保卫工作，以保护
单位的设备和个人财产免受损失。
〔5〕通过建设渠道和溢洪道闸门远程自动控制系统，提升水库工程运
行管理的自动化水平。
〔6〕通过对水电站监控系统的改造，进一步提升水库发电站运行管理
的自动化水平。
〔7〕通过建设水质自动监测系统，可以对水库入库口、取水口和库区
水质进行实时的监测管理，以确保供水的质量。
〔8〕建设符合国家水利数据库建设的标准和规范的水库综合数据库平
台，便于数据交换、数据共享，并提升数据分析的能力。
〔9〕以系统工程、信息工程、决策支持工程等开发技术为手段，建立
一个能为省、市和水利工程管理局领导提供防汛指挥决策支持的系统，

信息化工程跟进信息的采集、传输、处理、分析等流程，其基本任务有：数据采集系统、通信网络系统、综合数据库系统、业务应用系统、信息服务系统建设、防汛会商系统以及大屏幕显示系统建设和信息化确保环境，围绕水工程的重要业务应用，建立和完善信息化综合体系。
〔1〕信息采集系统。利用先进的技术手段开发建设的信息采集系统，以形
成综合信息采集系统，并提升系统整体效率为主要内容。信息采集系
统主要有水雨情自动测报系统、大坝安全监测系统、视频监控系统、
水电站监控系统、闸门测控系统、供水自动监测系统、水质监测系统。
形成从微观到宏观多层次协同作业、结构相对完备的综合信息采集体
系。
〔2〕网络通信系统。利用GSM、超短波、光纤、PSTN等手段，建成连接水库各水雨情测报站、视频监控点、大坝安全监测点、水电站监控
系统、闸门测控点、供水监测点、水质监测站的数据通信网络系统，
建成连接水库办公区、各业务行政科室和外部上级相关水利部门的计
算机网络和水库管理局信息中心，为水库业务应用提供数据交换、视
频信息传输、语音通信和因特网等服务。
信息管理中心网络系统为数据库系统、闸门自动化监控系统、视频监控系统、大坝自动化监测系统以及水情测报系统提供网络支撑，在办公区域建立局域网。完善计算机网络建设是水库信息化化建设的基础，水工程的各类信息只有通过计算机网络系统才干够搜集到一起，并进行整合和应用。另外，计算机广域网还是确保水库鱼外界联系的纽带，所以建立完善的计算机网络系统是水库信息化建设的基础和必要条件。
〔3〕综合数据库平台。综合数据库平台在水库信息汇合、存储、处理和服务的过程中发挥核心作用，是构成完整水工程信息化体系的重要基础
部分。通过综合数据库平台的建设，实现信息资源的共享和优化配置，
满足业务应用多层次、多目标的综合信息服务必需求。
综合数据库系统是信息管理系统的信息支撑层，存储和管理各应用子系统所必需的公共数据，为应用子系统提供支持服务。同时，各应用子系统间数据交换的主要方式之一也主要是通过综合数据库进行。综合数据库划分以下几个数据库：实时水雨情库、工情信息科、图形库、动态影像库、超文本库。
为充分利用采集来的信息进行水库管理的应用开发研究，必需对数据进行统一的综合管理，这样才干提升信息综合应用的效率以及更好的确保数据的安全。因此信息管理中心的制定还必需建立统一的数据管理系统，提供数据的综合管理功能。此外，数据管理系统还要提供数据交换功能、数据管理与维护功能等。〔4〕业务应用系统。水库业务应用系统依托于信息采集、通信与计算机网络和综合数据库平台等水利信息基础设施，业务应用系统的主要内容
有：防汛决策支持系统〔包括水文气象预报子系统、汛情评估子系统、
洪水预报子系统、洪水调度仿真子系统、洪水风险分析子系统、灾情
评估子系统、人力物资调度子系统、防汛会商子系统、水库优化调度
子系统〕、大坝安全评价系统、水电站监控系统、供水综合管理系统、
水库行政综合管理系统〔包括管理局办公自动化系统、财务管理系统、
人事管理子系统、物资管理子系统、工程管理子系统、管理局因特网
站子系统、水库信息服务子系统〕、数字化档案管理系统〔包括数字
化档案子系统、图书管理子系统、文献资料检索子系统〕、应用系统
整合等软件系统。
〔5〕大屏幕拼接墙显示系统。建设大屏幕显示系统，主要实现对监控视频信号的集中管理、存储和综合利用。能够接入视频信号，并实现集中
控制切换至显示系统。大屏幕显示系统作为一种群体决策的重要方式，也是水工程进行各种重大决策的主要方式。所以提供优良的会商环境
也是信息化建设进一步提升的表现。
〔6〕与外部相关系统的接口功能。主要包括与其他专业系统如视频图像监控系统、水情自动测报系统、水质自动监测系统、大坝安全监测系统
和闸门自动监测系统的接口，与水文部门、气象部门及上级防汛指挥
系统的接口等。
〔7〕水工程信息化系统的确保环境。水工程信息化系统工程是一项涉及专业多、工作复杂的系统工程，为了使信息化系统可靠、稳定的运行，
必需要对系统维护进行专门的制定，包括管理机构设置、人员设置、设
备配置及规章制度等。确保环境由水库信息化标准体系、安全体系、
建设及运行管理、政策法规、运行维护资金和人才队伍等要素共同构
成。确保环境是水工程信息化综合体系的有机组成部分，是信息化得
以顺利进行的基本支撑。为确保信息基础设施与业务应用建设的顺利
进行、运行的继续稳定和功能的有效发挥，确保环境的建设必需与之
相结合、相协调，并适度超前。建立优良的管理模式来确保信息化建
设的顺利实施，产生良性激励机制，在充分发挥水利信息系统作用的
同时提升其自身功能，从而尽可能地发挥出信息化的社会效益及经济
效益，促进水利现代化进程。
4信息管理中心结构制定

在水工程信息管理中心内部，主要建设会商系统和软件系统两个部分。会商系统主要包括中心的网络建设、中控系统建设、会议系统建设和基础设施的建设。软件主要包括综合数据库的建设和信息服务系统的建设，中心的软件可以分为三个层次：数据层、应用层和人机交互层。数据层负责将应用系统涉及的所有数据收集到数据库中进行存储，并向各种应用层面快速提供相关的数据；应用层是整个软件系统的核心，它以业务应用为目标，通过数据层的数据支持，将业务应用生成业务应用逻辑；在应用层之上是人机交互层，人机交互层提供人机交互界面，人机交互界面主要包括基于浏览器的交互和基于客户端软件下的交互。人机交互层通过向会商系统提供RGB信号实现与会商系统的集成、整合。
其次，信息管理中心必需要提供与其他专业系统〔主要有视频监控系统、水质监测系统、水情自动测报系统、大坝安全监测系统和闸门自动监测系统〕的接口，上述系统的数据将通过相应数据接口传输到综合数据库进行统一储存。在应用层，各专业系统软件要按照中心软件提供的标准进行开发，以便与应用方面的整合。在交互层，各专业系统通过向会商系统提供RGB信号实现与会商系统的集成。
最后，在整个系统的外部，信息管理中心须和上级防汛指挥系统、气象部门，水文部门进行交互。信息管理中心必需要建立相应的数据接口接收气象部门提供的相关的气象信息、水文部门提供的相关的水文信息以及上级防汛指挥系统会向信息管理中心下达调度指令。系统的总体结构如下所示：

视频监控
图4-1系统总体结构

信息采集层是水库信息化系统所有信息的来源，这些信息的获得必需要通过不同采集方法和措施，这些获得信息的手段和措施以及相应的系统就组成了采集层。采集层采集的信息主要有水雨情、闸位、流量、图像、工情、水质、含沙量等信息。信息采集层由以下系统组成：
〔1〕水雨情自动测报系统。主要完成对水库流域和库区的雨量站的降雨量、蒸发量等数据进行自动采集和数据管理，以便管理人员可以随时掌握上
游的来水状况，并作为洪水预报和防洪调度的依据。所采集的数据可以
以GIS、图表等多种表现形式供网络用户查询。
〔2〕视频监测系统。系统主要完成对管理局的办公区、水库大坝进行全天候视频图像监控，使水库管理人员在监控中心就能随时了解到管理局办
公区的人员来往状况、安全状况，便于水库管理局的日常安全管理，也
可以了解大坝上过往行人的状况、闸门的运行状况及坝前坝后的安全状
况。
〔3〕大坝安全监测系统。系统主要完成对大坝浸润线、渗流监测和数据分析软件的实现提供平台，以提升大坝工程安全监测的时效性、可靠性和
自动化水平。
〔4〕闸门测控系统。系统主要完成对水库的泄洪洞和溢洪道的闸门进行远程自动控制，通过计算机监控系统达到闸门水位、闸门工情信息采集与
传输，达到能够在监控中心进行远程控制闸门启闭以及闸门自动控制；
结合视频监控系统，可以直观了解水闸的运行工况以及四周环境，以实
现无人值守和闸门自动化控制。
〔5〕供水监测系统。系统主要完成水库对工业供水及农业灌溉用水状况进行监测，供水是水库经济效益的主要来源，通过对供水系统的分析研究，
主要对水量计量系统进行建设。
〔6〕水质监测系统。系统主要完成入库点和库区取水口处的自动监测和实验室化验分析，系统采纳自动监测仪器法和实验室实验分析法对水质的
20多项指标进行监测和分析，为库区的水环境、净化水质提供科学的
依据，杜绝乱排污水，对排污单位进行监督和管理。

通信网络层是信息化数据传输交流的基础，是数据传输的介质，包括数据通信部分和计算机网络部分，数据通信部分主要是对所有采集的数据传输的基础，采纳GSM/4G、超短波、光纤等多种传输方式。计算机网络部分主要是对水库管理局内部和外部的网络建设，包括内部办公和外部交流网络。
通信网络层主要由以下系统组成：
〔1〕数据通信系统。采集的数据通过远程有限或无线等通信方式进行传输，采集系统中水雨情自动测报系统通信方式依据制定确定的方式；视频监控系统通信方式采纳光纤传输；大坝安全监测系统通信方式采纳有线电缆、光纤传输或GSM/4G网络传输。
〔2〕计算机网络系统。该系统主要包括水库管理局内部网络和外部网络的建设，它将极大地提升内部各部门的数据共享、信息交流和管理局与上级单位的信息沟通以及对外界的信息沟通能力。该系统具体包括：管理局信息中心网络系统；管理局办公区网络系统；管理局防汛会商室网络系统；管理局与上级水利单位的网络系统；管理局对外Internet网络系统；智能WIFI系统。

水库信息化系统的建设必需要建立一个公用、统一的数据存取平台，它是整个信息化系统数据存取的基础，由多个相对独立又互有关系的数据库组成，主要包括基础数据库、实时数据库、多媒体数据库、超文本数据库、空间数据库、方法模型库等。数据层专门针对数据进行有效的管理和访问，可以有效地保护系统重要的资源数据库，也解决了系统中数据资源多样化及异种数据库系统之间交互问题。

业务应用层主要完成洪水预报、水库调度、防汛决策、用水管理、行政办公、日常管理等业务数据分析、处理、表现等功能，是水库调度、决策、指挥的过程，业务应用层主要由以下系统组成：
〔1〕防汛决策支持系统。
〔2〕水文气象预报子系统。主要对库区水资源的时空分布进行预报，为水资源的合理利用和优化调配提供基本依据。依据前期和现时的水文、气象等要素，对洪水的发生和变化过程作出定量、按时的科学猜测，为水库调度提供依据。主要预报项目有最高洪峰水位或流量、洪峰出现时间、洪水涨落过程、洪水总量等。
〔3〕汛情监视子系统。该系统主要提供对库区汛情信息多种形式的显示、查询功能，提供基于整个库区上下游电子地图的水雨情和工情查询，从不同的区域、不同时间对水雨情信息进行查询，提供表格化和图形化的数据，并进行比较分析。
〔4〕洪水预报子系统。该系统主要是依据采集的实时雨量、蒸发量、水位等资料，对将来将发生的洪水做出洪水总量、洪峰发生时间、洪水发生过程等状况的猜测，并通过采纳水文学、水力学、河流动力学及GIS系统的有机结合，建立洪水预报数学模型，实现洪水预报的动态仿真。
〔5〕洪水调度仿真子系统。该系统主要是依据实时雨、水、工情信息和预报成功，采纳调度模型，自动模拟仿真，生成调度预案，制定实时调度方案，进行方案仿真、评价和优选，并且具有汛情分析、信息查询、报告编制、系统管理等辅助功能。
〔6〕洪水风险分析子系统。主要依据采集的实时水雨情数据对洪水风险的猜测和分析，以及对险情影响的区域和后果进行猜测，对洪水淹没区域的分析、淹没程度的分析以图表分析和GIS分析。
〔7〕灾情评估子系统。该系统主要对洪水淹没区的灾前预评估、灾中实时监测评估和灾后评估的管理，系统主要通过洪水调度仿真、GIS和社会经济信息相结合的方法。
〔8〕人力物资调度子系统。系统依据人力、物资状况，以及出现的洪灾对交通网络、抗洪物资等的影响，建立资源分配实时调度模型，确定人力和救灾物资到达抢险救灾地区的行进路线、到达时间等参数，制定出优化的人力、物资调度方案，在此基础上，结合电子地图，显示出主要物资仓库的物资调运清单、调运路线、到达现场时间等信息，显示出各抢险救灾部队调动状况，以及抢险地点、行进路线、到达现场时间等信息，为防汛抢险现场指挥的领导进行人力、物资调度提供辅助决策信息支持。
〔9〕防汛会商子系统。该系统主要依据现有防洪工程状况和调度规则制定调度方案，做出防洪决策，下达防洪调度和指挥抢险的命令，并监督命令的执行状况、效果，依据水雨情、工情、灾情的发展变化状况，做出下一步决策。能制订出各种可行方案和应急措施，使决策者能有效地应用历史经验减少风险，选出满意方案并组织实施，以达到在确保工程安全的前提下，充分发挥防洪工程效益，尽可能减少洪灾损失。
〔10〕水库优化子调度子系统。该系统主要是在确保防洪的基础上，进行兴利调度，依据各部门的用水状况，同时合计输水工程的进水状况；上游来水对水库淤积引起库容的影响；依据下游河道的泄洪能力，制定洪水调度计划。利用气象水文预报系统提供的水文资料和大坝安全监测系统提供的坝体安全参数作为水库调度的决策依据。
〔11〕供水综合管理系统。
〔12〕用水管理子系统。该系统主要在供水监测系统基础行进行功能完善和改善，对采集的流量数据进行分析后，计算出各单位的用水量数据，作为水费收缴的依据。罐区用水管理，包括灌溉用水计划的管理、灌溉面积、灌溉用水量的管理等。能及时为罐区管理单位制订科学的用水计划，为罐区的计划用水提供基本依据，实现水资源的优化配置。
〔13〕水费综合管理子系统。系统主要对水库的用水单位进行水费收缴信息的统一管理。通过建立一个完整的用水管理平台，实现水费收缴体系公开化和透明化。可以通过网络自动完成水费的征收及查询统计工作，逐步实现网上自动缴费。
〔14〕水库行政综合管理系统。系统依据水库管理局的内部现状，为进一步实现数字化办公、提升部门间的工作效率、提供信息共享和信息交换系统，该系统主要包括管理局办公自动化子系统、财务管理子系统、人事管理子系统、物资管理子系统、工程管理子系统、管理局网站子系统、水库信息公众服务子系统等。
〔15〕数字化档案管理系统。该系统主要对水库管理局的档案室所储存的以纸张为主的重要档案、文件、资料进行扫描，以数字化的方式储存到光盘或磁盘上。同时，也要储存以往生成的水雨情、工程观测、供水等电子版数字资料。关于现在和今后水库由建算计生产的数字文档，要通过制度规范，以便在规定的时间内，通过整理，纳进到数字档案管理系统中。该系统并不取代现有的用纸张为主的档案、文件、资料管理体系，而是一种计算机对资料进行管理，使得档案易于复制、共享方便查询的系统。