計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在桃山水庫(kù)監(jiān)測(cè)控制工程中的應(yīng)用

高廣峰，王宇航

（黑龍江省桃山水庫(kù)管理處，黑龍江七臺(tái)河 154600）

桃山水庫(kù)位于黑龍江省七臺(tái)河市內(nèi)，第一期工程于1990年8月末竣工，是一座以防洪、城市供水為主，兼顧灌溉、養(yǎng)魚(yú)等大型綜合性水利樞紐工程。桃山水庫(kù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制運(yùn)用中心計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主要包括：水庫(kù)控制中心站（水庫(kù)管理處）的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)備配置、網(wǎng)絡(luò)布線和局域網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。該系統(tǒng)是一項(xiàng)集大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、閘門(mén)自動(dòng)控制系統(tǒng)、水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)、城市供水管理、農(nóng)業(yè)供水自動(dòng)化管理及計(jì)算機(jī)管理、決策支持為一體的綜合性系統(tǒng)。根據(jù)工作流程和信息傳輸?shù)男枰?，利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)通信技術(shù)，建成連接各個(gè)監(jiān)控子系統(tǒng)和上級(jí)主管部門(mén)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，提高了各種信息的傳輸速度和質(zhì)量，增加了信息量，監(jiān)視突發(fā)事件，增加決策的科技含量，提高部門(mén)間的協(xié)作與工作效率。通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)收集雨、水情、工情、災(zāi)情信息，進(jìn)行分類(lèi)處理并存儲(chǔ)到相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，以便查詢(xún);建成Web server形式的信息服務(wù)器，用以信息發(fā)布;有效地組織各類(lèi)信息為領(lǐng)導(dǎo)決策調(diào)度提供服務(wù)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)原則：統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施、數(shù)據(jù)集中、應(yīng)用集成。

1）系統(tǒng)通過(guò)建立行業(yè)數(shù)據(jù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，利用中心圖形與屬性一體化的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，共享基礎(chǔ)信息，提高信息的可維護(hù)性和可用性，加快信息的查詢(xún)、處理;將屬性數(shù)據(jù)與地圖空間數(shù)據(jù)建立關(guān)聯(lián)，統(tǒng)一處理、維護(hù)，輕點(diǎn)鼠標(biāo)即可獲得詳細(xì)的屬性信息或直觀的地圖信息。

2）在系統(tǒng)中建立一套完善的綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)水利設(shè)施及監(jiān)測(cè)點(diǎn)基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫(kù)、各級(jí)水利單位基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)庫(kù)、水利監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、行業(yè)專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)、字典庫(kù)等進(jìn)行海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘有效各種水利信息，為各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)提供決策支持功能。

3）在系統(tǒng)中應(yīng)用WEBGIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)綜合統(tǒng)計(jì)信息的集成和可視化，將不同種類(lèi)信息疊加在同一地圖上，多角度的發(fā)掘水利信息;采用專(zhuān)題地圖形式直觀顯示不同類(lèi)型水利信息，可以方便快捷地查詢(xún)各地水環(huán)境狀況及其它綜合信息。

4）應(yīng)用地理信息Web發(fā)布技術(shù)實(shí)現(xiàn)環(huán)保信息的遠(yuǎn)程發(fā)布，應(yīng)用專(zhuān)門(mén)信息門(mén)戶(hù)實(shí)現(xiàn)各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)向政務(wù)信息網(wǎng)及社會(huì)公眾網(wǎng)的Web發(fā)布，極大地?cái)U(kuò)展了信息的傳播范圍、效率和系統(tǒng)應(yīng)用。

5）使用最新信息技術(shù)，可以擴(kuò)充實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一身份和資源管理、統(tǒng)一認(rèn)證、統(tǒng)一內(nèi)容管理、個(gè)性化界面和內(nèi)容定制，使用符合開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及GIS系統(tǒng)并采用數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)等技術(shù)思想;支持TCP/IP等互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議;采用B/S3層的結(jié)構(gòu)模式。

2 任務(wù)和功能

2.1 主要任務(wù)

1）收集處理水情遙測(cè)數(shù)據(jù)。接收雨量、水位、流量等信息，對(duì)各類(lèi)信息進(jìn)行分類(lèi)處理，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)水文數(shù)據(jù)，存入數(shù)據(jù)庫(kù)，提供洪水預(yù)報(bào)，供水量計(jì)算和網(wǎng)上用戶(hù)信息檢索使用。

2）收集處理大壩安全自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)遙測(cè)數(shù)據(jù)。接收壩基、壩體滲流壓力、溢洪道堰基滲流壓力、滲流量等信息，對(duì)各類(lèi)信息進(jìn)行分類(lèi)處理，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)水文數(shù)據(jù)，存入數(shù)據(jù)庫(kù)，繪圖制表并評(píng)估工程安全狀況。

3）收集處理發(fā)送水庫(kù)輸水洞閘門(mén)和溢洪道閘門(mén)的閘門(mén)啟閉控制信息。

4）收集處理城市及農(nóng)業(yè)供水遙測(cè)數(shù)據(jù)，接收閘位、水位、累計(jì)流量等信息，對(duì)各類(lèi)信息進(jìn)行分類(lèi)處理，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)水文數(shù)據(jù)，存入數(shù)據(jù)庫(kù)，提供供水量計(jì)算和供水量、供水時(shí)間、水費(fèi)查詢(xún)使用。

2.2 具備功能

2.2.1 硬件資源共享

網(wǎng)絡(luò)上工作站資源可以實(shí)現(xiàn)互訪和共享，外設(shè)（如打印機(jī)等）可以共享。

2.2.2 軟件資源共享

工作站可以查詢(xún)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)資源。

2.2.3 信息交換

工作站之間可以信息交流。

3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在桃山水庫(kù)中心站（水庫(kù)管理處）組建交換式快速以太網(wǎng)，即采用100BASE-FX和100BASE-TX標(biāo)準(zhǔn)組網(wǎng)。

3.1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是指通訊系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，為網(wǎng)絡(luò)、軟件、協(xié)議、存取控制和拓?fù)涮峁?biāo)準(zhǔn)。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）提供的開(kāi)放系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的參考模型，分析組網(wǎng)的具體情況，協(xié)議選擇為：高層協(xié)議：采用 IPX/SPX，TCP/IP協(xié)議，低層協(xié)議：采用 Ethernet 802.3u、DDN、X.25、PPP協(xié)議。

3.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)反映了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的連接形式。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，采用星形總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

1）控制中心局域網(wǎng)將通過(guò)有線通信線路同上級(jí)水情中心、市防辦、市政府、水文局等單位通信;在控制中心設(shè)ADSL寬帶網(wǎng)接入或ISDN專(zhuān)線（根據(jù)當(dāng)?shù)赝ㄐ怒h(huán)境而定）供遠(yuǎn)程用戶(hù)訪問(wèn);同Internet連接，充分利用Interent提供的信息資源;對(duì)內(nèi)則用于企業(yè)內(nèi)部事務(wù)處理、信息交換、信息共享、信息獲取以及網(wǎng)上通信、網(wǎng)上討論等。

2）在控制中心（水庫(kù)管理處）建設(shè)主要以收集水庫(kù)及流域面積內(nèi)所有水情、工情信息為主要任務(wù)的小型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)水情、工情系統(tǒng)的遙測(cè)、遙控;并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上數(shù)據(jù)傳輸、信息查詢(xún)等功能。物理上由服務(wù)器、路由器、工作站，通過(guò)交換機(jī)形成星型結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成。

圖1 控制中心站網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

4 網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備

網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上信息傳輸?shù)幕窘M成單元，網(wǎng)絡(luò)硬件的配置是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備包括組建網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)線、網(wǎng)卡、接口、接頭、網(wǎng)絡(luò)軟件、路由器、交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)測(cè)試工具等;計(jì)算機(jī)包括網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、微機(jī)工作站、筆記本電腦;電源設(shè)備（UPS），考慮設(shè)備的負(fù)荷及負(fù)荷特點(diǎn)（如服務(wù)器、交換機(jī)應(yīng)晝夜供電等），選用2kVA在線式延時(shí)6h的UPS和500VA后備式UPS。

5 網(wǎng)絡(luò)軟件

網(wǎng)絡(luò)軟件包括網(wǎng)絡(luò)瀏覽器（Browser）、WWW服務(wù)器軟件（Web Sever）、電子郵件軟件、FTP服務(wù)軟件、應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、接口管理軟件、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、防病毒和木馬軟件。

6 結(jié)論

綜合信息管理與決策支持系統(tǒng)采用分布式綜合數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，對(duì)各類(lèi)專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)（水庫(kù)水情、水質(zhì)、工情、防洪安全、水資源綜合利用等方面的信息）集中管理，整合創(chuàng)建水庫(kù)數(shù)據(jù)中心（綜合數(shù)據(jù)庫(kù)），建立信息門(mén)戶(hù)、供水管理、水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)與預(yù)警、水庫(kù)水質(zhì)預(yù)報(bào)與預(yù)警、水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度及會(huì)商決策等專(zhuān)業(yè)子系統(tǒng)。以管理科學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、控制論和行為科學(xué)方法論為指導(dǎo)，以計(jì)算機(jī)技術(shù)、仿真技術(shù)和信息技術(shù)為手段，為決策者提供決策所需要的數(shù)據(jù)和信息，同時(shí)可生成多種方案并進(jìn)行比選，為準(zhǔn)確的決策提供有力的技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)對(duì)水庫(kù)的優(yōu)化調(diào)度和科學(xué)管理。隨著該系統(tǒng)的應(yīng)用，桃山水庫(kù)工程管理現(xiàn)代化、自動(dòng)化、科學(xué)化程度將提升到一個(gè)新的水平。

[1]李曉初，趙雙權(quán)，張作勇.引嫩擴(kuò)建骨干一期工程灌區(qū)信息化水情自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)綜述[J].黑龍江水利科技，2006，34（4）：99-100.