永定河泛區(qū)水情分中心系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)研究

李 京

（河北省廊坊水文水資源勘測(cè)局 河北 廊坊 065000）

永定河泛區(qū)位于永定河下游，廊坊境內(nèi)泛區(qū)長(zhǎng)42.3 km。永定河泛區(qū)廊坊面積占總面積的72%，泛區(qū)內(nèi)河道縱橫交錯(cuò)，情況比較復(fù)雜。永定河泛區(qū)橫跨京津冀三省市，泛區(qū)左岸有天堂河、龍河匯入，右岸有中泓故道等平原瀝水河道匯入，京山鐵路、京津公路等重要交通干線位于左堤外側(cè)，其走向基本與左堤平行，永定河老泛區(qū)—三角淀位于泛區(qū)下游右側(cè)。永定河泛區(qū)是海河流域最重要的行滯洪區(qū)，對(duì)保衛(wèi)京津、京山鐵路、京津塘高速公路和沿岸人民生命財(cái)產(chǎn)安全起著重要作用。建設(shè)永定河泛區(qū)水情分中心是重要的防災(zāi)減災(zāi)非工程措施，系統(tǒng)的建設(shè)將提高水旱災(zāi)害信息采集、傳輸、處理的時(shí)效性和準(zhǔn)確性，提高防汛抗旱指揮決策的科學(xué)性，更充分地發(fā)揮水利工程的減災(zāi)效益。

1 原則與功能

依據(jù)國(guó)家防汛抗旱指揮系統(tǒng)信息采集、通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、決策支持4個(gè)子系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)成果，結(jié)合廊坊水文局所承擔(dān)的具體任務(wù)，本系統(tǒng)集成應(yīng)具有信息的質(zhì)量控制和向上級(jí)防汛部門傳輸雙重功能。因此，以集成為功能齊全，運(yùn)行可靠的系統(tǒng)為設(shè)計(jì)原則。

系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)主要包括：

1）建立信息接收、轉(zhuǎn)發(fā)、處理實(shí)時(shí)水雨情信息系統(tǒng)。

2）建立數(shù)據(jù)匯集與應(yīng)用支撐平臺(tái)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)匯集平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及應(yīng)用支撐平臺(tái)。

3）建立水情應(yīng)用系統(tǒng)。

（1）建立河道、洼淀、小流域洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)。

（2）建立水情會(huì)商系統(tǒng)。

（3）建立抗旱管理應(yīng)用系統(tǒng)。

（4）雨水情信息能實(shí)現(xiàn)Web遠(yuǎn)程查詢。

（5）遙測(cè)系統(tǒng)能為大中型水庫(kù)信息入網(wǎng)提供接口。

（6）允許報(bào)訊站點(diǎn)進(jìn)行適度調(diào)整和增減。

（7）采用復(fù)制技術(shù)為省水情中心提供數(shù)據(jù)庫(kù)所需數(shù)據(jù)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括：建立實(shí)時(shí)水雨情等信息接收、轉(zhuǎn)發(fā)、處理系統(tǒng)；按統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)建立遙測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)；并實(shí)現(xiàn)原始數(shù)據(jù)入庫(kù)；遙測(cè)數(shù)據(jù)按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)匯集到省水情中心；建立分中心水情（遠(yuǎn)程）查詢、分析、報(bào)表生成等應(yīng)用系統(tǒng)；轉(zhuǎn)報(bào)軟件。

2.1 水情分中心功能設(shè)計(jì)

全天候值守、實(shí)時(shí)接收?qǐng)?bào)汛站發(fā)送各信息；向報(bào)汛站發(fā)指令，主動(dòng)查詢、召測(cè)數(shù)據(jù)；對(duì)所接收的信息進(jìn)行解碼、合理性檢查、糾錯(cuò)，并按要素分類進(jìn)行存儲(chǔ)向?。▍^(qū)、市）或流域、其他水情中心及測(cè)站轉(zhuǎn)發(fā)水情信息；對(duì)報(bào)汛站進(jìn)行遠(yuǎn)程工作設(shè)定和工作參數(shù)修改、校時(shí)；具有與鄰近流域和水庫(kù)站水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中心站聯(lián)網(wǎng)的功能，實(shí)現(xiàn)信息共享；實(shí)時(shí)遙測(cè)雨水情數(shù)據(jù)庫(kù)能滿足分中心數(shù)據(jù)查詢、洪水預(yù)報(bào)、報(bào)表輸出及其他水文業(yè)務(wù)應(yīng)用的要求，數(shù)據(jù)庫(kù)具有良好的維護(hù)功能，雨水情信息可提供15，30 min和1,2,3,6,12,24 h等任意時(shí)段的Web遠(yuǎn)程查詢；具備報(bào)訊站點(diǎn)規(guī)模適度增加的能力，具有按一定標(biāo)準(zhǔn)將遙測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)绞∷橹行墓δ埽到y(tǒng)能為大中型水庫(kù)信息入網(wǎng)提供接口。

2.2 數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)

數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)能通過(guò)GPRS、PSTN通信網(wǎng)絡(luò)，完成對(duì)區(qū)域的遙測(cè)水文數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收，包括報(bào)汛站的水位、雨量、人工置數(shù)等內(nèi)容和其他工況數(shù)據(jù)，分中心計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)接收、顯示、存儲(chǔ)接收到的數(shù)據(jù)，同時(shí)寫入統(tǒng)一的遙測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)。并通過(guò)計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)傳送到省水情中心寫入省水情中心遙測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)。水文數(shù)據(jù)從采集點(diǎn)到水情分中心，需經(jīng)過(guò)多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)，因此，數(shù)據(jù)接收軟件具有誤碼數(shù)據(jù)的分析處理功能。系統(tǒng)可以根據(jù)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行水文電報(bào)編制和傳送。并根據(jù)實(shí)時(shí)水雨情情況決定是否加報(bào)。水情分中心數(shù)據(jù)接收軟件兼有監(jiān)視報(bào)汛站工作狀態(tài)的功能。系統(tǒng)具備對(duì)漏報(bào)數(shù)據(jù)自動(dòng)召測(cè)功能。接收?qǐng)?bào)汛站告警短信息，存儲(chǔ)記錄，并立即輸出報(bào)警。批量提取固態(tài)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成水文電報(bào)，并向省、流域及國(guó)家防辦發(fā)送。

2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)軟件系統(tǒng)

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)主要是對(duì)接收數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行重新組織，去掉接收數(shù)據(jù)庫(kù)里的冗余和不合理數(shù)據(jù)、提取接收數(shù)據(jù)庫(kù)里的特征數(shù)據(jù)并加以處理，使之成為能正確反映監(jiān)測(cè)區(qū)域的水位、雨量等水文要素變化過(guò)程的數(shù)據(jù)。如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)不合理，能通過(guò)明顯的告警信息（語(yǔ)音、文字等）提醒管理人員進(jìn)行校核，并具有人工數(shù)據(jù)插補(bǔ)功能。接收數(shù)據(jù)庫(kù)（原始資料數(shù)據(jù)庫(kù)）內(nèi)的數(shù)據(jù)量非常大，需要占用大量存儲(chǔ)空間?？紤]到整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量和水文數(shù)據(jù)的要求，存儲(chǔ)后數(shù)據(jù)保證：數(shù)據(jù)冗余量盡可能少；數(shù)據(jù)能正確不失真地反映水位、雨量的變化過(guò)程。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)系統(tǒng)適時(shí)將各測(cè)站的實(shí)時(shí)水雨情數(shù)據(jù)寫入水情分中心遙測(cè)水雨情數(shù)據(jù)庫(kù)，從而為其他應(yīng)用系統(tǒng)和用戶提供轄區(qū)內(nèi)的實(shí)時(shí)水雨情數(shù)據(jù)，同時(shí)為適應(yīng)現(xiàn)實(shí)報(bào)汛尚存在按時(shí)段報(bào)汛的要求，還需將遙測(cè)數(shù)據(jù)按時(shí)段整理寫入實(shí)時(shí)水雨情數(shù)據(jù)庫(kù)。具體功能如下：

（1）對(duì)各測(cè)站的所有水雨情數(shù)據(jù)進(jìn)行合理性分析、排錯(cuò)和分類整理。

（2）按遙測(cè)水雨情數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)，把各測(cè)站數(shù)據(jù)寫入水情分中心遙測(cè)水雨情數(shù)據(jù)庫(kù)中各實(shí)時(shí)表中；當(dāng)寫入水情分中心遙測(cè)水雨情數(shù)據(jù)庫(kù)失敗時(shí)，系統(tǒng)具備緩存能力。

（3）按實(shí)時(shí)水雨情數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，把各測(cè)站數(shù)據(jù)寫入水情分中心實(shí)時(shí)水雨情數(shù)據(jù)庫(kù)中各實(shí)時(shí)表中；當(dāng)寫入水情分中心實(shí)時(shí)水雨情數(shù)據(jù)庫(kù)失敗時(shí)，系統(tǒng)具備緩存能力。

（4）具有信息處理、錯(cuò)誤分析處理、數(shù)據(jù)管理維護(hù)等功能。

2.4 運(yùn)行分析管理軟件系統(tǒng)

運(yùn)行分析系統(tǒng)主要是對(duì)遙測(cè)數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)每日接收來(lái)的水情數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)數(shù)據(jù)接收的準(zhǔn)確性、誤碼率、暢通率、遲報(bào)、誤報(bào)、漏報(bào)進(jìn)行分析。進(jìn)而分析整個(gè)遙測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、通信情況，得出各種統(tǒng)計(jì)報(bào)告，以備用來(lái)維護(hù)、改進(jìn)軟硬件工作環(huán)境和系統(tǒng)的通信方式。分析暢通率和誤碼率。每天統(tǒng)計(jì)接收遙測(cè)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，根據(jù)定時(shí)自報(bào)數(shù)據(jù)和加報(bào)次數(shù)，計(jì)算每天的暢通情況，并將應(yīng)收?qǐng)?bào)、實(shí)收?qǐng)?bào)、加報(bào)、錯(cuò)報(bào)、漏報(bào)等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到運(yùn)行分析結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)，打印統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果。分析報(bào)汛站電源電壓數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到運(yùn)行分析結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)并打印結(jié)果。輔助數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)工作，將遙測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀況直觀地展示給非專業(yè)人員。

2.5 信息查詢系統(tǒng)軟件

數(shù)據(jù)接口有遙測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)時(shí)水雨情數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)選擇，自動(dòng)提取數(shù)據(jù)，為圖形子系統(tǒng)提供各種數(shù)據(jù)。查詢系統(tǒng)具有強(qiáng)大的信息輸出和表現(xiàn)功能。除具備一般的信息、水情信息、雨情信息、統(tǒng)計(jì)信息和分析信息數(shù)據(jù)表現(xiàn)外，還應(yīng)有棒圖、過(guò)程線、等雨量線等圖形表現(xiàn)功能；具有強(qiáng)大的空間表達(dá)能力，以電子地圖方式管理和顯示水系、地形、流域邊界、站點(diǎn)分布，行政區(qū)劃等，具備在電子地圖上實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示雨水情信息、預(yù)報(bào)信息、站點(diǎn)信息的多途徑多方式的查詢功能。具有用B/S結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)信息查詢方式，又要具有GIS方式信息查詢。

2.6 信息發(fā)布系統(tǒng)應(yīng)用軟件

1）汛情語(yǔ)音查詢及告警模塊

撥通外線（內(nèi)線）電話（可多條電話線），電話機(jī)自動(dòng)提示輸入密碼?？梢詮碾娫挋C(jī)上輸入密碼，正確后按語(yǔ)音提示查詢各測(cè)站水位、雨量、流量等信息。語(yǔ)音提示的數(shù)據(jù)為當(dāng)前實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。為中心站管理員提供表格顯示，用戶可根據(jù)需要添加需要公開的信息。為方便非遙測(cè)用戶的使用,各種水情信息可以通過(guò)人工錄入的方式提供。管理員可以將各種信息錄入計(jì)算機(jī)并建立歷史信息數(shù)據(jù)庫(kù)，語(yǔ)音電話提供當(dāng)前實(shí)時(shí)信息的語(yǔ)音查詢。開通語(yǔ)音信箱對(duì)各地汛情可以及時(shí)報(bào)汛，同時(shí)可按級(jí)別進(jìn)行水情越限告警，并可通過(guò)多媒體音箱語(yǔ)音告警值班人員。

2）網(wǎng)上信息發(fā)布模塊

在net架構(gòu)下，把水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)中的所有面向用戶的內(nèi)容（報(bào)表、圖形等）通過(guò)動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)發(fā)布到內(nèi)部網(wǎng)站上，或者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連到水情分中心的水情系統(tǒng)上，該軟件包由以下模塊生成。報(bào)表部分提供今日水情報(bào)表、水位日?qǐng)?bào)表等業(yè)務(wù)報(bào)表。

3 軟件配置

1）網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)軟件

網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)軟件主要用于中心服務(wù)器和路由器等的管理，由中央網(wǎng)絡(luò)管理中心統(tǒng)一設(shè)計(jì)和配置，網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)軟件主要用于中心局域網(wǎng)的安全性，也由中央網(wǎng)絡(luò)管理中心統(tǒng)一負(fù)責(zé)。

2）操作系統(tǒng)軟件

在水情信息的建設(shè)中，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)統(tǒng)一采用SQL Server 2000。

3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)存軟件

實(shí)時(shí)水雨情數(shù)據(jù)庫(kù)采用水利部修訂過(guò)的最終版本。生成通用的SQL命令、安裝程序和安裝說(shuō)明等。水情中心在安裝數(shù)據(jù)說(shuō)明管理系統(tǒng)后，只需要執(zhí)行相應(yīng)的安裝程序即可生成實(shí)時(shí)水雨情數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)存。

4）運(yùn)行分析系統(tǒng)管理軟件

水情分析系統(tǒng)管理軟件，生成可以安裝的程序包，并提供相應(yīng)的安裝和使用說(shuō)明。水情中心只要根據(jù)安裝說(shuō)明就能夠進(jìn)行系統(tǒng)軟件的安裝和配置，最后形成一個(gè)實(shí)時(shí)水情譯電系統(tǒng)。

5）水情信息查詢分析軟件

實(shí)時(shí)水情信息轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)采用目前廣泛使用的“全國(guó)實(shí)時(shí)水情計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)系統(tǒng)”，不需要組織開發(fā)新的軟件系統(tǒng)。

6）信息發(fā)布及洪水預(yù)報(bào)軟件

以綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的實(shí)時(shí)雨（水）情為依據(jù)，參照防汛背景資料和歷史資料，自動(dòng)進(jìn)行汛情實(shí)時(shí)監(jiān)視、汛情預(yù)警和汛情發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)服務(wù)，發(fā)布實(shí)時(shí)水情信息，為防汛部門提供調(diào)度決策的客觀依據(jù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

完全依賴工程措施提高防洪標(biāo)準(zhǔn)和抗旱能力，周期長(zhǎng)、投資多。應(yīng)該在努力提高防洪抗旱工程能力的同時(shí)，大力加強(qiáng)防洪抗旱非工程措施的建設(shè)，充分采用現(xiàn)代信息技術(shù)全面改造和提升傳統(tǒng)的防汛抗旱效率。