松濤水庫應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用

麥樹仁

（海南省水利灌區(qū)管理局松濤灌區(qū)管理分局調(diào)度中心，海南 儋州 571700）

松濤水庫應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用

麥樹仁

（海南省水利灌區(qū)管理局松濤灌區(qū)管理分局調(diào)度中心，海南 儋州 571700）

以松濤水庫為對象，研究松濤水庫應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計、建設(shè)及運行管理。松濤水庫應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)在通信組網(wǎng)設(shè)計上采用甚高頻、公共交換電話網(wǎng)絡(luò)、GSM、海事衛(wèi)星 4 種數(shù)據(jù)通信方式；應(yīng)用軟件采用客戶／服務(wù)器結(jié)構(gòu)；查詢系統(tǒng)采用瀏覽器/服務(wù)器的結(jié)構(gòu)模式；數(shù)據(jù)庫采用 SQL Server 2008；水庫洪水預(yù)報調(diào)度系統(tǒng)采用共同研發(fā)的松濤水庫洪水調(diào)度系統(tǒng)軟件。實踐應(yīng)用證明，松濤水庫應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)能保證松濤水庫水情遙測系統(tǒng)高的暢通率和準(zhǔn)確率，低的通信成本；能保證松濤水庫防洪調(diào)度、灌溉、發(fā)電、供水和養(yǎng)殖的需求，還為系統(tǒng)運行維護(hù)提供方便。

應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)；數(shù)據(jù)通信；系統(tǒng)軟件；建設(shè)應(yīng)用

0 引言

松濤水庫是松濤水利工程的主體工程，該工程跨流域引水，是以灌溉為主，結(jié)合防洪、發(fā)電、供水、養(yǎng)殖等綜合利用的大型水利工程。松濤水庫大壩為均質(zhì)土壩，主壩頂高程 197.10 m，最大壩高80.1 m。水庫集雨面積 1 496 km2。松濤水庫工程按千年一遇洪水設(shè)計，萬年一遇洪水校核，可能最大洪水位 195.3 m，相應(yīng)庫容 33.45 億m3。 松濤水庫設(shè)計正常水位 190.0 m ，相應(yīng)庫容 25.96 億m3；死水位 165.0 m，相應(yīng)庫容 5.12 億m3，興利庫容為 20.84 億m3。水庫為多年調(diào)節(jié)水庫，設(shè)計多年平均供水量 12.87 億m3。

松濤水庫位于海南省第一大河流南渡江上游，河源海拔 500 m 左右，水庫壩區(qū)附近為海拔 200 m的低山丘陵，流域內(nèi)地形梯度變化大，河流源短，坡陡流急，洪水陡漲陡落。海南島屬亞熱帶氣候，多年平均降雨量達(dá) 1 711 mm，豐水年份達(dá) 2 000 mm以上，其中 4—10 月降雨量占全年的 80% 以上，8—9 月占全年降雨量的 30%～40%。臺風(fēng)雨為主要降雨形式，范圍廣，強度大。豐水年份一般有 5～6 個臺風(fēng)登陸，隨之帶來暴雨洪水，這是造成水庫棄水泄洪的主要原因。由于松濤水庫流域內(nèi)地形梯度變化大，對氣流的提升作用明顯，再加上臺風(fēng)本身在地面降雨很不均勻，所以，臺風(fēng)暴雨是造成水庫險情的主要威脅。

松濤水庫獨特的地理位置，造成水庫下游的災(zāi)害頻繁發(fā)生，嚴(yán)重威脅人民生命及財產(chǎn)安全，影響社會穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，防汛抗災(zāi)任務(wù)艱巨。建設(shè)防汛抗旱決策支持系統(tǒng)，可強化防汛信息的實時性、準(zhǔn)確性，提高抗災(zāi)決策的科學(xué)性、主動性，是防汛抗災(zāi)的重要措施。

為此，在海南省防汛指揮系統(tǒng)總體框架下，根據(jù)松濤水庫防汛決策支持系統(tǒng)建設(shè)原則，建成以水、雨情防汛信息采集系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通信系統(tǒng)為保障，計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為依托，決策支持系統(tǒng)為核心的松濤水庫應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)工程[1]。

1 松濤水庫應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)

松濤水庫應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)主要由信息采集、計算機網(wǎng)絡(luò)、決策支持和應(yīng)急通信等子系統(tǒng)架構(gòu)而成[2]。

1.1 信息采集子系統(tǒng)

松濤水庫信息采集子系統(tǒng)主要是水雨情采集遙測子系統(tǒng)，建設(shè)內(nèi)容如下：

1）系統(tǒng)規(guī)模。整個松濤水庫區(qū)域水雨情采集遙測系統(tǒng)按 1∶3∶2∶32（1 個中心站、3 個分中心站、2 個中繼站、32 個遙測站）規(guī)模建設(shè)。其中，松濤水庫流域系統(tǒng)規(guī)模為 1∶1∶16，即 1 個中心站（共用），1 個中繼站，16 個遙測站；松濤灌區(qū)系統(tǒng)規(guī)模為 1 個中心站（共用），3 個分中心站，1 個中繼站，16 個遙測站。

2）系統(tǒng)工作模式為自報式。

3）通信體制。采用甚高頻（VFH）和 GPRS 通信混合方式。

4）系統(tǒng)應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件采用 Windows XP/ Windows 2003 Server 操作系統(tǒng)平臺，采用客戶／服務(wù)器（C/S），瀏覽器/服務(wù)器（B/S）的結(jié)構(gòu)模式。

5）數(shù)據(jù)存儲及瀏覽方式。采用 SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫和 Web 查詢?yōu)g覽方式。

6）水雨情查詢系統(tǒng)。通過局域網(wǎng)，在 Windows操作系統(tǒng)平臺的 Web 瀏覽器界面，輸入查詢系統(tǒng)的IP 地址，即可進(jìn)入查詢系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的查詢；也可以通過 Internent 網(wǎng)，通過遠(yuǎn)程登陸松濤水庫管理局的固定 IP 地址，輸入查詢系統(tǒng)的 IP 地址，進(jìn)入查詢系統(tǒng)，瀏覽和查詢松濤水庫相關(guān)的水情信息。

7）防御措施。采用軟、硬件防火墻及殺毒軟件結(jié)合方式。

8）短信服務(wù)平臺。通過 GSM 模塊提供松濤水庫水雨情短信服務(wù)功能，可實現(xiàn)預(yù)訂、定時、應(yīng)答、群發(fā)等短信服務(wù)。

1.2 計算機網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)

松濤水庫應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)中構(gòu)建的計算機網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)主要包括：廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)、局域網(wǎng)會商和指揮調(diào)度等子系統(tǒng)，以及海南省三防總指揮部辦公室遠(yuǎn)程防汛信息傳送子系統(tǒng)，主要實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的傳輸和共享，為松濤水庫的應(yīng)急調(diào)度決策提供支撐。

1.2.1 廣域網(wǎng)子系統(tǒng)

廣域網(wǎng)子系統(tǒng)采用中國電信光纜接入，有固定IP，可進(jìn)行遠(yuǎn)程登陸訪問；局域網(wǎng)內(nèi)動態(tài) IP 登陸Internet。

1.2.2 局域網(wǎng)子系統(tǒng)

局域網(wǎng)子系統(tǒng)使眾多的計算機連接起來，實現(xiàn)信息共享。要使局域網(wǎng)能安全、穩(wěn)定、可靠運行，子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包含以下內(nèi)容：

1）線路防雷器—路由器（帶硬件防火墻）—總交換機—總配線架—網(wǎng)線—軟件防火墻—域服務(wù)器；

2）各樓層交換機—網(wǎng)線—用戶終端。

1.2.3 局域網(wǎng)會商和指揮調(diào)度子系統(tǒng)

局域網(wǎng)會商和指揮調(diào)度子系統(tǒng)是將采集到的水情信息通過相關(guān)處理后，及時、準(zhǔn)確地傳送到相應(yīng)的決策和執(zhí)行機構(gòu)的終端系統(tǒng)，為除險、避險提供強有力的支持。主要由以下 2 部分組成：

1） 局域網(wǎng)防汛指揮會商系統(tǒng)。通過局域網(wǎng)系統(tǒng)將信息采集、決策支持子系統(tǒng)的信息傳送至管理局防汛指揮會商室終端。

2） 局域網(wǎng)防汛指揮調(diào)度系統(tǒng)。通過局域網(wǎng)系統(tǒng)將信息采集、決策支持子系統(tǒng)的信息傳送至管理局防汛指揮調(diào)度室終端。計算機網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2.4 遠(yuǎn)程傳送防汛信息子系統(tǒng)

采用 GPRS 通道的通信方式，與海南省三防總指揮部辦公室遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)傳送松濤水庫應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)信息。

1.3 洪水預(yù)報調(diào)度子系統(tǒng)

松濤水庫洪水預(yù)報調(diào)度子系統(tǒng)主要是松濤水庫洪水預(yù)報調(diào)度應(yīng)用軟件系統(tǒng)，調(diào)度子系統(tǒng)以數(shù)據(jù)庫為核心，通過人機交互進(jìn)行信息處理，洪水預(yù)報防洪形勢分析，調(diào)度方案制定，實現(xiàn)調(diào)度成果、防洪工程信息、系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫等的管理。洪水預(yù)報調(diào)度系統(tǒng)主要由基本信息查詢與維護(hù)、水文基礎(chǔ)信息、洪水預(yù)報與調(diào)度方案編制[3]、水庫洪水調(diào)度自動化、動態(tài)監(jiān)測等子系統(tǒng)，以及網(wǎng)頁程序及其輔助功能等組成。系統(tǒng)選用 PowerBuiuer 6.0 開發(fā)工具，Micorosoft SQL Server 2003 專用數(shù)據(jù)庫，Windows 2003 Server 操作系統(tǒng)，整個系統(tǒng)實現(xiàn)程序模塊化，接口標(biāo)準(zhǔn)化，采用人機交互對話方式編程，界面采用下拉式，操作簡便。系統(tǒng)的界面清晰友好，數(shù)據(jù)連結(jié)快捷方便，可單機運行，也可集成運行。松濤水庫洪水預(yù)報調(diào)度子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

1.4 應(yīng)急通信子系統(tǒng)

松濤水庫應(yīng)急通信子系統(tǒng)主要包括衛(wèi)星電話設(shè)備及國際海事衛(wèi)星電話注冊信息等，采用 NERA 衛(wèi)星電話作為主要通訊工具。NERA 衛(wèi)星電話使用國際海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)信道，在全球大部分地區(qū)都能實現(xiàn)通信。NERA 衛(wèi)星電話屬車載型，置于汽車上，不受地域或環(huán)境因素影響，可實現(xiàn)機動靈活的通信，能滿足應(yīng)急通信的基本要求。在防汛應(yīng)急的特殊情況下，當(dāng)?shù)孛嫫渌ㄐ畔到y(tǒng)遭受到阻斷時，采用應(yīng)急通信系統(tǒng)可替代其它通信工具完成如通話和數(shù)據(jù)傳送等防汛應(yīng)急通信任務(wù)。衛(wèi)星電話接入系統(tǒng)要辦理開通國際海事衛(wèi)星電話業(yè)務(wù)。

應(yīng)急通信子系統(tǒng)（衛(wèi)星通信）的組成如圖3 所示。

圖1 計算機網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖2 洪水預(yù)報調(diào)度子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖3 應(yīng)急通信子系統(tǒng)（衛(wèi)星通信）組成

2 松濤水庫應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)的應(yīng)用效果

2.1 系統(tǒng)功能和效益提升

松濤水庫應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)從 1993 年開始設(shè)計、建設(shè)及管理，經(jīng)過 4 次改擴(kuò)建工程（1998 年系統(tǒng)擴(kuò)建，2002，2009，2012 年 3 次系統(tǒng)改擴(kuò)建），松濤水庫應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)規(guī)模，從原來 1 個中心站、12 個遙測站，到如今的 1 個中心站，3 個分中心站，2 個中繼站，32 個遙測站；從單一的松濤水庫水情自動測報系統(tǒng)功能，向多層次、全方位、綜合性應(yīng)用的松濤水庫應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)發(fā)展。松濤水庫應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)包含松濤灌區(qū)水情自動測報系統(tǒng)，涵蓋了松濤灌區(qū)的灌溉、供水、跌水電站發(fā)電等，為松濤灌區(qū)管理分局自身的經(jīng)濟(jì)運行，提供了實時、可靠的（用水、供水）水情信息服務(wù)，為松濤灌區(qū)管理分局創(chuàng)造出灌溉、防洪、供水、發(fā)電等較好的經(jīng)濟(jì)效益。使傳統(tǒng)意義上的水情測報系統(tǒng)，功能和角色大轉(zhuǎn)身，不僅具有社會（防洪）功能，還能為自身經(jīng)濟(jì)運行產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 系統(tǒng)軟件不斷完善

松濤水庫應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用軟件版本從 1993年的 DOS 6.0 系統(tǒng)，2002 年升級到 Windows 98，2008年升級到 Windows XP，Windows Server 2003，現(xiàn)已轉(zhuǎn)為 Windows Server 2003 操作系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫版本也從 foxbase 升級到 access，再升級到現(xiàn)在的 SQL Server。系統(tǒng)軟件不斷完善，系統(tǒng)功能不斷加強，滿足松濤水庫應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)用功能的實際需求。

2.3 短信平臺服務(wù)功能方便快捷

以前，要了解松濤水庫的水情信息，必須到系統(tǒng)中心站才能查到信息。如今，只要有手機信號覆蓋的地方，就能適時快捷地獲取松濤水庫的水情信息。特別值得一提的是，只要手機獲得了短信平臺的預(yù)約，就可以即時獲取到相關(guān)松濤水庫水情測報系統(tǒng)的信息。當(dāng)給短信平臺發(fā)送 1 條預(yù)約短信，短信平臺即刻以短信的方式回復(fù)所需要的松濤水庫的水情信息，從而使管理人員能夠遠(yuǎn)程、適時、動態(tài)地了解水庫的運行情況，這對松濤水庫的運行管理起到了非常好的支持作用。

2.4 遠(yuǎn)程傳輸功能實時可靠

松濤水庫應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)通過 GSM（全球移動通信系統(tǒng)）的 GPRS（模塊）通信通道，實現(xiàn)信息遠(yuǎn)程傳送，將松濤水庫的水情信息傳送到海南省三防總指揮部辦公室，為海南省的防汛決策指揮系統(tǒng)提供可靠的水情信息服務(wù)。

3 系統(tǒng)管理和效益評價

松濤水庫應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)已投建運行了 20 年，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，設(shè)備運行正常。系統(tǒng)保持正常穩(wěn)定運行的主要措施如下：1）在運行過程中，加強系統(tǒng)的運行維護(hù)管理，汛前對系統(tǒng)進(jìn)行全面維護(hù)保養(yǎng)，平常加強設(shè)備的維護(hù)管理，發(fā)現(xiàn)故障立即處理，確保系統(tǒng)正常運行；2）逐步建立健全系統(tǒng)常態(tài)管理和應(yīng)急管理辦法。

在系統(tǒng)建設(shè)過程中，注重系統(tǒng)運行維護(hù)管理人員的培養(yǎng)，著力培養(yǎng)一支勤動腦、精動手、善管理，并且相對穩(wěn)定的系統(tǒng)運行維護(hù)隊伍。也就是系統(tǒng)建設(shè)完成后，將系統(tǒng)運行管理和維護(hù)維修的技術(shù)留存下來，這是松濤水庫應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)能安全、穩(wěn)定、可靠運行的重要保障。系統(tǒng)投運以來，系統(tǒng)設(shè)備全部依靠松濤水庫自身的技術(shù)力量進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)備的運行維護(hù)和維修，系統(tǒng)設(shè)備從未返廠維修，培養(yǎng)和造就了一支具有芯片級的運行維護(hù)、維修的專業(yè)隊伍。

松濤水庫應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)建成 20 年來，經(jīng)歷了上百個惡劣天氣的考驗（超強臺風(fēng)、強臺風(fēng)、臺風(fēng)、熱帶風(fēng)暴、熱帶低壓），如 1996 和 1997 年的 2 個18 號強臺風(fēng)，2003 年第 20 號強臺風(fēng)，2005 年 18 號（達(dá)維）超強臺風(fēng)，特別是 2009—2013 年等多個強臺風(fēng)和強降雨中，系統(tǒng)以其臺風(fēng)降雨信息的預(yù)警能力，水、雨情信息實時傳輸能力，洪水預(yù)報調(diào)度初步分析能力，調(diào)洪削峰，錯峰泄洪，納洪興利等，在防汛抗災(zāi)工作中發(fā)揮了顯著作用。松濤水庫年末水位始終保持在高水位下運行，為保護(hù)松濤水庫下游人民群眾生命及財產(chǎn)安全，為海南省的社會穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展做出了積極的貢獻(xiàn)[4]。

4 結(jié)語

松濤水庫應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用，是科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力的具體表現(xiàn)，已成為松濤水利工程運行和日常管理工作中不可或缺的非工程措施，為松濤水庫的防洪度汛，為松濤水利工程的自身運行效益，發(fā)揮了強大的科技支撐作用。

松濤水庫應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)除了松濤水庫頂層的防洪調(diào)度運用外，通過延伸和擴(kuò)展系統(tǒng)的功能和作用，特別是在松濤灌區(qū)的實際應(yīng)用中，為松濤灌區(qū)的灌溉、發(fā)電、供水（工業(yè)和生活用水）提供了實時和可靠的水情信息服務(wù)；同時運用松濤水庫應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)并結(jié)合松濤灌區(qū)開展渠道優(yōu)化調(diào)度和渠道梯級跌水電站的優(yōu)化調(diào)度工作，取得了較好的實際應(yīng)用效果和經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 國務(wù)院辦公廳.國家防汛抗旱應(yīng)急預(yù)案[S].北京：國務(wù)院辦公廳，2006: 3-7.

[2] 水利部水利信息中心.SL61-2003 水文自動測報系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2003: 6-26.

[3] 雒文生，宋星原.洪水預(yù)報與調(diào)度 [M].武漢：湖北科學(xué)技術(shù)出版社，2000: 5-18.

[4] 周克發(fā)，李雷，張士辰，等.水庫大壩安全管理應(yīng)急預(yù)案淺談[J].大壩與安全，2007 (5): 43-47.

Construction and Application of Emergency Dispatch System in Songtao Reservoir

MAI Shuren

(Songtao Irrigation Management Substation of Water Conservancy Irrigation Management in Hainan Province, Danzhou 571700, China)

With Songtao reservoir for object, the article researches design, construction and operation management of emergency dispatch system in Songtao reservoir.Four kinds of data communication way as very high frequency, public switched telephone network, GSM and maritime affairs satellite are used in communication network design.The applied software adopts the structure of customer/server.Query system adoption the structural pattern of browser/server.The database adopts SQL server 2008.The reservoir flood forecast dispatch system adopts flood dispatching system software which is jointly researched.It is proved that the system can ensure high unimpeded rate, accuracy and lower correspondence cost of hydrologic telemetering system in Songtao reservoir.It can ensure the need of flood control operation, irrigate, generate electricity and water supply and farming, and provide convenience for system operating maintenance.

emergency dispatch system; data communication; system software; construction apply

TV697.11

A

1674-9405(2014)05-0059-05

2014-05-06

麥樹仁（1955－），男，海南東方人，工程師，從事灌區(qū)水利、電力調(diào)度，水情自動測報、無線通信系統(tǒng)的技術(shù)管理等工作。