江西省水利信息化管理系統(tǒng)

馮 燕

（江西省撫州市臨川區(qū)水利局，江西 撫州 344100）

工程管理

江西省水利信息化管理系統(tǒng)

馮 燕

（江西省撫州市臨川區(qū)水利局，江西 撫州 344100）

分析現(xiàn)階段江西省防汛抗旱指揮系統(tǒng)、山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)、省市縣三級(jí)防汛會(huì)商視頻系統(tǒng)、水量優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)、數(shù)字航道管理系統(tǒng)等水利信息化管理現(xiàn)狀，上述系統(tǒng)均基于水位、流量、雨量等信息，受管理體制制約，信息系統(tǒng)間數(shù)據(jù)資源共享率低，提出一體化信息管理，有機(jī)整合各系統(tǒng)資源，促進(jìn)水利信息化的建設(shè)。

水利信息化；管理系統(tǒng)；一體化

江西省山洪災(zāi)害頻繁發(fā)生，為及時(shí)掌握山洪災(zāi)害易發(fā)區(qū)的雨水情信息，2006年開展了3期山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)，將山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)、預(yù)警、響應(yīng)過程的3個(gè)重要環(huán)節(jié)有機(jī)地整合在一起，實(shí)現(xiàn)了山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)、預(yù)警、響應(yīng)一體化。防汛抗旱指揮系統(tǒng)的運(yùn)行和實(shí)施大大增強(qiáng)了江西省防御山洪災(zāi)害的主動(dòng)權(quán)和針對(duì)性，極大地提高了快速反應(yīng)能力，群死群傷事故的發(fā)生得到了有效避免。此外，建立了省及11個(gè)地市短信群發(fā)平臺(tái)，省、市及94個(gè)縣山洪災(zāi)害移動(dòng)預(yù)警巡查系統(tǒng)。

1 數(shù)據(jù)采集

水利信息采集的自動(dòng)化是水利信息化的前提，以往的水情、雨情信息需要人工進(jìn)行觀測(cè)，浪費(fèi)人力、物力且數(shù)據(jù)傳輸慢。通過山洪災(zāi)害非工程措施和中小河流水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)，目前江西省已建成水雨情遙測(cè)站點(diǎn)達(dá)5000多個(gè)，全部實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理的自動(dòng)化。建成了一些移動(dòng)和固定墑情監(jiān)測(cè)點(diǎn)，可初步實(shí)現(xiàn)全省墑情信息的自動(dòng)采集、傳輸、處理和旱情信息的初步分析、預(yù)測(cè)功能。2006年起，江西省啟動(dòng)山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)，在56縣960個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，建成自動(dòng)監(jiān)測(cè)水位站114個(gè)，自動(dòng)監(jiān)測(cè)雨量站1453個(gè)。水情分中心的建設(shè)大大提高了全省各類水雨情采集站點(diǎn)的密度，雨水情信息可在5～10min內(nèi)上報(bào)省防總和國家防總。目前水位、流量及雨量主要設(shè)備為自記式浮子水位計(jì)、聲學(xué)多普勒流速剖面儀（ADCP）和雨量計(jì)。

1.1 自記式浮子水位計(jì)

自記式浮子水位計(jì)利用浮子跟蹤水位升降，以機(jī)械方式直接傳動(dòng)記錄水位，數(shù)據(jù)可直接接入計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)水位變化的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。浮子水位計(jì)需在測(cè)井設(shè)備中使用，在工作狀態(tài)下，浮子、起拉緊懸索和平衡作用的平衡錘與掛在水位輪槽中的懸索連接。平衡錘能調(diào)整浮子的配重，滿足浮子工作于正常吃水線的要求。在水位不變的情況下，浮子與平衡錘兩邊的力是平衡的。水位下降時(shí)，浮子下沉，并拉動(dòng)懸索帶動(dòng)水位輪逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，水位編碼器讀數(shù)減小；水位上升時(shí)，浮子產(chǎn)生向上的浮力，使平衡錘拉動(dòng)懸索帶動(dòng)水位輪作順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，水位編碼器讀數(shù)增加（如圖1）。

圖1 自記式浮子水位計(jì)示意圖

1.2 聲學(xué)多普勒流速剖面儀（ADCP）

ADCP利用多普勒效應(yīng)進(jìn)行流速測(cè)量。ADCP采用聲波換能器作傳感器，從而突破以傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)為基礎(chǔ)的傳感流速儀，換能器發(fā)射的聲脈沖波通過水體中不均勻分布的泥沙顆粒、浮游生物等反散射體反散射，由換能器接收信號(hào)，經(jīng)測(cè)定多普勒頻移而測(cè)算出流速。ADCP能直接測(cè)出斷面的流速剖面，具有不擾動(dòng)流場(chǎng)、測(cè)驗(yàn)歷時(shí)短、測(cè)速范圍大等特點(diǎn)。ADCP測(cè)流速具體操作方法是：在測(cè)流斷面上布設(shè)多條垂線，所測(cè)的垂線可以很多，每條垂線上的測(cè)點(diǎn)也很多，每條垂線處測(cè)量水深并測(cè)量多點(diǎn)的流速，從而得到垂線平均流速。目前被廣泛用于海洋、河口的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)查、流速和流量測(cè)驗(yàn)等。

1.3 雨量計(jì)

雨量計(jì)主要用來測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)某地區(qū)的降水量，常見的雨量計(jì)有翻斗式和虹吸式兩種。雨量器由承水器（漏斗）、儲(chǔ)水筒（外筒）、儲(chǔ)水瓶組成，并配有與其口徑成比例的專用量杯。翻斗式雨量計(jì)是由感應(yīng)器和信號(hào)記錄器組成的遙測(cè)雨量儀器，感應(yīng)器由承水器、上翻斗、計(jì)量翻斗、計(jì)數(shù)翻斗、干簧開關(guān)等構(gòu)成；記錄器由計(jì)數(shù)器、錄筆、自記鐘、控制線路板等構(gòu)成。翻斗式雨量計(jì)的工作原理為：雨水由最上端的承水口進(jìn)入承水器，進(jìn)入接水漏斗，經(jīng)漏斗口流入翻斗，當(dāng)積水量達(dá)到一定高度時(shí)，翻斗失去平衡翻倒。而每一次翻斗傾倒，都使開關(guān)接通電路，向記錄器輸送一個(gè)脈沖信號(hào)，記錄器控制自記筆將雨量記錄下來，如此往復(fù)即可將降雨過程測(cè)量下來；虹吸式雨量計(jì)能連續(xù)記錄液體降水量和降水時(shí)數(shù)，從降水記錄上還可以了解降水強(qiáng)度。

通過充分運(yùn)用GPRS、衛(wèi)星等通信手段及計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建成了水位、雨量等水文要素自動(dòng)監(jiān)測(cè)、長期自記、固態(tài)存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)報(bào)汛的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)［7］，提高了水雨情信息傳輸和分析處理的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。

2 通訊網(wǎng)絡(luò)

依托國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)和鄱陽湖區(qū)防汛通信系統(tǒng)建設(shè)，江西省已基本完成省、市、縣三級(jí)防汛網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，覆蓋包括省防指、9個(gè)技術(shù)支持單位、12個(gè)市防指、97個(gè)縣防指、9個(gè)市水情中心、39座水庫、10個(gè)圩堤管理單位等在內(nèi)的177個(gè)節(jié)點(diǎn) （如圖2）。此外，借助山洪災(zāi)害非工程措施項(xiàng)目建設(shè)，又將網(wǎng)絡(luò)延伸到鄉(xiāng)鎮(zhèn)防辦，防汛決策部署可直接傳至基層防汛單位。

圖2 三級(jí)防汛網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

各廳直單位、設(shè)區(qū)市水利（水務(wù)）局、市水文局全部建設(shè)了各自計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。水利信息網(wǎng)可上連水利部，下連設(shè)區(qū)市、縣水利部門，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音、圖像的網(wǎng)絡(luò)傳輸與共享奠定了基礎(chǔ)，在全國水利系統(tǒng)處于領(lǐng)先地位。防汛決策部署可同步到達(dá)所有設(shè)區(qū)市、縣水利部門、各級(jí)水文部門和廳直防汛技術(shù)支持單位，也可以通過該網(wǎng)絡(luò)直接傳至部分重要水庫和圩堤管理部門。

為提高應(yīng)急通信能力，2008年江西省建成了覆蓋鄱陽湖區(qū)域及南昌周邊市、縣，包括7座重要中型水庫、50多條重要圩堤的超短波應(yīng)急調(diào)度通信指揮網(wǎng)絡(luò)。2009年防汛衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)建設(shè)完成，與防汛計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)、視頻會(huì)議系統(tǒng)、超短波通信網(wǎng)緊密結(jié)合，提高了機(jī)動(dòng)應(yīng)急通信能力。

3 一體化管理系統(tǒng)

3.1 當(dāng)前系統(tǒng)主要問題

當(dāng)前水利信息化管理系統(tǒng)面臨的主要問題是管理體制不夠完善、信息資源缺乏有機(jī)整合和重復(fù)建設(shè)等問題。

3.1.1 管理體制不夠完善

管理體制不夠完善表現(xiàn)在管理流程不順、專職管理部門及經(jīng)費(fèi)缺乏。水利信息化涉及較多的水利部門，且各部門的職能不盡相同，影響信息化管理工作順利開展。江西省水利廳下轄水利部門大多數(shù)未設(shè)置專門信息化工作機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致信息化管理工作職責(zé)不清。部分部門雖成立了專職機(jī)構(gòu)，但缺少技術(shù)人員。多數(shù)信息化系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)缺乏固定經(jīng)費(fèi)支持，到時(shí)系統(tǒng)升級(jí)維護(hù)力度不夠。

3.1.2 信息資源缺乏有機(jī)整合

各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)需求不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)格式，無法實(shí)現(xiàn)資源的共享。江西省水利信息化項(xiàng)目大多是依靠水利部相關(guān)專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)劃與實(shí)施銜接不夠充分，項(xiàng)目建設(shè)存在各自為政的現(xiàn)象，信息資源分散，數(shù)字打架、信息孤島現(xiàn)象比較突出，影響信息資源的有效利用。另外，各水利業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件服務(wù)目標(biāo)單一，相應(yīng)數(shù)據(jù)庫與具體軟件結(jié)合緊密，缺乏交流與共享機(jī)制，局限性較大。

3.2 一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.2.1 一體化系統(tǒng)

水利信息一體化管理系統(tǒng)是在統(tǒng)一數(shù)據(jù)及支撐平臺(tái)上開發(fā)并應(yīng)用包含所有水利業(yè)務(wù)應(yīng)用功能的軟件系統(tǒng)，其依托計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信、3S集成、空間數(shù)據(jù)庫等技術(shù)管理江西省與水利相關(guān)的空間數(shù)據(jù)（包括基礎(chǔ)地理信息、水利工程信息等）、實(shí)時(shí)水情及雨情等信息。

應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)是水利數(shù)據(jù)中心支撐數(shù)據(jù)存取、處理與服務(wù)的共享軟件資源集合［8］。在此平臺(tái)上各類水利業(yè)務(wù)應(yīng)用處理功能可以通過服務(wù)、組裝、定制等方式來實(shí)現(xiàn)，并且可隨著應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)的技術(shù)更新而自動(dòng)更新，從而有效保障了多業(yè)務(wù)協(xié)同，保證所有水利業(yè)務(wù)應(yīng)用總是處于同一技術(shù)水平，提高了業(yè)務(wù)功能的可維護(hù)性，增強(qiáng)了業(yè)務(wù)應(yīng)用的安全性，簡化了系統(tǒng)管理。

圖3 一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.2.2 一體化系統(tǒng)建設(shè)主要措施

（1）基于已建水庫、河道信息采集站，將采集的數(shù)據(jù)接入一體化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)范入庫、存儲(chǔ)和管理，省、市、縣及各職能部分通過統(tǒng)一的入口進(jìn)行訪問。

（2）開發(fā)為信息展示、專題服務(wù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用提供服務(wù)支撐的公共服務(wù)平臺(tái)。

（3）通過省水利數(shù)據(jù)中心，整合和開發(fā)各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，為全省相關(guān)部門提供數(shù)據(jù)支持。

（4）開發(fā)統(tǒng)一用戶管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用戶的統(tǒng)一管理和認(rèn)證服務(wù)。

4 結(jié)語

提出江西省水利信息管理一體化系統(tǒng)構(gòu)想，依托計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信、3S集成、空間數(shù)據(jù)庫等技術(shù)整合江西地區(qū)與水利相關(guān)的相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)全省數(shù)據(jù)的共享化，也為全省水資源的統(tǒng)一規(guī)劃調(diào)度和水利工程的建設(shè)提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。

［1］吳敦銀，喻中文，王鳳.江西省水資源分布與旱災(zāi)發(fā)生規(guī)律初探［J］.江西水利科技，2005，31（1）：31-33.

［2］王順長，譚國良，李世勤.加強(qiáng)水利信息化推進(jìn)防汛現(xiàn)代化［J］.中國水利，2003（22）：77-78.

［3］劉漢宇.國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)［J］.中國水利，2005（14）：21-25.

［4］卿逸男.非汛期贛江流域水量優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)研究與應(yīng)用［D］.上海：東華大學(xué)，2013.

［5］李天碧.贛江數(shù)字航道構(gòu)建研究［D］.南京：河海大學(xué)，2004.

［6］楊濤，唐洪武，陳界仁，等.地理信息系統(tǒng)（GIS）在贛江航道整治工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［A］.第四屆亞太可持續(xù)發(fā)展交通與環(huán)境技術(shù)大會(huì)［C］.2005.

［7］徐衛(wèi)明.加快江西防汛抗旱指揮系統(tǒng)建設(shè)，推進(jìn)水利信息化發(fā)展［J］.江西水利科技，2005，31（1）：9-11.

［8］舒強(qiáng)，岳兆新，艾萍.廣東省水利業(yè)務(wù)一體化管理的思路與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)［J］.水利信息化，2014 （3）：6-8.

Water resources information management system review of Jiangxi Province

FENG Yan
（Water Resources Bureau of Linchuan，F(xiàn)uzhou 344100,China）

Analyzed and summarized the current flood and drought control lead system in Jiangxi province， mountain torrents disaster warning system，city and county level video systems，optimal flood dispatch system，and digital channel management system of water conservancy informatization management.System the above are based on water level， flow，and rainfall information.Restricted by management system， low rate of sharing data among information systems resources，therefore， new ideas integrated information management were put forward， which integrate various system resources and promote water resources information construction in Jiangxi province.

water conservancy information；management system；integration

TV512

B

1672-9900（2015）06-0092-03

2015-09-15

馮 燕（1977-），女（漢族），江西臨川人，工程師，主要從事防汛抗旱管理工作，（Tel）15979054636。