黃河防洪調(diào)度綜合決策會(huì)商支持系統(tǒng)建設(shè)

丁 斌，姚保順，杜 文

(黃河水利委員會(huì)信息中心，河南 鄭州 450003)

黃河防洪調(diào)度綜合決策會(huì)商支持系統(tǒng)建設(shè)

丁 斌，姚保順，杜 文

(黃河水利委員會(huì)信息中心，河南 鄭州 450003)

將已建防洪業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)和其他相關(guān)數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源，采用科學(xué)的數(shù)據(jù)組織處理方法，圍繞黃河防洪調(diào)度綜合決策會(huì)商支持系統(tǒng)會(huì)商主題定制出滿(mǎn)足防汛會(huì)商需要的豐富信息，最終將各類(lèi)防汛信息和相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的計(jì)算成果以形象直觀的形式展現(xiàn)給會(huì)商決策者，輔助領(lǐng)導(dǎo)和專(zhuān)家進(jìn)行判斷。該系統(tǒng)已應(yīng)用于防洪、防凌、調(diào)水、調(diào)沙及水資源調(diào)度管理工作中，發(fā)揮了重要作用。

防洪調(diào)度；決策支持；會(huì)商；元數(shù)據(jù)；黃河

按照“數(shù)字黃河”工程的總體規(guī)劃，經(jīng)過(guò)近十幾年的建設(shè)，黃河防汛主要已經(jīng)建設(shè)有：黃河下游工情險(xiǎn)情會(huì)商系統(tǒng)、黃河水庫(kù)調(diào)度信息平臺(tái)、中尺度暴雨數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)、黃河洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)、黃河水情信息查詢(xún)及會(huì)商系統(tǒng)等十幾個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。上述系統(tǒng)在歷年防汛防凌工作中發(fā)揮了重要作用，但是已建防汛應(yīng)用系統(tǒng)相對(duì)分散和獨(dú)立，沒(méi)有形成一個(gè)集成的“數(shù)字防汛”應(yīng)用系統(tǒng)。在黃河防總會(huì)商過(guò)程中，各類(lèi)防汛信息主要是通過(guò)多媒體形式以人工方式進(jìn)行匯總和匯報(bào)，缺乏一個(gè)先進(jìn)實(shí)用的會(huì)商決策平臺(tái)，將各類(lèi)防汛信息以形象直觀的形式展現(xiàn)給會(huì)商決策者[1]。

防洪調(diào)度綜合決策會(huì)商支持系統(tǒng)是在現(xiàn)有已建信息化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，充分利用三維地理信息系統(tǒng)集成已有水情、雨情、治理工程、防洪預(yù)案、工情險(xiǎn)情、防汛料物、防汛隊(duì)伍、防汛組織體系、防汛部署、數(shù)值暴雨預(yù)報(bào)、洪水預(yù)報(bào)、洪水調(diào)度、黃河下游二維水沙數(shù)學(xué)模型等信息[2-3]，按照防洪決策會(huì)商的需求進(jìn)行組織加工處理，形象直觀地匯報(bào)給防洪決策者，讓決策者快速了解會(huì)商主題事件發(fā)生的前因后果。充分利用三維地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)等信息技術(shù)手段，特別是重點(diǎn)防洪區(qū)域要利用高精度空間地理信息手段，輔助防洪調(diào)度會(huì)商分析，滿(mǎn)足決策者對(duì)防汛信息時(shí)間、空間變化的了解，進(jìn)一步提高制定防洪決策方案的科學(xué)性。

1 會(huì)商業(yè)務(wù)流程

一般來(lái)講，會(huì)商通常由召集單位(黃河防總辦)下發(fā)會(huì)商會(huì)議(或者視頻會(huì)議)通知，參加會(huì)議的單位根據(jù)日程安排分別做好會(huì)商主題匯報(bào)準(zhǔn)備，在群體會(huì)商過(guò)程中，領(lǐng)導(dǎo)和專(zhuān)家們對(duì)會(huì)商主題形勢(shì)展開(kāi)廣泛的分析討論，確定出決策方案，并下達(dá)決策方案實(shí)施，即會(huì)商是通過(guò)會(huì)議的形式，由領(lǐng)導(dǎo)和專(zhuān)家研究解決主題可行方案，并選擇滿(mǎn)意方案的一個(gè)過(guò)程。會(huì)商決策支持系統(tǒng)是為領(lǐng)導(dǎo)和專(zhuān)家會(huì)商提供一種支持工具。會(huì)商業(yè)務(wù)流程[4]主要包括：①會(huì)商日程安排。黃河防總辦下發(fā)會(huì)商會(huì)議通知，對(duì)主題會(huì)商會(huì)議日程做出具體安排；②會(huì)前文件準(zhǔn)備。參加會(huì)商的人員，針對(duì)會(huì)商主題做好相關(guān)匯報(bào)材料；③會(huì)商人員登錄。對(duì)參與會(huì)商的人員姓名、工作職責(zé)、在會(huì)商過(guò)程中發(fā)表的意見(jiàn)以及決策作用進(jìn)行備案；④會(huì)商主題形勢(shì)分析。會(huì)商主題主要包括防洪調(diào)度會(huì)商、工程重大險(xiǎn)情會(huì)商、下游灘區(qū)淹沒(méi)會(huì)商、東平湖調(diào)度方案會(huì)商、沁河及大汶河超標(biāo)準(zhǔn)洪水會(huì)商、調(diào)水調(diào)沙會(huì)商、潼關(guān)高程會(huì)商等。針對(duì)上述主題，各相關(guān)部門(mén)分別匯報(bào)，并進(jìn)行當(dāng)前形勢(shì)分析。會(huì)商可以是本地會(huì)商，也可以是異地會(huì)商；⑤確定決策方案。當(dāng)已有方案滿(mǎn)足決策方案確定要求時(shí)，則確定輸出決策方案；當(dāng)已有方案不滿(mǎn)足決策要求時(shí)，根據(jù)會(huì)商結(jié)果編制新方案；⑥決策方案實(shí)施。下達(dá)防洪調(diào)度方案、工程搶護(hù)措施、防洪形勢(shì)警報(bào)、進(jìn)行人員疏散轉(zhuǎn)移安排、物資調(diào)運(yùn)、發(fā)布調(diào)度命令和實(shí)施信息反饋等。

2 總體設(shè)計(jì)

2.1 總體方案

本系統(tǒng)是輔助領(lǐng)導(dǎo)決策的信息支持系統(tǒng)，決策機(jī)制是防汛首長(zhǎng)負(fù)責(zé)制。采用服務(wù)組件的開(kāi)發(fā)理念，所有和計(jì)算有關(guān)的項(xiàng)目都不直接在現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算，本系統(tǒng)直接調(diào)用各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的分析計(jì)算成果，并對(duì)其進(jìn)行高度可視化展示，由領(lǐng)導(dǎo)和專(zhuān)家來(lái)甄別方案的合理性，方便領(lǐng)導(dǎo)決策。

根據(jù)功能需求分析、技術(shù)成熟度分析、易用性分析和長(zhǎng)期運(yùn)行維護(hù)成本分析，防洪調(diào)度綜合決策會(huì)商支持系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)方式上采用客戶(hù)端、服務(wù)器端方式較為合理，功能結(jié)構(gòu)按照應(yīng)用系統(tǒng)、應(yīng)用支持平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)3層架構(gòu)來(lái)劃分。

系統(tǒng)總體方案提供包括會(huì)商綜合匯報(bào)、會(huì)商方案分析、會(huì)商過(guò)程管理和會(huì)商結(jié)果管理等，同時(shí)將工情險(xiǎn)情系統(tǒng)擴(kuò)展和黃河流域概要信息演示等功能納入建設(shè)范圍，主要用于重要主題會(huì)商和例會(huì)性質(zhì)會(huì)商。在會(huì)商過(guò)程中，需要會(huì)商硬件環(huán)境或者異地會(huì)商等系統(tǒng)的支持。

2.2 體系結(jié)構(gòu)

采用B/S體系結(jié)構(gòu)，在面向大量用戶(hù)時(shí)系統(tǒng)的安裝、維護(hù)與運(yùn)行更為方便，尤其使系統(tǒng)的操作與集成變得簡(jiǎn)單[5]，其體系結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。其中，瀏覽器是系統(tǒng)的前端，負(fù)責(zé)顯示會(huì)商所需的信息、發(fā)出各種請(qǐng)求，是系統(tǒng)的人機(jī)交互界面；Web服務(wù)器是所有Web應(yīng)用的核心，接收和處理從客戶(hù)端發(fā)送過(guò)來(lái)的請(qǐng)求，并將結(jié)果以一定的格式傳輸給客戶(hù)端；應(yīng)用支撐平臺(tái)中的應(yīng)用服務(wù)器集中了大量的系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯，它借助于Web服務(wù)器與客戶(hù)端通信，處理客戶(hù)端的服務(wù)請(qǐng)求[6-7]；數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器集中存放大量的多種類(lèi)型和異構(gòu)數(shù)據(jù)，信息集中存儲(chǔ)和處理，能夠及時(shí)為用戶(hù)提供服務(wù)。

3 系統(tǒng)功能

防洪調(diào)度綜合決策會(huì)商支持系統(tǒng)包括會(huì)商綜合匯報(bào)子系統(tǒng)、方案分析子系統(tǒng)、會(huì)商過(guò)程管理和會(huì)商結(jié)果管理子系統(tǒng)[8-9]、工情險(xiǎn)情系統(tǒng)擴(kuò)展、黃河流域概要信息演示子系統(tǒng)。

a. 會(huì)商綜合匯報(bào)子系統(tǒng)。編制會(huì)商信息組織處理程序和主題會(huì)商模板定制程序，實(shí)現(xiàn)會(huì)商信息快速組織匯集和匯報(bào)內(nèi)容模板化定制顯示等功能。

會(huì)商信息組織處理程序的建設(shè)任務(wù)是重點(diǎn)匯集已有防汛系統(tǒng)中的水雨沙情信息、水庫(kù)調(diào)度信息、下游災(zāi)情預(yù)測(cè)信息、防汛搶險(xiǎn)信息、工情信息、東平湖分滯洪運(yùn)用信息、流域應(yīng)急突發(fā)事件信息，并將其導(dǎo)入綜合會(huì)商數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)綜合會(huì)商數(shù)據(jù)庫(kù)中的會(huì)商信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后寫(xiě)入會(huì)商模板庫(kù)。主題會(huì)商模板定制程序主要實(shí)現(xiàn)降水實(shí)況節(jié)點(diǎn)、水情實(shí)況節(jié)點(diǎn)、水雨情展望節(jié)點(diǎn)、汛情實(shí)況節(jié)點(diǎn)、抗洪搶險(xiǎn)實(shí)況節(jié)點(diǎn)、中央防汛經(jīng)費(fèi)使用管理節(jié)點(diǎn)、出險(xiǎn)原因分析節(jié)點(diǎn)、急需解決的問(wèn)題節(jié)點(diǎn)等信息的定制顯示。進(jìn)而編制信息服務(wù)組件，供會(huì)商匯報(bào)系統(tǒng)直接調(diào)用。

圖1 會(huì)商支持系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

b. 會(huì)商方案分析子系統(tǒng)。以三維地理信息系統(tǒng)為依托，實(shí)現(xiàn)典型河道地區(qū)的高清晰度遙感影像信息與矢量地圖疊加顯示。實(shí)現(xiàn)三維地圖靈活操作、空間位置服務(wù)和信息查詢(xún)[10]，三維輔助空間分析、方案分析、水庫(kù)樞紐調(diào)度運(yùn)行(包括大壩工程的三維建模)、典型河道洪水淹沒(méi)范圍仿真、指揮調(diào)度標(biāo)繪、洪水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和可視化表達(dá)等模塊功能，滿(mǎn)足黃委防洪調(diào)度會(huì)商分析的需要。

c. 會(huì)商過(guò)程管理和會(huì)商結(jié)果管理子系統(tǒng)。會(huì)商過(guò)程管理包括會(huì)議流程管理和議題管理等模塊。會(huì)商結(jié)果管理是對(duì)會(huì)商過(guò)程產(chǎn)生會(huì)商程序性文檔和技術(shù)性文檔進(jìn)行管理[11]。

d. 工情險(xiǎn)情系統(tǒng)擴(kuò)展。主要是將黃河下游工情險(xiǎn)情會(huì)商系統(tǒng)上延至小北干流河段，實(shí)現(xiàn)涵蓋更大范圍的水文信息、工情險(xiǎn)情信息、災(zāi)情信息、防汛部署的統(tǒng)一管理。

e. 黃河流域概要信息演示子系統(tǒng)。主要包括黃河干流樞紐工程、堤防、河道工程、管理機(jī)構(gòu)、黃河防洪工程特點(diǎn)、工程分布、水文氣象、工程地質(zhì)、交通情況和人文地理信息等的演示。相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)代理主要包括水情信息查詢(xún)系統(tǒng)和黃河下游工情險(xiǎn)情會(huì)商系統(tǒng)等有關(guān)系統(tǒng)的鏈接[12]。

4 關(guān)鍵技術(shù)

4.1 技術(shù)路線(xiàn)

匯報(bào)過(guò)程的技術(shù)路線(xiàn)是：首先，根據(jù)會(huì)商主題，利用數(shù)據(jù)庫(kù)和服務(wù)組件等技術(shù)，編制后臺(tái)處理程序匯集已建防汛應(yīng)用系統(tǒng)的會(huì)商數(shù)據(jù)(包括分析結(jié)果)，按照規(guī)則將用于會(huì)商的基本數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)到綜合會(huì)商數(shù)據(jù)庫(kù)中，這是會(huì)商信息的主要來(lái)源。其次，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)處理形成用于主題會(huì)商的節(jié)點(diǎn)類(lèi)信息，并考慮會(huì)商層次級(jí)別和會(huì)商主題，調(diào)整會(huì)商模板庫(kù)中修改定制會(huì)商內(nèi)容的詳略，滿(mǎn)意后存儲(chǔ)到模板庫(kù)中，這是一個(gè)交互過(guò)程。最后，利用會(huì)商服務(wù)組件功能提取模板庫(kù)中已定制好的會(huì)商信息直接供匯報(bào)系統(tǒng)調(diào)用。

會(huì)商方案分析的技術(shù)路線(xiàn)是：采用當(dāng)今業(yè)界主流的三維地理信息Skyline軟件為主要會(huì)商分析平臺(tái)，由3個(gè)相互獨(dú)立的模塊構(gòu)成：terra builder、terra explorer pro和terra gate，通過(guò)這3個(gè)模塊可以把不同的地理信息數(shù)據(jù)整合，并把它們迅速的分發(fā)給各個(gè)用戶(hù)[13]。在會(huì)商過(guò)程中，采用人機(jī)交互方式，各位專(zhuān)家能隨時(shí)調(diào)閱和主題會(huì)商相關(guān)的信息。譬如：會(huì)商主題涉及的區(qū)域范圍、位置、災(zāi)害程度和評(píng)估結(jié)果、周?chē)Y源、現(xiàn)場(chǎng)指揮情況等。在整個(gè)交互過(guò)程中需要數(shù)據(jù)庫(kù)支持。其技術(shù)路線(xiàn)概要見(jiàn)圖2。

圖2 會(huì)商方案分析技術(shù)路線(xiàn)概要

4.2 會(huì)商元數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

系統(tǒng)模塊元數(shù)據(jù)是關(guān)于系統(tǒng)內(nèi)部廣義模塊的描述信息，是系統(tǒng)功能管理、新模塊設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)；用戶(hù)通過(guò)對(duì)該類(lèi)元數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，可以快速瀏覽和查找相關(guān)的系統(tǒng)功能模塊，了解其功能、運(yùn)行條件等相關(guān)信息，以便于用戶(hù)對(duì)其進(jìn)行有效的利用。通常情況下是找出對(duì)當(dāng)前防洪決策最有效的支持信息的相關(guān)模塊，并實(shí)現(xiàn)各模塊的快速調(diào)用和合理組織，從而實(shí)現(xiàn)防汛會(huì)商信息的匯集。

一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)系統(tǒng)模塊開(kāi)發(fā)完成后，應(yīng)將其元數(shù)據(jù)信息錄入到相應(yīng)的元數(shù)據(jù)庫(kù)中以便利用。就系統(tǒng)模塊元數(shù)據(jù)庫(kù)(匯集信息元數(shù)據(jù)庫(kù))在實(shí)際防汛會(huì)商中應(yīng)用來(lái)說(shuō)，根據(jù)系統(tǒng)模塊元數(shù)據(jù)中定義的標(biāo)識(shí)信息，主要存儲(chǔ)信息的編碼、名稱(chēng)、類(lèi)型、來(lái)源、關(guān)鍵詞、信息路徑、信息描述等內(nèi)容，而不存儲(chǔ)實(shí)際的數(shù)據(jù)或內(nèi)容[14]。

會(huì)商綜合數(shù)據(jù)庫(kù)信息內(nèi)容主要包括水雨沙情信息、水庫(kù)調(diào)度成果信息、下游災(zāi)情預(yù)測(cè)成果信息、下游河勢(shì)工情預(yù)測(cè)成果信息、防汛搶險(xiǎn)信息、工情信息、東平湖分滯洪運(yùn)用信息、流域應(yīng)急突發(fā)事件信息。

4.3 會(huì)商中間件的開(kāi)發(fā)

應(yīng)用支撐平臺(tái)是會(huì)商支持系統(tǒng)的核心，是支撐應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施，也是信息及資源共享的平臺(tái)。信息平臺(tái)研發(fā)的會(huì)商中間件功能可隨時(shí)注冊(cè)到支撐平臺(tái)，形成了可供復(fù)用的軟件資源，最大限度地減少了軟件的重復(fù)開(kāi)發(fā)。利用支撐平臺(tái)提供的動(dòng)態(tài)服務(wù)組合機(jī)制與技術(shù)手段，形成的信息資源可按需自適應(yīng)組合，達(dá)到在不同系統(tǒng)之間調(diào)用的信息共享，滿(mǎn)足工情險(xiǎn)情、水庫(kù)調(diào)度中尺度暴雨數(shù)值預(yù)報(bào)、洪水預(yù)報(bào)等的跨系統(tǒng)需求。研發(fā)的會(huì)商中間件組件，為系統(tǒng)的統(tǒng)一開(kāi)發(fā)和穩(wěn)定運(yùn)行提供了先進(jìn)可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。本系統(tǒng)共研發(fā)了18個(gè)中間件組件，并部署到相應(yīng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)器中。

4.4 會(huì)商模板構(gòu)建

a. 信息來(lái)源。主要來(lái)源于綜合會(huì)商數(shù)據(jù)庫(kù)。防汛會(huì)商收集的信息按組織方式可以分為網(wǎng)頁(yè)、文檔、圖形、視頻、數(shù)據(jù)等多種形式，正是由于信息表現(xiàn)形式的多樣性、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的異樣性，給系統(tǒng)的集成化管理帶來(lái)一定的難度。為了克服上述困難，選取簡(jiǎn)單集成，將網(wǎng)頁(yè)節(jié)點(diǎn)元素形式作為信息組織的統(tǒng)一方式。若信息已是網(wǎng)頁(yè)方式表現(xiàn)，則只須對(duì)信息歸檔、分類(lèi)，然后存儲(chǔ)到集成數(shù)據(jù)庫(kù)中；如果信息是以非網(wǎng)頁(yè)方式表現(xiàn)，則需要對(duì)存入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的原有信息進(jìn)行加工處理后創(chuàng)建成網(wǎng)頁(yè)節(jié)點(diǎn)形式，然后開(kāi)始?xì)w檔、分類(lèi)、存儲(chǔ)等操作[15]。

b. 模板庫(kù)信息內(nèi)容。模板庫(kù)會(huì)商節(jié)點(diǎn)內(nèi)容主要包括降水實(shí)況節(jié)點(diǎn)、水情實(shí)況節(jié)點(diǎn)、水雨情展望節(jié)點(diǎn)、汛情實(shí)況節(jié)點(diǎn)、抗洪搶險(xiǎn)實(shí)況節(jié)點(diǎn)、中央防汛經(jīng)費(fèi)使用管理節(jié)點(diǎn)、出險(xiǎn)原因分析節(jié)點(diǎn)、急需解決的問(wèn)題節(jié)點(diǎn)等。

5 結(jié) 語(yǔ)

黃河防洪調(diào)度綜合決策會(huì)商支持系統(tǒng)已應(yīng)用于防洪、防凌、利用桃汛優(yōu)化洪水沖刷降低潼關(guān)高程試驗(yàn)、調(diào)水調(diào)沙及水資源調(diào)度管理工作中并發(fā)揮了重要作用，在新疆塔里木河水量調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)、陜西省“數(shù)字渭河”建設(shè)規(guī)劃中也得到應(yīng)用，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著，應(yīng)用前景廣闊。

[1]黃河水利委員會(huì)信息中心.《黃河防洪調(diào)度綜合決策會(huì)商支持系統(tǒng)》初步設(shè)計(jì)[R].鄭州：黃河水利委員會(huì)信息中心，2009.

[2]孫燕,劉仲剛,于彥博.基于風(fēng)險(xiǎn)可控行蓄洪區(qū)運(yùn)用決策支持系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)[J].水利經(jīng)濟(jì),2016,34(5):64-68.(SUN Yan,LIU Zhonggang,YU Yanbo.Development and design of decision support system of flood detention zones based on controllable risk control[J].Journal of Economic of Water Resource,2016,34(5):64-68.(in Chinese))

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ConstructionofcomprehensivedecisionandconsultationsupportsystemforfloodcontroloperationinYellowRiver

DINGBin，YAOBaoshun，DUWen

(InformationCenterofYellowRiverConservancyCommission,Zhengzhou450003,China)

The comprehensive decision and consultation support system for flood control operation in the Yellow River (hereinafter referred to as the system) used the existing flood control operation application system and other relevant data as data sources. By adopting scientific data organizing and processing methods, and focusing on the consultation theme, the system made out the abundant information that met the needs of flood control consultation. Finally, the calculation results of various flood control information and related application systems were presented to the decision makers in an intuitive and visual form, assisting leaders and experts to judge. The system has been applied in flood control, ice prevention, water transfer, sediment and water resources management work, playing an important role now.

flood control operation; decision support; consultation; metadata; Yellow River

10.3880/j.issn.1004-6933.2017.06.08

丁斌(1980—)，男，高級(jí)工程師，碩士，主要從事水利信息化的管理和設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作。E-mail：dingbin@yrcc.gov.cn

TV877; TP302

A

1004-6933(2017)06-0055-05

2016-12-30 編輯：王 芳)