黃龍灘水庫調(diào)度會(huì)商系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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(1.中國水利水電科學(xué)研究院，北京　100038；2.北京中水科水電科技開發(fā)有限公司，北京　100038；3.湖北省黃龍灘水電廠，湖北 十堰　432005)

水庫調(diào)度是一種控制與運(yùn)用水庫的技術(shù)管理方法，需要運(yùn)用水庫的調(diào)蓄能力，按照來水、蓄水實(shí)況和水文預(yù)報(bào)成果，有計(jì)劃地對(duì)入庫徑流進(jìn)行蓄泄。在保證工程安全的前提下，根據(jù)水庫承擔(dān)任務(wù)的主次，按照綜合利用水資源的原則進(jìn)行調(diào)度，正確處理好興利用水與防洪安全之間的矛盾，最大限度地滿足國民經(jīng)濟(jì)各部門的需要[1]。隨著水利現(xiàn)代化程度的提高和水利信息化的發(fā)展，對(duì)防汛工作進(jìn)行快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、自動(dòng)、智能化處理，提高洪水預(yù)報(bào)調(diào)度的工作效率和準(zhǔn)確性，是提升防汛管理能力的關(guān)鍵，也是防汛信息化所面臨的重要課題。水庫調(diào)度會(huì)商是一個(gè)群體決策的過程，包括防洪和興利兩個(gè)方面，通過調(diào)度模擬及信息的掌握和分析，有效地發(fā)揮群體智能，尋找最優(yōu)的調(diào)度方案，是水庫調(diào)度工作中最重要的工作環(huán)節(jié)[2]。水庫調(diào)度會(huì)商系統(tǒng)利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)、通信、多媒體等技術(shù)，將與水庫調(diào)度相關(guān)的水情、雨情、工情、險(xiǎn)情和災(zāi)情等信息以及當(dāng)前調(diào)度形勢(shì)、方案和決策問題, 經(jīng)分類、加工、處理后，形象、直觀、全面地呈現(xiàn)在會(huì)商現(xiàn)場，提供參與會(huì)商者做出進(jìn)一步分析、決策的系統(tǒng)平臺(tái)，是決策者能夠快速做出正確、科學(xué)決策的有效工具[3]。

通過對(duì)黃龍灘水電廠水庫調(diào)度會(huì)商工作進(jìn)行需求分析，在現(xiàn)有水情水調(diào)自動(dòng)化、氣象衛(wèi)星云圖等系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了黃龍灘水庫調(diào)度會(huì)商系統(tǒng)，可快捷收集、編排各種水庫調(diào)度業(yè)務(wù)相關(guān)信息和知識(shí)，直觀呈現(xiàn)到會(huì)商現(xiàn)場，輔助水庫調(diào)度決策。

1　系統(tǒng)研發(fā)的必要性

1.1　黃龍灘水庫概況

黃龍灘水電廠位于鄂西北堵河下游，十堰市黃龍鎮(zhèn)以上4km的峽谷口處，水庫大壩控制流域面積11140km2，干流全長343km，占整個(gè)堵河流域面積的95%，壩址多年平均流量191m3/s。水庫校核洪水位(P=0.2%)251.7m以下總庫容為11.7億m3，設(shè)計(jì)洪水位248.2m，正常蓄水位247.0m，死水位222.0m，屬于季調(diào)節(jié)水庫。工程于1976年底完建竣工，是一個(gè)以發(fā)電為主，同時(shí)具有供水、航運(yùn)、發(fā)展?jié)O業(yè)等綜合效益的大型水利樞紐，主要建筑物有攔河壩、溢洪道、引水系統(tǒng)、地面廠房、開關(guān)站、升船機(jī)和供水系統(tǒng)等。

1.2　系統(tǒng)研發(fā)的必要性

黃龍灘水電廠為國家電網(wǎng)公司湖北省電力公司直屬的大型水力發(fā)電企業(yè)，現(xiàn)有裝機(jī)51萬kW。1980年6月因水庫流域發(fā)生50年一遇的洪水，主廠房被淹，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失[4]。電廠對(duì)水庫調(diào)度工作十分重視，現(xiàn)已經(jīng)建成了水情水調(diào)自動(dòng)化、機(jī)組及閘門監(jiān)控、工業(yè)電視監(jiān)控、氣象衛(wèi)星云圖等業(yè)務(wù)系統(tǒng)，可用于與水庫運(yùn)行有關(guān)的信息監(jiān)視、預(yù)報(bào)、調(diào)度和管理。但各系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，提供的信息資料相對(duì)比較分散，難以滿足水庫調(diào)度會(huì)商對(duì)相關(guān)信息“全精快”、動(dòng)態(tài)集成展示的實(shí)際需求，很有必要在現(xiàn)有水庫調(diào)度業(yè)務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開發(fā)一套水庫調(diào)度會(huì)商系統(tǒng)，用以快捷收集、整理、編排、展示和管理會(huì)商資料，并支持會(huì)商決策處理，滿足黃龍灘水庫調(diào)度會(huì)商工作的實(shí)際需求。

2　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1　系統(tǒng)研發(fā)主要目標(biāo)

為了節(jié)省投資，避免重復(fù)建設(shè)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)應(yīng)依托黃龍灘電廠現(xiàn)有水庫調(diào)度相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，緊密圍繞水庫調(diào)度會(huì)商工作的實(shí)際需求，建立會(huì)商的軟件及硬件環(huán)境，開發(fā)快捷收集、編排和直觀展示與水庫調(diào)度、運(yùn)行管理有關(guān)的各類氣象、水情、工情、預(yù)報(bào)成果、調(diào)度方案等功能，以便于會(huì)商人員迅速、全面掌握流域水雨情實(shí)況及其水庫調(diào)度計(jì)算分析成果，為水庫調(diào)度會(huì)商決策提供依據(jù)，并對(duì)會(huì)商資料和決策方案形成記錄，以便于存檔和有效管理。

2.2　系統(tǒng)研發(fā)總體要求

依據(jù)黃龍灘電廠對(duì)水庫調(diào)度會(huì)商系統(tǒng)的需求分析，針對(duì)系統(tǒng)研發(fā)提出總體要求如下：

a.在不影響現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的前提下，充分利用現(xiàn)有系統(tǒng)的成果，在數(shù)據(jù)接口上與本系統(tǒng)無縫集成，盡量不重復(fù)開發(fā)、采購，將建設(shè)成本控制到最低。

b.系統(tǒng)應(yīng)具有一定的先進(jìn)性、穩(wěn)定性、可靠性和可擴(kuò)充性，網(wǎng)絡(luò)配置安全、合理，滿足《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》要求。

c.系統(tǒng)軟件開發(fā)優(yōu)先采用B/S架構(gòu),數(shù)據(jù)運(yùn)算及存儲(chǔ)都在服務(wù)器端進(jìn)行，支持多用戶操作使用。

d.系統(tǒng)界面清晰友好、操作簡捷，雨、水情及工情的信息表達(dá)多樣化，包括圖形、報(bào)表和文本，可任意編排，力求會(huì)商演示時(shí)條理清晰，重點(diǎn)突出，一目了然。

3　系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部署

《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》中明確要求發(fā)電企業(yè)內(nèi)部基于計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)劃分為生產(chǎn)控制大區(qū)和管理信息大區(qū)。生產(chǎn)控制大區(qū)可以分為控制區(qū)(安全Ⅰ區(qū))和非控制區(qū)(安全Ⅱ區(qū))，管理信息大區(qū)內(nèi)部在不影響生產(chǎn)控制大區(qū)安全的前提下，可以根據(jù)企業(yè)不同安全要求劃分安全區(qū)。黃龍灘水電廠已經(jīng)建成的機(jī)組及閘門監(jiān)控系統(tǒng)部署在安全Ⅰ區(qū)；水情水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)主要部署在安全Ⅱ區(qū)，其中WEB服務(wù)器部署在Ⅲ區(qū)；氣象衛(wèi)星云圖、廠MIS等系統(tǒng)部署在Ⅲ區(qū)?？紤]到系統(tǒng)軟件開發(fā)采用B/S架構(gòu)，需要支持多用戶操作使用，本次設(shè)計(jì)將水庫調(diào)度會(huì)商系統(tǒng)也部署在Ⅲ區(qū)，并配置了會(huì)商專用工作站及LED大屏幕，系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　黃龍灘水情水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)+會(huì)商系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

4　系統(tǒng)軟件平臺(tái)

系統(tǒng)的運(yùn)行基于Windows平臺(tái),與現(xiàn)有水情水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)共用Web服務(wù)器，選擇Internet/Intranet的B/S方式解決方案,便于多用戶使用。主要系統(tǒng)軟件及版本如下：

a.數(shù)據(jù)庫管理軟件：利用現(xiàn)有Web服務(wù)器所配備的數(shù)據(jù)庫軟件Microsoft SQL-SERVER。

b.網(wǎng)站發(fā)布軟件：Internet Information Services(IIS)8.5。

前端開發(fā)語言采用ASP.NET C#，搭配JavaScript處理實(shí)時(shí)響應(yīng)操作。網(wǎng)頁設(shè)計(jì)需符合HTML/HTML5的網(wǎng)頁設(shè)計(jì)規(guī)范，同時(shí)兼容市面上主流的瀏覽器，如IE、Firefox、Chrome等。后臺(tái)系統(tǒng)支持軟件開發(fā)采用IIS作為服務(wù)支撐，計(jì)劃任務(wù)處理模塊采用WCF服務(wù)寄宿于IIS或者Windows Service方式。

5　系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

5.1　系統(tǒng)軟件功能總體要求

該系統(tǒng)軟件功能要求滿足水調(diào)值班員針對(duì)某一會(huì)商議題進(jìn)行材料收集、整理、編排，并在水調(diào)會(huì)商時(shí)進(jìn)行演示匯報(bào)，總體要求如下：

a.具備用戶控制及管理功能，只有授權(quán)用戶才能登錄。

b.具備建立會(huì)商模板的功能，會(huì)商資料及次序能夠自定義配置。

c.具備順序或交互顯示相關(guān)會(huì)商資料的功能。

d.具備對(duì)會(huì)議信息和相關(guān)會(huì)商材料進(jìn)行管理的功能。

e.具備會(huì)商服務(wù)日志及其查詢管理功能。

5.2　用戶控制方案

系統(tǒng)用戶分三類，各類用戶操作權(quán)限如下：

a.普通用戶：只提供會(huì)商文件查詢及演示功能菜單。

b.管理員：除了具備查詢及演示功能以外，還具備會(huì)商文件編制、會(huì)商文件及模板管理、系統(tǒng)配置等功能。

c.超級(jí)管理員：比管理員多一個(gè)用戶管理功能，在頁面上可以添加、刪除用戶，修改用戶密碼和用戶類別等功能。

5.3　系統(tǒng)主要功能架構(gòu)及數(shù)據(jù)流程

系統(tǒng)數(shù)據(jù)源為黃龍灘電廠現(xiàn)有水情水調(diào)自動(dòng)化、氣象衛(wèi)星云圖、電廠MIS等系統(tǒng)，流域雨、水情、工情信息以及預(yù)報(bào)結(jié)果、調(diào)度方案、方案評(píng)估等都來自于這些業(yè)務(wù)系統(tǒng)。用戶在籌備某一議題的會(huì)商時(shí)，首先運(yùn)用會(huì)商素材收集功能將會(huì)商所需的基本資料存儲(chǔ)到集成信息數(shù)據(jù)庫，然后運(yùn)用會(huì)商文件編制功能建立、編排該議題的會(huì)商文件，再保存到會(huì)商文件及模板數(shù)據(jù)庫，供會(huì)商時(shí)匯報(bào)演示以及各級(jí)用戶查詢、管理。系統(tǒng)主要功能架構(gòu)及數(shù)據(jù)流程如圖2所示。

圖2　系統(tǒng)主要功能架構(gòu)及數(shù)據(jù)流程

5.4　會(huì)商素材收集功能

系統(tǒng)的素材收集功能主要依賴黃龍灘電廠現(xiàn)有的水庫調(diào)度業(yè)務(wù)系統(tǒng)，其中有些輸出界面即可為調(diào)度會(huì)商提供直觀的展示素材，獲取途徑有2種方案：

a.修改現(xiàn)有系統(tǒng)的軟件的源代碼，針對(duì)顯示界面增加保存功能，將界面圖形直接(處于安全Ⅱ區(qū)的系統(tǒng)需通過物理隔離設(shè)備)保存到系統(tǒng)集成信息數(shù)據(jù)庫。

b.利用屏幕拷貝或?qū)I(yè)界面抓取軟件集成開發(fā)專用工具，截取所需的界面圖形，再保存到集成信息數(shù)據(jù)庫。

為了確保不影響現(xiàn)有系統(tǒng)的正常運(yùn)行，該設(shè)計(jì)選擇方案2，即使現(xiàn)有系統(tǒng)軟件沒有源代碼也可實(shí)施，還適用于網(wǎng)頁中相關(guān)素材的獲取。該功能開發(fā)集成了第三方工具snapshot,實(shí)現(xiàn)用鼠標(biāo)拖動(dòng)選擇屏幕顯示區(qū)域自動(dòng)截圖到粘貼板中，再讀取最新加入粘貼板的圖形數(shù)據(jù)存入集成信息數(shù)據(jù)庫。

5.5　會(huì)商文件編制功能

會(huì)商文件編制功能主要由會(huì)商方案建立、會(huì)商文件編制、會(huì)商頁面編輯及會(huì)商文件保存等操作功能組成。

a.會(huì)商方案建立：通過彈出窗口界面輸入會(huì)商時(shí)間、會(huì)商地點(diǎn)、參加人員、會(huì)商議題及初步的會(huì)商紀(jì)要等，設(shè)計(jì)界面見圖3，并且也可在會(huì)商過程中通過“增加”“編輯”“刪除”功能進(jìn)一步完善。

圖3　會(huì)商方案建立窗口界面

b.會(huì)商文件編制：各類會(huì)商議題及其頁面可作為模板保存在數(shù)據(jù)庫中，會(huì)商文件編制時(shí)用戶可通過加載相應(yīng)類型的會(huì)商模板，界面上可顯示會(huì)商概要及所有頁面列表，頁面配置的“上移”“下移”“增加”“刪除”“編輯”等功能即可快捷建立并編制新的會(huì)商文件，設(shè)計(jì)界面見圖4。

圖4　會(huì)商文件制作界面

c.會(huì)商頁面編輯：功能開發(fā)采用所見即所得富文本W(wǎng)EB編輯器UEditor開源插件，提供頁面編輯工具欄，支持復(fù)制、粘貼功能，頁面可插入圖形、表格和文字，方便快捷排版、編輯，并可運(yùn)用頁面預(yù)覽功能進(jìn)行交互調(diào)整、修改，設(shè)計(jì)界面見圖5。

d.會(huì)商文件保存：執(zhí)行該功能時(shí)會(huì)彈出保存發(fā)布對(duì)話框，可輸入發(fā)布時(shí)間、會(huì)商類型、發(fā)布單位、批準(zhǔn)人、審核人、編制人等會(huì)商文件屬性信息，將編制的會(huì)商文件保存發(fā)布到會(huì)商文件及模板數(shù)據(jù)庫，供會(huì)商、查詢、瀏覽、管理使用。

e.會(huì)商模板：水庫調(diào)度會(huì)商分為常規(guī)會(huì)商與應(yīng)急會(huì)商2大類，常規(guī)會(huì)商用于日常定期會(huì)商，包括日、周、旬、月、汛期等各時(shí)段確定調(diào)度計(jì)劃；應(yīng)急會(huì)商用于突發(fā)事件，如:流域突降大雨、水庫或河道水位暴漲、河提塌方、河流突發(fā)污染、急需調(diào)整調(diào)度方案等。為方便會(huì)商文件編制工作，可預(yù)先利用會(huì)商文件編制功能建立各類議題的會(huì)商模板，會(huì)商文件編制時(shí)用戶只需直接填充各頁面新的匯報(bào)資料即可完成會(huì)商文件編制工作。

5.6　會(huì)商文件演示功能

用戶通過加載所選議題的會(huì)商文件，采用會(huì)商演示工具欄，控制會(huì)商演示過程，類似于PPT的幻燈片播放，演示主要功能設(shè)計(jì)如下：

a.會(huì)商演示提供會(huì)商文件自動(dòng)播放與手動(dòng)播放功能，自動(dòng)播放時(shí)各頁面停留時(shí)間可以設(shè)置。

b.提供會(huì)商演示工具欄，配有前后翻頁、播放及暫停、選擇頁面、全屏顯示等功能,通過簡單的鍵盤、鼠標(biāo)操作對(duì)演示過程進(jìn)行控制。

c.提供輔助演示小工具，畫筆及清除功能，會(huì)商演示時(shí)可以在頁面上進(jìn)行勾畫標(biāo)注。

5.7　會(huì)商資料管理功能

每一次水調(diào)會(huì)商結(jié)束后，都需要對(duì)討論、決策過程中產(chǎn)生的調(diào)度實(shí)施方案、會(huì)商紀(jì)要等重要成果資料進(jìn)行整理和存檔。為了對(duì)會(huì)商資料進(jìn)行有效管理，系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能如下：

a.管理員用戶可對(duì)會(huì)商記錄進(jìn)行后期維護(hù)，提供編輯會(huì)商紀(jì)要及其存檔的功能。

b.管理員用戶可對(duì)所有的會(huì)商文件以及會(huì)商形成的檔案記錄進(jìn)行管理和維護(hù)，提供增加、刪除、修改、查詢等功能。

c.普通用戶可以選擇會(huì)商議題、會(huì)商時(shí)間、發(fā)布時(shí)間、會(huì)商類型、發(fā)布單位、批準(zhǔn)人、審核人、編制人等查詢條件，對(duì)全部會(huì)商文件及其檔案記錄進(jìn)行篩選查詢。

6　結(jié)　語

黃龍灘水庫調(diào)度會(huì)商系統(tǒng)依托現(xiàn)有水情水調(diào)自動(dòng)化、氣象衛(wèi)星云圖及廠MIS系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與開發(fā)，基于B/S架構(gòu)，以較小的投資實(shí)現(xiàn)了會(huì)商素材收集、會(huì)商文件編制、會(huì)商文件演示、會(huì)商文件及其成果資料管理等功能，可將分散的各類氣象、水情、工情、災(zāi)情等信息資源快捷收集、整理編排形成會(huì)商文件，用于水庫調(diào)度會(huì)商時(shí)集中匯報(bào)演示，并可對(duì)會(huì)商文件及其會(huì)商成果形成檔案記錄，進(jìn)行有效管理。系統(tǒng)在黃龍灘水電廠投入試運(yùn)行以后，明顯提高了水庫調(diào)度會(huì)商工作效率，取得了較好的實(shí)際應(yīng)用效果。期望用戶在使用過程中建立水調(diào)會(huì)商制度，根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)一步提出改進(jìn)建議。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)為水電廠及水庫管理部門建設(shè)水庫調(diào)度會(huì)商系統(tǒng)提供了新的現(xiàn)實(shí)思路和技術(shù)手段。

[1]陳崇德,陳天鷹,劉明忠,等.漳河水庫洪水調(diào)度會(huì)商制度的實(shí)踐[J].水利建設(shè)與管理,2003(5):71-72,74.

[2]趙杰，汪妮，解建倉，等.防汛會(huì)商決策服務(wù)研究及應(yīng)用[J].水利信息化，2011(5):31-36.

[3]周惠成，何斌，梁國華.防汛會(huì)商系統(tǒng)集成化管理研究及應(yīng)用[J].水科學(xué)進(jìn)展，2006(2):283-287.

[4]高亮.對(duì)黃龍灘電廠“水淹廠房”分析及處置的探討[J].科技風(fēng)，2014(8)：244-245.