水利工程建設(shè)中水利防汛信息技術(shù)的應(yīng)用

王 靜

（河北省南運(yùn)河河務(wù)管理處，河北 滄州 061000）

水利工程是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其防汛工作的有效性決定了工程的最終成敗。因此，要利用現(xiàn)代化技術(shù)構(gòu)建出一個(gè)完整的防汛信息系統(tǒng)，將水利防汛工作貫穿到每一個(gè)環(huán)節(jié)中，并利用科學(xué)合理的防汛手段，形成一個(gè)管理有序、監(jiān)控有力和程序透明的規(guī)范化防汛平臺(tái)，最終達(dá)到水利工程建設(shè)全過程監(jiān)理、提升防汛效果的目的。

1 水利工程防汛信息化的內(nèi)涵與重要性

隨著現(xiàn)代社會(huì)的信息化建設(shè)日趨完善，人們對(duì)信息化技術(shù)的依賴度也越來越高，水利工程是國(guó)家發(fā)展中的重要行業(yè)，其防汛工作對(duì)信息化的需求相當(dāng)之大。雖然我國(guó)當(dāng)下水利工程信息化建設(shè)不如國(guó)外發(fā)達(dá)，但是只要通過不斷的努力和探索，就能使水利工程信息化的建設(shè)更上一層樓。水利工程和其他工程不盡相同，一些較為復(fù)雜和水流量大的區(qū)域的防汛管理較為困難，所以對(duì)信息化的需求也就相對(duì)較高。我國(guó)只有根據(jù)實(shí)際情況制定出相應(yīng)的防汛信息化發(fā)展戰(zhàn)略以及引進(jìn)一些國(guó)外先進(jìn)的信息化技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上做出一定的技術(shù)改革，才能實(shí)現(xiàn)水利工程建設(shè)的積極發(fā)展。

1.1 內(nèi)涵

水利工程防汛信息技術(shù)實(shí)際上就是計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)、信息采集、信息分析等模塊的綜合應(yīng)用，即現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的高度結(jié)合。隨著全球氣候的不斷變化，人們對(duì)水利工程的防汛工作提出了更高的要求，比如水利防汛就需要通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建出一個(gè)完整的、高效的信息管理體系，便于為防汛工作提供更為精確和快捷的數(shù)據(jù)支持。水利防汛的主要工作就是對(duì)管轄區(qū)域內(nèi)的降水量、天氣變化情況進(jìn)行全方位掌握，并通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息采集和分析，及時(shí)采取預(yù)防措施，最終達(dá)到減少經(jīng)濟(jì)損失的目的。將水利防汛信息技術(shù)應(yīng)用于水利工程的建設(shè)，能夠?yàn)榭茖W(xué)的防汛提供依據(jù)，讓水利防汛占據(jù)主動(dòng)地位。

1.2 重要性

我國(guó)當(dāng)下的諸多流域都建設(shè)出各自的防汛系統(tǒng)，但是隨著全球氣候變化的不斷加劇，雨水災(zāi)害日益增多，對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全和社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展帶來了較大的威脅。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)近30年來全國(guó)共發(fā)生大小水災(zāi)共計(jì)1600多次，國(guó)內(nèi)總共有超過40%的人口和35%的耕地受到洪水影響，更有超過100座大型城市遭到波及，而隨著氣候的不斷變化，水災(zāi)造成的損失也在不斷上升。因此，一定要做好防汛工作，以最大程度降低洪水災(zāi)害帶來的損失，為農(nóng)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展提供保障。

2 水利工程防汛信息化的需求分析

水利工程防汛信息技術(shù)由天氣信息采集、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)采集等多種專業(yè)板塊構(gòu)成。一直以來，各個(gè)板塊都根據(jù)各自的實(shí)際需求建立了自己的數(shù)據(jù)庫(kù)，并開發(fā)出了相應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)，然而，在信息系統(tǒng)的總體建設(shè)上還和世界先進(jìn)國(guó)家的差距較大，需要相關(guān)人員在技術(shù)上和管理策略上進(jìn)行提升。以下是對(duì)水利工程信息化的需求進(jìn)行的分析。

2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)需求

我國(guó)水利工程建設(shè)行業(yè)為了滿足防汛工作和技術(shù)開發(fā)的需要，建設(shè)了一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這種系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、采集任務(wù)管理、數(shù)據(jù)加載和數(shù)據(jù)審核等多種功能，并覆蓋了天氣情況、降水量、水流量等多項(xiàng)業(yè)務(wù)，其功能性和覆蓋率都相當(dāng)之廣。然而，該系統(tǒng)是針對(duì)天氣勘察而設(shè)計(jì)的，沒有完全涵蓋水利工程的其他業(yè)務(wù)，不能滿足工程的整體需求，在工程建設(shè)和管理方面的數(shù)據(jù)還不能被完全錄入。所以，防汛信息技術(shù)在水利工程的建設(shè)中還具有很大的應(yīng)用需求。

2.2 基礎(chǔ)設(shè)備建設(shè)的需求

基礎(chǔ)設(shè)備的優(yōu)質(zhì)程度是實(shí)現(xiàn)高效防汛的前提，所以加大對(duì)水利工程基礎(chǔ)設(shè)備的建設(shè)力度是十分必要的。當(dāng)前水利工程基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)主要包括主干網(wǎng)、內(nèi)部主干網(wǎng)等，這幾個(gè)方面的建設(shè)普遍工程量巨大且復(fù)雜，而且每一個(gè)方面的特點(diǎn)也不盡相同，在技術(shù)上和能力上都有著明顯的差異。如偏遠(yuǎn)地區(qū)的小型水利工程和其他重點(diǎn)地區(qū)的工程，兩者之間的差異非常之大，信息化建設(shè)十分困難。要想實(shí)現(xiàn)水利工程防汛的信息化，就需要從源頭出發(fā)，實(shí)現(xiàn)從小型水利廠到大型水利廠的全面信息化覆蓋。因此，水利工程基礎(chǔ)設(shè)備對(duì)于信息化建設(shè)有著極大的需求。

2.3 專業(yè)軟件應(yīng)用對(duì)信息化的需求

水利防汛工程信息化的建設(shè)離不開專業(yè)軟件的應(yīng)用，很多水利工程行業(yè)在建設(shè)過程中都會(huì)在引進(jìn)先進(jìn)軟件后對(duì)其進(jìn)行技術(shù)革新，而且將這些軟件應(yīng)用在水利防汛工作中的效果也相當(dāng)顯著，為水利防汛工作提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

3 水利防汛信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

水利防汛系統(tǒng)采用的是工作流技術(shù)，利用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的全方位處理和一體化控制，最終達(dá)到業(yè)務(wù)信息共享和信息交換的目的，并全面提升水利工程的自動(dòng)化程度。工作流聯(lián)盟提出了相應(yīng)的架構(gòu)體系參考模型，并給出了相應(yīng)的定義工具、數(shù)據(jù)流、控制流，規(guī)范了相關(guān)功能的接口，制定了整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系，主要包括如下方面：（1）軟件構(gòu)件。軟件構(gòu)件主要負(fù)責(zé)完成相關(guān)功能，這些功能包括流程的定義，以及流程的審批和結(jié)束等。（2）系統(tǒng)控制數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)系統(tǒng)和其他系統(tǒng)之間進(jìn)行相關(guān)的邏輯處理，以及一些流程控制、規(guī)則和約束條件等方面的數(shù)據(jù)。（3）其他應(yīng)用方面大數(shù)據(jù)。主要包含供工作流系統(tǒng)調(diào)用的外部應(yīng)用數(shù)據(jù)。（4）開放式的可擴(kuò)展模型。水利防汛系統(tǒng)是采用的開放式可擴(kuò)展體系的3層結(jié)構(gòu)模型，構(gòu)建出了一個(gè)面向水利工程建設(shè)業(yè)務(wù)框架，通過COM組件實(shí)現(xiàn)。最底層的系統(tǒng)是采用的不同的制程技術(shù)，比如數(shù)據(jù)傳輸和可視化追蹤等；中間層是系統(tǒng)各個(gè)功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵層，其中包含了分類管理、結(jié)構(gòu)管理和數(shù)據(jù)庫(kù)的搭建；第三層也就是最后一層是系統(tǒng)中的各個(gè)軟件系統(tǒng)，如一些統(tǒng)計(jì)分析和圖片掃描等。防汛系統(tǒng)具備良好的開放性，讓各個(gè)基本模塊和框架的功能能夠拓展，且結(jié)構(gòu)件也能夠模塊化，可以滿足不同組裝的需求。整個(gè)系統(tǒng)是采用的信息模型和管理模型，兩者提供面向應(yīng)用的開發(fā)工具，這種面向?qū)ο蟮拈_發(fā)工具能夠?qū)崿F(xiàn)用戶的二次開發(fā)，以適應(yīng)不同情況、不同需求。防汛系統(tǒng)詳細(xì)功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 水利防汛系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要由查詢功能、輔助決策功能以及動(dòng)態(tài)符號(hào)庫(kù)擴(kuò)展等功能組成。多種查詢功能為地圖的查詢提供了精確的查詢模式，實(shí)現(xiàn)了和屬的雙向查詢，并利用閃爍、聲音等方式將查詢結(jié)果輸出；輔助決策功能和歷年的水位情況和雨量數(shù)據(jù)信息相結(jié)合，其雨量的發(fā)展變化趨勢(shì)為決策提供了重要的數(shù)據(jù)支持；此外，該系統(tǒng)還具備高精度量算功能，能在不同的比例尺度上進(jìn)行長(zhǎng)度和面積的精準(zhǔn)計(jì)算。

4 水利防汛信息技術(shù)在水利工程建設(shè)中的應(yīng)用

4.1 計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)在水利防汛中的應(yīng)用

科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展使得計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)完美結(jié)合，信息技術(shù)自然也就成為水文信息技術(shù)的載體。隨著當(dāng)下雨水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和末端傳感器雨水觀測(cè)體系的廣泛應(yīng)用，水利防汛工作的開展也更加便捷和高效。末端傳感器主要包含水溫傳感器、含量傳感器、溫度傳感器等，這些傳感器的分布范圍十分廣闊，能夠?qū)⒋罅康挠晁畔⑦M(jìn)行采集，并利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將信息傳送到控制中心，為高層決策機(jī)構(gòu)做出決策提供精確的數(shù)據(jù)信息支持。而傳感器所應(yīng)用的通信技術(shù)包括短波、衛(wèi)星、組網(wǎng)和GPRS等，不同的通信技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)不盡相同，短波需要占用專有的通信頻道，GPRS所需要的成本較低，而組網(wǎng)比較靈活便捷，不管應(yīng)用何種技術(shù)，其關(guān)鍵在于保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽亢头€(wěn)定。由于其中多數(shù)設(shè)備都是由機(jī)器完成，一旦機(jī)器發(fā)生故障，將會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)異常，極大地影響最終決策。

4.2 水文信息數(shù)據(jù)庫(kù)在水利防汛中的應(yīng)用

水文數(shù)據(jù)信息化能夠構(gòu)建出一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，這些數(shù)據(jù)庫(kù)所存儲(chǔ)的信息能被充分應(yīng)用于水利防汛。我國(guó)各個(gè)流域所積累的水文信息量較多，而隨著近些年來相關(guān)信息的再度增多，水文信息量也在不斷增大，這些數(shù)據(jù)也就成為決策的重要基礎(chǔ)資源。所以，要想構(gòu)建出高效的水利防汛系統(tǒng)，就需要充分利用這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)水文數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化。數(shù)字化的目的在于提供便捷的數(shù)據(jù)索引，網(wǎng)絡(luò)化的目的在于數(shù)據(jù)傳輸，在兩個(gè)方面都充足的前提下，水文數(shù)據(jù)就能得以充分應(yīng)用。而做出防汛決策還需要一部分其他參數(shù)，比如水流量、雨量、水位等，通過對(duì)這些原始數(shù)據(jù)進(jìn)行演算和分析，就能為水利防汛做出決策提供充分的信息支持。當(dāng)下許多沿海地區(qū)的水利部門都已經(jīng)建立了可靠的水文信息數(shù)據(jù)庫(kù)，一些發(fā)達(dá)的地區(qū)還專門建立了公眾號(hào)，便于周邊群眾隨時(shí)查詢水利信息?？偠灾?，防汛工作并非僅僅是防汛部門的工作，同樣是廣大群眾的職責(zé)，將水文數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)于信息數(shù)據(jù)庫(kù)，除去一些涉及政府不公開和保密的信息，其余的天氣信息都能放入信息平臺(tái)，防汛工作人員將信息公開化處理，以滿足人們和工作人員對(duì)水文數(shù)據(jù)的需求。

4.3 防汛視頻會(huì)商系統(tǒng)在水利防汛中的應(yīng)用

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷成熟，遠(yuǎn)程防汛會(huì)商系統(tǒng)也將被廣泛應(yīng)用到水利工程中。會(huì)商信息的集成通常是利用超文本信息系統(tǒng)展現(xiàn)出來，具備較強(qiáng)的動(dòng)態(tài)性、交互性以及便捷性。防汛視頻會(huì)商系統(tǒng)利用寬帶網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程視頻，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)上的雨水信息通過圖片或者視頻的形式傳輸給中央決策層，且現(xiàn)場(chǎng)人員和決策人員可以通過視頻進(jìn)行交流和溝通，討論天氣信息，共同做出防汛決策，極大解決了決策人員必須去現(xiàn)場(chǎng)觀察的麻煩。在遠(yuǎn)程視頻會(huì)商系統(tǒng)得以廣泛應(yīng)用之后，極大提升了防汛指揮的高效性，對(duì)雨水的監(jiān)測(cè)更加科學(xué)和合理。

總體而言，水利工程的負(fù)責(zé)人要重點(diǎn)關(guān)注水利信息和工程建設(shè)的整合，由于我國(guó)的水流區(qū)域較為分散，要想將一個(gè)地區(qū)的水資源作為公眾資源無疑困難重重。所以各個(gè)地區(qū)的水利部門都需要構(gòu)建出一個(gè)完整的水資源數(shù)據(jù)中心，將當(dāng)?shù)氐乃Y源和防汛情況上傳到網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)水資源信息的整合和共享，建立出一個(gè)統(tǒng)一的信息存儲(chǔ)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的高效監(jiān)控。

5 結(jié)束語

水利工程的信息化建設(shè)是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的工程，對(duì)于國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大意義，所以在防汛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，一定要充分考慮系統(tǒng)的具體功能需求，保證水文信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性和信息存儲(chǔ)的可靠性。在利用防汛系統(tǒng)進(jìn)行全過程監(jiān)管時(shí)，一定要從全局和系統(tǒng)的角度出發(fā)，制定出的完整的防汛預(yù)案，全面保證人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。