江西省水庫運(yùn)行管理信息系統(tǒng)Ⅰ期建設(shè)設(shè)計研究

董建良

(1.江西省水利科學(xué)研究院，江西 南昌 330029；2.江西省大壩安全管理中心，江西 南昌 330029)

江西水庫工程經(jīng)過最近十余年的除險加固取得了顯著成效，總體上管理設(shè)施得以明顯改善，安全狀況得以明顯提高。但工程管理信息化技術(shù)水平仍然相對較為落后，管理手段單一，省、市、縣均未建立完整統(tǒng)一的工程管理信息系統(tǒng)，根本無法達(dá)到“規(guī)范、準(zhǔn)確、及時”的工作要求。為實現(xiàn)《江西省人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)江西省防汛能力提升工程總體方案(2016—2018)的通知》提出的管理能力提升目標(biāo)，確保工程運(yùn)行安全，工程效益得到充分發(fā)揮，滿足當(dāng)前社會發(fā)展和管理部門決策需要，建立全省統(tǒng)一的水庫運(yùn)行管理信息系統(tǒng)平臺十分必要。

1 江西水庫概況及建設(shè)目標(biāo)

截至2018年底，江西已注冊登記的水庫總數(shù)為10687座，其中大型水庫30座，中型水庫253座，小(1)型水庫1468座、小(2)型水庫8936座。

水庫數(shù)量眾多，功能和規(guī)模差異較大，建設(shè)全省水庫工程運(yùn)行管理信息系統(tǒng)需要較長的時間和大量的資金。鑒于大中型水庫資料較為完備，管理設(shè)施較為齊全，運(yùn)行管理工作較為到位，系統(tǒng)建設(shè)分兩期進(jìn)行，大中型水庫作為Ⅰ期項目進(jìn)行建設(shè)，小型水庫作為Ⅱ期項目進(jìn)行建設(shè)。

根據(jù)《江西省水利工程條例》的規(guī)定，大中型水庫管理單位具體負(fù)責(zé)工程日常維護(hù)和安全管理工作；縣級以上水庫主管部門按照分級管理的權(quán)限，負(fù)責(zé)轄區(qū)內(nèi)工程的管理和監(jiān)督工作。據(jù)此建設(shè)水庫運(yùn)行管理信息系統(tǒng)Ⅰ期的總體目標(biāo)為：通過信息化技術(shù)手段，實現(xiàn)水庫水雨情、工情等運(yùn)行管理數(shù)據(jù)的集中存儲、共享和利用，縣級以上水庫主管部門遠(yuǎn)程在線監(jiān)管，水庫管理單位各項運(yùn)行管理業(yè)務(wù)執(zhí)行信息化，從而提高水庫運(yùn)行管理工作效率和水平，及時掌握工程安全和運(yùn)行狀況，保障水庫大壩運(yùn)行安全。

2 建設(shè)原則

2.1 加強(qiáng)監(jiān)督、分級管理原則

江西水庫分布面廣，管理部門多，建設(shè)過程中有必要對項目進(jìn)行統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)和協(xié)調(diào)。在具體實施時，需進(jìn)行分級管理，省、市、縣水行政主管部門以及水庫管理單位各負(fù)其責(zé)，以省防汛信息中心、省大壩安全管理中心為技術(shù)支撐，基礎(chǔ)設(shè)備統(tǒng)一組織采購，系統(tǒng)的使用歸口各職能部門。

2.2 統(tǒng)籌規(guī)劃、分步實施原則

系統(tǒng)建設(shè)是一項復(fù)雜工程，各組成部分既相互獨(dú)立，又密切聯(lián)系，因此需統(tǒng)籌規(guī)劃。系統(tǒng)建設(shè)又是一項涉及面廣、技術(shù)要求高、資金需求多的項目，由于江西水庫數(shù)量多，管理人員多，管理方式各異，而財力有限，因此，需分階段、分層次設(shè)定目標(biāo)分步實施。

2.3 注重應(yīng)用、講求實效原則

系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)以“用”為出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，科學(xué)用、規(guī)范用，是建設(shè)的終極目標(biāo)，因此，要以面向全省水庫工程監(jiān)測活動和運(yùn)行管理為要求，充分加強(qiáng)監(jiān)測設(shè)施的利用效率，全面保證監(jiān)測活動的有效實施，重點(diǎn)突出監(jiān)測分析和預(yù)警預(yù)測，達(dá)到簡明、快捷、準(zhǔn)確、及時的管理目標(biāo)。

2.4 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)領(lǐng)先原則

系統(tǒng)建設(shè)涉及網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)建設(shè)，要遵循國家制定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，安全監(jiān)測的設(shè)計、施工要統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測儀器和監(jiān)測方法要統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和要求。在此基礎(chǔ)上，采用先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，在滿足需求的條件下優(yōu)先使用國產(chǎn)硬件與軟件。

3 功能設(shè)計

為滿足水庫主管部門和水庫管理單位對水雨情、工情、視頻或圖形等管理信息的統(tǒng)一監(jiān)管，開展巡視檢查、安全檢查、維修養(yǎng)護(hù)等管理工作，及時掌握水庫運(yùn)行性態(tài)的要求，水庫運(yùn)行管理信息系統(tǒng)Ⅰ期功能模塊按照水庫主管部門和管理單位的不同職責(zé)和定位進(jìn)行設(shè)計，水庫工程運(yùn)行管理信息系統(tǒng)Ⅰ期具體功能設(shè)計見表1。

表1 水庫運(yùn)行管理信息系統(tǒng)Ⅰ期功能設(shè)計

3.1 基礎(chǔ)信息模塊

主要支持對水庫基礎(chǔ)信息、注冊登記、年度安全報告進(jìn)行管理，基礎(chǔ)信息主要包括水庫基本信息、水庫工程特性、圖紙圖表、標(biāo)示標(biāo)牌、確權(quán)劃界、工程圖片等內(nèi)容。

3.2 安全監(jiān)測模塊

主要支持對水庫水雨情、工情等監(jiān)測數(shù)據(jù)的報送及管理。對于水雨情數(shù)據(jù)，可以對接江西省防汛決策支持系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。對于工情數(shù)據(jù)，建立有自動采集系統(tǒng)的，通過數(shù)據(jù)匯集軟件遠(yuǎn)程調(diào)用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化匯集接口，沒有建立自動采集系統(tǒng)的，采用人工填報方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。同時支持對安全監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單數(shù)理統(tǒng)計模型分析處理，用于判斷大壩安全狀況。

3.3 智能巡檢模塊

主要是構(gòu)建智能化巡視檢查體系。支持根據(jù)工程實際特點(diǎn)，定制化設(shè)置包含巡檢時間、巡檢周期、巡檢項目、巡檢點(diǎn)、巡檢路線等內(nèi)容的巡檢任務(wù)，經(jīng)審核后由工作人員采用智能巡檢工具現(xiàn)場完成巡檢任務(wù)，發(fā)現(xiàn)異常情況可及時上報處理，并根據(jù)巡檢結(jié)果自動生成可包含文字、圖像、視頻、音頻等內(nèi)容的巡檢報告。

3.4 圖像視頻監(jiān)控模塊

主要支持對水庫主要建筑物和安全隱患等重要部位的在線實時監(jiān)控。從利舊以及節(jié)約建設(shè)成本的原則考慮，在線實時監(jiān)控平臺可充分利用2013—2015年度江西山洪災(zāi)害防治項目在全省大中型水庫建設(shè)的圖像視頻監(jiān)控系統(tǒng)，只需將監(jiān)控數(shù)據(jù)接入即可。

3.5 應(yīng)急預(yù)警模塊

主要支持對水庫安全管理應(yīng)急預(yù)案報送及管理，主要包括應(yīng)急預(yù)案內(nèi)容、審批情況等信息。當(dāng)工程出現(xiàn)險情或發(fā)生異常等情況時，發(fā)布報警提醒相關(guān)水庫管理單位及上級主管部門，并給出相應(yīng)的應(yīng)急響應(yīng)等級及措施。

3.6 維修養(yǎng)護(hù)模塊

主要支持對水庫維修養(yǎng)護(hù)項目的計劃申報、項目批復(fù)、實施方案、變更批復(fù)、中間驗收、決算審核、檔案專項驗收、竣工驗收等環(huán)節(jié)進(jìn)行全過程管理。

3.7 監(jiān)督考核模塊

主要支持縣級以上水庫主管部門監(jiān)督管轄范圍內(nèi)水庫運(yùn)行管理工作，對水庫管理單位運(yùn)行管理工作及其成果進(jìn)行考核評價，并將水庫管理單位自評和水庫主管部門考核評價結(jié)果匯總至上級，服務(wù)于上級的監(jiān)督考核管理工作。

3.8 移動平臺模塊

主要是通過開發(fā)APP移動平臺，實現(xiàn)在移動端上進(jìn)行水庫基本信息和運(yùn)行管理相關(guān)信息的查詢和業(yè)務(wù)處理；支持提供水庫定位、導(dǎo)航服務(wù)；按照審核發(fā)布的巡檢任務(wù)進(jìn)行日常、汛前、汛后、年度等安全檢查。

4 系統(tǒng)設(shè)計

4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)開發(fā)，自下而上由采集傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、基礎(chǔ)層、數(shù)據(jù)層、支撐層、應(yīng)用層和用戶層構(gòu)成，邏輯關(guān)系見圖1。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

采集傳輸層：主要是將江西已建的防汛抗旱指揮系統(tǒng)、水雨情自動測報系統(tǒng)、山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)等采集的水情、雨情、工情、圖像/視頻、水質(zhì)等各類數(shù)據(jù)匯集(或集成)至系統(tǒng)。

網(wǎng)絡(luò)層：主要利用互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、水利信息網(wǎng)組成的移動網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行各項數(shù)據(jù)傳輸。

基礎(chǔ)層：包含系統(tǒng)機(jī)房、硬件設(shè)備等。

數(shù)據(jù)層：主要由基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測信息數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)信息庫、空間信息數(shù)據(jù)庫、多媒體信息數(shù)據(jù)庫等組成。

支撐層：為應(yīng)用層提供應(yīng)用支撐平臺，由應(yīng)用服務(wù)、消息中間件、工作流引擎、數(shù)據(jù)匯集、用戶論證、“江西水利一張圖”等組成。

應(yīng)用層：主要為縣級以上水庫主管部門和水庫管理單位提供各類業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)，由基礎(chǔ)信息、安全監(jiān)測、智能巡檢、圖像視頻、應(yīng)急預(yù)警管理、維修養(yǎng)護(hù)、監(jiān)督考核、移動平臺組成。

用戶層：主要是為縣級以上水庫主管部門及水庫管理單位四級用戶提供不同權(quán)限的服務(wù)。

4.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

水庫運(yùn)行管理信息系統(tǒng)Ⅰ期數(shù)據(jù)庫主要由基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫和多媒體數(shù)據(jù)庫等組成，數(shù)據(jù)庫框架結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 數(shù)據(jù)庫框架結(jié)構(gòu)

基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫：主要用于存儲工程、水文、社會、經(jīng)濟(jì)等基礎(chǔ)信息。其中：工程、水文等基礎(chǔ)信息由已建的水雨情、防洪工程數(shù)據(jù)庫進(jìn)行共享；社會、經(jīng)濟(jì)等其他基礎(chǔ)信息來源于相關(guān)統(tǒng)計部門，采用數(shù)據(jù)交換方式接入數(shù)據(jù)庫。

監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)庫：主要用于存儲水雨情、工情、圖像視頻及水質(zhì)等監(jiān)測監(jiān)控類數(shù)據(jù)。

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫：主要用于存儲智能巡檢、維修養(yǎng)護(hù)、預(yù)警分析、監(jiān)管考核等業(yè)務(wù)類數(shù)據(jù)。

空間數(shù)據(jù)庫：包括各種不同比例尺的水利專題圖和數(shù)字高程圖。

多媒體數(shù)據(jù)庫：主要用于存儲移動巡檢過程中采集的視頻或圖像信息及系統(tǒng)所涉及的相關(guān)規(guī)章制度及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范數(shù)據(jù)。

4.3 運(yùn)行環(huán)境

硬件設(shè)備：為保證無故障穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)配置四臺服務(wù)器，一套存儲陣列，其中兩臺服務(wù)器作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，通過雙機(jī)熱備運(yùn)行，連接存儲整列作為數(shù)據(jù)庫存儲，兩臺服務(wù)器作為應(yīng)用服務(wù)器和應(yīng)用接入，提供業(yè)務(wù)及Web服務(wù)。

軟件環(huán)境：建設(shè)包括Windows Server 2003及以上操作系統(tǒng)、Oracle數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、TOMCAT應(yīng)用中間件等幾方面內(nèi)容。

5 結(jié) 語

江西水庫運(yùn)行管理信息系統(tǒng)Ⅰ期運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，建設(shè)覆蓋PC段、門戶網(wǎng)站、手機(jī)APP，包括基礎(chǔ)信息、安全監(jiān)測、巡視檢查、監(jiān)督考核等應(yīng)用系統(tǒng)，實現(xiàn)信息查詢、智能巡檢、監(jiān)測分析、監(jiān)控預(yù)警等在線管理功能，對全方位提高江西水庫管理工作的水平和效能，保障水庫的安全運(yùn)行，充分發(fā)揮水庫的工程效益具有十分重要的作用，是發(fā)揮水庫工程效益、增強(qiáng)水庫防洪能力的有效手段，是保障江西水庫大壩安全管理工作走向現(xiàn)代化的關(guān)鍵措施和必由之路。