費縣許家崖水庫水源地生態(tài)保護工程管理平臺構(gòu)建

趙首創(chuàng)，胡安霞，鄭 寧，梅傳貴

（1.費縣許家崖水庫管理中心,山東 臨沂 276000；2.寧波弘泰水利信息科技有限公司,浙江 寧波 315000）

1 前言

飲用水水源與人民的生活密切相關(guān)[1],2018 年3 月,環(huán)境保護部和水利部聯(lián)合印發(fā)《全國集中式飲用水水源地環(huán)境保護專項行動方案》,通過落實“劃定飲用水水源保護區(qū)、設(shè)立保護區(qū)邊界標(biāo)志、整治保護區(qū)內(nèi)環(huán)境違法問題”三項重點任務(wù),確保飲用水水源地水質(zhì)得到保持和改善,努力提高飲用水水源環(huán)境安全保障。同年11 月,山東省人民政府辦公廳印發(fā)《山東省打好飲用水水源水質(zhì)保護攻堅戰(zhàn)作戰(zhàn)方案（2018-2020 年）》,方案提出持續(xù)加強飲用水水源地規(guī)范化建設(shè)、深化南水北調(diào)沿線水污染防治、有效防范水環(huán)境風(fēng)險三點重要任務(wù),并提出加強組織領(lǐng)導(dǎo)、完善政策制度、加大投入力度、加強科技支撐、引導(dǎo)公眾參與、強化監(jiān)督評估六條保障措施。

許家崖水庫水源地作為費縣的飲用水水源地和臨沂市的第二水源地[2],隨著臨沂、費縣經(jīng)濟社會發(fā)展的不斷加快,人民群眾對生活質(zhì)量要求的不斷提高。生態(tài)環(huán)境的保護工作對城鎮(zhèn)居民安全飲水尤為重要。2019 年3 月,費縣人民政府召開許家崖水庫水源地環(huán)境保護專項整治推進會議,突出了許家崖水庫飲用水水源地環(huán)境保護工作的重要性。利用先進的水利信息化技術(shù),建設(shè)許家崖水庫水源地生態(tài)工程管理平臺,全面提升許家崖水庫水源地智慧化管理水平,有效提高水源地管理效率,進一步提升水庫飲用水水源地生態(tài)環(huán)境保護工作能力,保障城鎮(zhèn)居民飲水安全,充分發(fā)揮水庫水源地的綜合效益,促進區(qū)域經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

2 總體框架

為了保障整個平臺中各組件功能獨立、服務(wù)明確、邏輯清楚,將整個平臺劃分為四個邏輯層[3]：基礎(chǔ)感知層、應(yīng)用支撐層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、用戶層。各層之間互不干擾,獨立作業(yè),層與層通過預(yù)留的服務(wù)接口進行通信。

平臺框架圖如下：

圖1 平臺總體框架圖

基礎(chǔ)感知層：是整個平臺的數(shù)據(jù)基礎(chǔ),采集基礎(chǔ)信息、動態(tài)信息與監(jiān)測信息等,并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至應(yīng)用支撐層。

應(yīng)用支撐層：應(yīng)用支撐層包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和平臺運行框架,存儲感知數(shù)據(jù),并為業(yè)務(wù)應(yīng)用層提供支撐。

業(yè)務(wù)應(yīng)用層：業(yè)務(wù)應(yīng)用層主要為費縣許家崖水庫水源地生態(tài)工程管理平臺,包括水庫水源地可視化綜合大屏展示、水源地生態(tài)工程指揮綜合信息系統(tǒng)、庫河聯(lián)調(diào)決策支持系統(tǒng)、移動工作平臺和公眾汛情發(fā)布等。

用戶層主要為用戶提供了跨終端的多種訪問方式,實現(xiàn)應(yīng)用的無差異化同步,方便用戶隨時隨地快捷掌握水利工程實時運行狀態(tài)和協(xié)同辦公。

3 建設(shè)內(nèi)容

許家崖水庫水源地生態(tài)工程管理平臺根據(jù)需求,主要功能系統(tǒng)包括水庫水源地可視化綜合大屏展示、水源地生態(tài)工程指揮綜合信息系統(tǒng)、庫河聯(lián)調(diào)決策支持系統(tǒng)、移動工作平臺和公眾汛情發(fā)布,滿足平臺用戶的多樣化需求。

3.1 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是水源地生態(tài)工程管理平臺建設(shè)的基礎(chǔ)[4],其作為數(shù)據(jù)支持層,是信息服務(wù)的源頭和基礎(chǔ),通過對水庫水源地及下游灌區(qū)的基礎(chǔ)信息、水雨情信息、工情、大壩原型監(jiān)測信息、視頻監(jiān)控信息以及其他收集的資料信息等進行整合與完善,并接入外部相關(guān)數(shù)據(jù),建設(shè)實用、可靠、先進、標(biāo)準(zhǔn)、兼容的水庫水源地綜合數(shù)據(jù)庫,并基于數(shù)據(jù)庫提供相關(guān)數(shù)據(jù)服務(wù),滿足水庫水源地生態(tài)保護信息服務(wù)要求。

圖2 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的功能邏輯

3.2 平臺運行框架

搭建平臺基礎(chǔ)運行框架,為各子系統(tǒng)的運行提供基礎(chǔ)支撐保障,主要包括單點登錄、個人門戶、權(quán)限管理和安全管理。整合各個子系統(tǒng),為用戶提供統(tǒng)一的訪問入口和權(quán)限管理,并保障平臺系統(tǒng)安全。

3.3 水庫水源地可視化駕駛艙

對許家崖水庫水源地相關(guān)數(shù)據(jù)資源進行深度挖掘、提煉、分析、應(yīng)用,通過信息多維關(guān)聯(lián)融合,利用可視化技術(shù),構(gòu)建許家崖水庫水源地可視化駕駛艙,以監(jiān)測數(shù)據(jù)和防汛調(diào)度數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),以水庫水源地日常運行管理主要業(yè)務(wù)為抓手,以數(shù)據(jù)大屏[5]的形式對水庫水源地的安全運行管理、防汛防臺調(diào)度等關(guān)鍵信息進行綜合展示和分析,為管理人員提供一個掌握全局、運籌帷幄的綜合展示中心。

3.4 水源地生態(tài)工程指揮綜合信息系統(tǒng)

結(jié)合許家崖水庫水源地管理業(yè)務(wù)需求,提供工程基礎(chǔ)信息管理、水源地保護工程監(jiān)測預(yù)警、水源地保護業(yè)務(wù)管理、組織管理、水源地工程檢查、工程維修養(yǎng)護、實現(xiàn)水庫“管理事項任務(wù)化、事項操作流程化、流程處置閉環(huán)化、管理記錄電子化”,為水庫安全運行管理等提供科學(xué)依據(jù),為水源地生態(tài)工程指揮提供決策支持,充分滿足水庫水源地管理部門日常辦公及標(biāo)準(zhǔn)化管理需求,全方位提升水庫水源地指揮管理水平。

3.5 庫河聯(lián)合調(diào)度決策支持系統(tǒng)

許家崖水庫具有重要的防洪功能,科學(xué)的洪水預(yù)報調(diào)度能夠有效地保護臨沂、郯城、蒼山等市、縣沿河人民生命財產(chǎn)的安全。根據(jù)許家崖水庫的防汛防臺實際工作和管理制度,應(yīng)用計算機技術(shù)對工程運行調(diào)度工作的各個環(huán)節(jié)進行信息化管理,科學(xué)應(yīng)用控制運用計劃指揮水庫工程運行調(diào)度,構(gòu)建水庫預(yù)報調(diào)度模型,實現(xiàn)洪水人工干預(yù)預(yù)報計算,以信息化手段保障工程運行安全,充分發(fā)揮水庫工程效益。主要功能包括降雨分析、洪水預(yù)報、水庫調(diào)度計算、庫河聯(lián)合調(diào)度、實時洪水跟蹤、洪水影響分析、調(diào)度成果管理、洪水簡報等,支持洪水前——洪水中——洪水后全過程作業(yè)決策分析。

3.6 移動工作平臺

為方便用戶隨時隨地進行重要業(yè)務(wù)工作,開發(fā)移動工作平臺,提供基礎(chǔ)信息查詢、監(jiān)測信息展示等功能,可實現(xiàn)移動端基礎(chǔ)信息查詢、監(jiān)測信息展示、業(yè)務(wù)事項辦理,實現(xiàn)管理人員隨時隨地全天候、在線化、移動化辦公。

3.7 公眾汛情發(fā)布

通過水源地生態(tài)保護門戶網(wǎng)站和微信公眾號[5]兩種方式增強水庫水源地與公眾的聯(lián)系,加強公眾水利知識、生態(tài)保護知識教育,灌輸防汛安全意識和生態(tài)環(huán)境保護意識,及時推送水雨情預(yù)警信息,提升公眾水庫水源地保護的參與度。

圖3 許家崖水庫微信公眾號

4 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

4.1 庫河聯(lián)調(diào)技術(shù)

庫河聯(lián)合調(diào)度的基本思想是“上蓄下泄”,即利用上游水庫的攔蓄洪水作用,對下游河道洪水進行削峰、錯峰[6]；同時河道橡膠壩全部塌落泄洪,使河道洪水盡快下排,以減輕城區(qū)防洪壓力。庫河聯(lián)合調(diào)度計算主要是依據(jù)實時防汛需求[7],當(dāng)洪水來臨時,經(jīng)過洪水預(yù)報模型計算出入庫洪水與區(qū)間洪水,若庫水位未達到控制水位,則按照下游河道安全流量,采用水庫調(diào)度模型計算水庫出庫,控制下泄；若庫水位達到控制水位,則以水庫大壩安全為前提泄流,庫水位降到

控制水位以下后,再按照河道安全流量控制下泄。

圖4 庫河聯(lián)調(diào)示意圖

4.2 大屏可視化展示技術(shù)

數(shù)據(jù)可視化[8]是指將數(shù)據(jù)以視覺形式來呈現(xiàn),如圖表或地圖,以幫助人們了解這些數(shù)據(jù)的意義,采用數(shù)據(jù)可視化技術(shù),通過大屏的形式展示出來,其流程見圖5。平臺采用數(shù)據(jù)可視化技術(shù)將水庫水源地監(jiān)測數(shù)據(jù)、日常業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、庫河聯(lián)調(diào)數(shù)據(jù)進行綜合大屏展示,可以幫助管理人員快速掌握水庫水源地的動態(tài)情勢。

圖5 大屏可視化展示流程

4.3 單點登錄

單點登錄（Single Sign On,SSO）是在多系統(tǒng)共存的情況下,實現(xiàn)用戶一處登錄得到所有系統(tǒng)的信任訪問[9]。本項目通過對用戶基本信息的統(tǒng)一管理、變更日志的同步管理和統(tǒng)一登錄及身份認(rèn)證服務(wù),實現(xiàn)單點登錄,訪問所有子系統(tǒng)。

5 結(jié)語

費縣許家崖水庫水源地生態(tài)工程管理平臺是為費縣許家崖水庫管理處研發(fā)的現(xiàn)代化管理工具。該平臺以數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和平臺運行框架為基礎(chǔ),充分利用現(xiàn)代化先進技術(shù)和已有信息資源,結(jié)合實際需求構(gòu)建了水庫水源地可視化駕駛艙、水源地生態(tài)工程指揮綜合信息系統(tǒng)、庫河聯(lián)調(diào)決策支持系統(tǒng)、移動工作平臺和公眾汛情發(fā)布等業(yè)務(wù)應(yīng)用體系,能夠充分滿足許家崖水庫水源地生態(tài)工程管理要求,增強許家崖水庫水源地信息化、智慧化管理能力,并提升公眾影響力。技術(shù)在不斷發(fā)展革新,新的管理手段和管理機制會不斷涌現(xiàn),水庫水源地生態(tài)工程的管理也需與時俱進、不斷革新自我。