淺談自動化調度運行管理決策支持系統(tǒng)在城市防洪工程中的應用

王媛媛，方冉

（中水淮河規(guī)劃設計研究有限公司，安徽 蚌埠 230601）

1 前言

池州市位于東經(jīng)116°33′～118°05′，北緯29°33′～30°51′，地處安徽省西南部、長江下游南岸。市域現(xiàn)轄貴池區(qū)、東至縣、青陽縣、石臺縣和九華山風景區(qū)，老城區(qū)東側有平天湖，控制面積75km2，湖水由下清溪閘入江或通過白沙站機排入江；東部經(jīng)濟園區(qū)東南面有九華河，于貴池區(qū)梅龍鎮(zhèn)注入長江。

池州市城市防洪工程主要由堤防、涵閘、泵站組成，涉及的河流主要包括平天湖、清溪河、白洋河及長江。池州市城市防洪管理處負責整個城區(qū)防洪工程的運行管理，包括河道、堤防、涵閘、泵站等。由于內水污染、缺水、內澇等事件時常出現(xiàn)，管理任務繁重；工程范圍內的泵站、涵閘在接到調度命令時，主要靠人工到現(xiàn)場進行操作，操作程序繁瑣，操作任務重，運行管理手段單一，運行管理方式落后；整個城市防洪工程內僅少數(shù)排澇站設有泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)，且系統(tǒng)集成還不完善，其他泵站、涵閘均靠人工進行管理，且設備較陳舊，現(xiàn)有管理手段和方式無法有效應對海綿城市建設和減輕洪澇災害要求，亟需進行自動化建設。

2 系統(tǒng)建設目標和思路

建設池州市城市防洪工程自動化調度運行管理決策支持平臺，實現(xiàn)涵蓋池州市城區(qū)防洪排澇調度管理、泵閘站計算機監(jiān)控、信息監(jiān)測管理、視頻監(jiān)視、工程管理、視頻會議、通用辦公、應用交互、信息發(fā)布以及綜合信息展示平臺（一張圖）等多業(yè)務的綜合管理功能。

2.1 功能分層和統(tǒng)一組網(wǎng)

（1）功能分層

第一層：部署防洪排澇調度管理、泵閘站計算機監(jiān)控、信息監(jiān)測管理、視頻監(jiān)視、工程管理、視頻會議、通用辦公、應用交互、信息發(fā)布等功能。這一層有關功能按不同部門的職能進行部署，主要為各部門日常管理服務。

第二層：以第一層部署的各應用系統(tǒng)為基礎，抽取各系統(tǒng)的關鍵信息整合為綜合信息展示平臺（一張圖），并輔之以視頻會議系統(tǒng)，為領導提供必要的信息和交流決策平臺，并可按需求直接提取相關系統(tǒng)的其他信息進行展示。

（2）統(tǒng)一組網(wǎng)

根據(jù)池州市涉水工程的調度運用管理特性，系統(tǒng)主要應用涉及語音、視頻、數(shù)據(jù)，與外網(wǎng)完全隔離，為節(jié)省投資，并考慮與城市防洪管理處有關系統(tǒng)銜接，語音、視頻、數(shù)據(jù)三者統(tǒng)一，共用一張網(wǎng)絡（下稱業(yè)務內網(wǎng)）。為保證業(yè)務內網(wǎng)安全，同時實現(xiàn)某些信息的對外發(fā)布，建立業(yè)務外網(wǎng)門戶，業(yè)務外網(wǎng)與業(yè)務內網(wǎng)間通過網(wǎng)閘隔離。

2.2 支撐平臺建設

為避免出現(xiàn)信息孤島，使相對分散的各類數(shù)據(jù)能即時入庫，本項目擬建應用系統(tǒng)間以及應用系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫之間數(shù)據(jù)的調用、交換、共享聯(lián)系較多，開發(fā)工作量較大。為保證系統(tǒng)具有良好的適應性、擴展性，實現(xiàn)資源高度共享，通過構建應用支撐平臺以減少重復開發(fā)和提高開發(fā)效率，解決各應用系統(tǒng)間互聯(lián)互通、功能隨需應變的問題，做到合理部署業(yè)務并節(jié)約投資。

2.3 統(tǒng)一標準、擴展開放

標準體系是建設規(guī)范、統(tǒng)一管理和運行體系的重要基礎，也是將系統(tǒng)信息和軟硬件資源共享的重要保證，是系統(tǒng)有效開發(fā)和順利集成的堅實基礎，是系統(tǒng)安全運行和平穩(wěn)更新完善的重要基石。城市防洪管理處系統(tǒng)建設主要按照國標及水利行業(yè)標準實行。

2.4 互聯(lián)互通、信息共享

在高速高效的寬帶網(wǎng)絡和可靠的數(shù)據(jù)存儲體系的雙重保障下，實現(xiàn)管理層與應用系統(tǒng)之間、本系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心與市防汛抗旱指揮系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的互聯(lián)互通，建立統(tǒng)一的應用支撐平臺，實現(xiàn)對業(yè)務數(shù)據(jù)和軟硬件等各類資源信息的管理、整合與集成，實現(xiàn)信息高度共享。

3 系統(tǒng)總體框架設計

本系統(tǒng)建設的目的是提高防洪排澇調度、工程項目管理、行政辦公管理等各方面的科學水平和處理能力，實現(xiàn)高效高能。系統(tǒng)的結構展現(xiàn)如圖1 所示。

圖1 自動化調度運行管理決策支持系統(tǒng)展現(xiàn)示意圖

3.1 終端層

終端層主要表示允許接入系統(tǒng)和使用系統(tǒng)的用戶采用的終端類型。允許接入系統(tǒng)的終端可以是PC機、手提電腦和其他方式。

用戶分為外部用戶和內部用戶。外部用戶主要指相關行業(yè)部門用戶和社會人士，一般情況下只能通過訪問系統(tǒng)內設置的互聯(lián)網(wǎng)站了解所需的信息。內部用戶則包括行政與業(yè)務人員、決策人員及系統(tǒng)維護人員等，內部用戶分配不同的權限，不同用戶根據(jù)不同權限使用系統(tǒng)提供的相關功能。

3.2 接入層

接入層表示用戶終端接入系統(tǒng)需要經(jīng)過的承載網(wǎng)絡，網(wǎng)絡類型按照功能要求劃分，主要包括公用互聯(lián)網(wǎng)和業(yè)務內網(wǎng)，分別承擔不同的業(yè)務工作。

3.3 展現(xiàn)層

展現(xiàn)層主要描述用戶通過門戶進入系統(tǒng)，為保證使用和運行安全，將門戶分別設立外部網(wǎng)站與內部門戶，外部用戶只能通過外部網(wǎng)站獲取自己所需的個性化的信息和特定服務，內部用戶則可以通過內部門戶操作使用內部業(yè)務應用系統(tǒng)。

3.4 業(yè)務實現(xiàn)層

業(yè)務實現(xiàn)層主要是先調查用戶的需求，根據(jù)需求再來設計、創(chuàng)造、實現(xiàn)用戶所需的多種服務功能，包括應用系統(tǒng)和應用系統(tǒng)支撐平臺兩部分。

應用系統(tǒng)主要開發(fā)實現(xiàn)泵閘站計算機監(jiān)控、防洪排澇調度運行、視頻監(jiān)視、決策會商、工程管理、通用辦公等業(yè)務功能；應用系統(tǒng)支撐平臺則是為實現(xiàn)各種業(yè)務應用系統(tǒng)提供多項/多種的功能服務與保障，包括中間件及各類模型等。

3.5 數(shù)據(jù)資源管理層

數(shù)據(jù)資源管理層主要是實現(xiàn)對采集到的信息和數(shù)據(jù)資源的處理，將多種數(shù)據(jù)進行加工、存儲、備份，方便日后的調取與管理。

3.6 數(shù)據(jù)傳輸層

數(shù)據(jù)傳輸層是將采集到的各種數(shù)據(jù)、信息、信號通過無線公網(wǎng)、專線、業(yè)務內網(wǎng)等媒介實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠距離傳輸，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)匠刂菔谐鞘蟹篮楣芾硖帞?shù)據(jù)中心。

3.7 信息采集層

信息采集層為最基層的大規(guī)模信息采集，采集各種工程應用系統(tǒng)中所需要的工情、水情、視頻、圖像、氣象、水質、辦公資料等信息。

4 應用系統(tǒng)的實現(xiàn)

4.1 防洪排澇調度管理系統(tǒng)

防汛抗旱調度指揮系統(tǒng)主要是為決策者生成科學的調度決策提供服務，系統(tǒng)通過對水情信息、雨情信息、工情信息等的分析處理，結合池州現(xiàn)有防洪工程和防洪設施基本情況，根據(jù)調度模型生成最優(yōu)調度方案，供決策者選擇。主要包括信息采集與傳輸、信息服務與展示、防汛調度、汛情預報和災情評估等。

4.2 泵閘站計算機監(jiān)控系統(tǒng)

泵閘站監(jiān)控系統(tǒng)主要對池州市各個泵站、涵閘的運行情況進行實時監(jiān)測，通過對各機組、涵閘的運行狀態(tài)，以及相關重要運行參數(shù)的監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)運行中存在的險情并進行預警。

4.3 信息監(jiān)控與管理系統(tǒng)

信息監(jiān)測與管理系統(tǒng)主要匯集各在線監(jiān)測設備監(jiān)測信息，并通過數(shù)據(jù)接口將信息傳遞到其他應用系統(tǒng)，為其他業(yè)務系統(tǒng)業(yè)務處理提供數(shù)據(jù)支撐。主要有水位信息、水質信息、安全監(jiān)測信息、視頻監(jiān)控信息等，該系統(tǒng)主要包括實時查詢、綜合展示和基礎配置等。

4.4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)視系統(tǒng)主要是通過在泵閘站、橡膠壩、涵閘、河道堤防、水位監(jiān)測站等站點安裝相應的視頻信息采集、傳輸、處理等設備，并利用本系統(tǒng)建設的業(yè)務內網(wǎng)完成城市防洪管理處調度中心與現(xiàn)地各視頻監(jiān)控點的視頻系統(tǒng)連接，實現(xiàn)遠程/現(xiàn)地兩種方式的控制與監(jiān)測，實時掌握泵閘站的上、下游、控制室、泵閘站室環(huán)境和設備運行狀況，并且可以全方位地實時視頻監(jiān)視堤防險情或涉水違法事項，城市防洪管理處相關部門和下屬各管理所根據(jù)授權均可對授權范圍內的視頻監(jiān)控點圖像進行遠程共享、訪問和控制，及時了解與工程安全生產(chǎn)運行有關情況，包括觀察河道狀態(tài)、機組運行狀態(tài)、建設設施安全情況、電氣設備運行情況等。

4.5 工程管理系統(tǒng)

工程管理系統(tǒng)包括工程運行管理系統(tǒng)和工程建設管理系統(tǒng)，工程運行管理系統(tǒng)主要為池州各類防洪工程運行維護提供服務，包括工程巡查維護、突發(fā)事件響應、工程維護養(yǎng)護、工程管理考核等內容。

4.6 綜合會商系統(tǒng)

綜合會商系統(tǒng)包括為各項突發(fā)和重要事件提供決策支持手段與環(huán)境的綜合信息服務系統(tǒng)、會商支持系統(tǒng)、應急響應系統(tǒng)、視頻會議系統(tǒng)等部分。會商支持系統(tǒng)、綜合信息服務系統(tǒng)、應急響應系統(tǒng)向參加會商的領導和有關人員提供各種信息支持和輔助決策功能；視頻會議系統(tǒng)為異地可視會商提供軟硬件支持。

4.7 通用辦公系統(tǒng)

通用辦公系統(tǒng)是一個覆蓋各部門及其直屬機構，包括領導辦公、公文管理、通用辦公的一體化辦公系統(tǒng)。在本系統(tǒng)總體框架下，以城市防洪管理處業(yè)務內網(wǎng)為基礎，圍繞實際辦公需要，制定規(guī)范的現(xiàn)行業(yè)務流程，設立覆蓋城市防洪管理處各部門及其直屬機構的辦公系統(tǒng)，包括公文處理與管理、通用辦公系統(tǒng)、特殊業(yè)務辦公等子系統(tǒng)的通用辦公系統(tǒng)，實現(xiàn)各部門以及直屬各單位間辦公信息互聯(lián)互通、資源共享、協(xié)同辦公，全面提高工作效率。

4.8 防汛一張圖

“一張圖”主要以GIS 地圖服務為基礎，對池州市城市防洪工程相關信息進行可視化的展現(xiàn)，具體功能如下：

（1）展示雨情、水情、氣象、水質、視頻、工情等在線監(jiān)測信息。

（2）展示水功能區(qū)、水源地、斷面、行政區(qū)劃、河湖、測站、湖泊、涵閘、泵站、堤防、險工險段等工程設施設備的分布及基礎信息。

（3）提供各類信息的查詢與統(tǒng)計功能。

（4）對超警戒水位預警、超警戒雨量預警、氣象預警、水質超標預警、洪水預報等結果進行綜合告警。

5 結語

為了有效應對海綿城市建設和減輕洪澇災害需求，轉變城市防洪工程管理手段單一，管理方式落后的局面，通過建設自動化調度運行管理決策支持系統(tǒng)的建設，以采集各種數(shù)據(jù)為基礎，并加以處理、傳輸、存儲和管理，通過運用先進成熟的信息采集與處理、通信、計算機網(wǎng)絡等技術手段，建立以信息采集與管理業(yè)務為核心，服務于防汛調度管理、閘站監(jiān)控、視頻監(jiān)視、水情監(jiān)測、工程管理、通用辦公及移動辦公等業(yè)務的信息化作業(yè)平臺，實現(xiàn)信息的采集自動化、傳輸網(wǎng)絡化、技術標準化、管理集成化等目標，對于城市防洪工程的調度運行，工程管理工作的提質增效，海綿城市的順利開展都有顯著影響，可為類似工程實踐提供參考■