1、水庫信息管理中心系統建設方案1水庫工程信息化系統建設概述建立與水利工程地位相適應、能有效地促進水利工程可持續發展的信息化體 系是非常必要的。水利信息化是一個跨學科、跨專業的新型研究課題，主要涉及 水利、信息、控制、計算機及自動化專業領域的基礎知識和應用。實現目標是利 用先進實用的計算機網絡技術、水雨情自動測報技術、自動化監控監測技術、視 頻監視技術、大壩安全監測技術，實現對水利工程的實時監控、監視和監測、管 理，基本達到“無人值班、少人值守”的管理水平。系統通常劃分為水情自動測 報系統、閘門監控、視頻監視、大壩安全監測等子系統，以信息管理中心處為中 心若干子系統組成局域網系統，各子系統既能相互

2、獨立運行，又能相互通信，交 換信息聯合運行。2水庫工程信息化系統建設原則(1)統一規劃標準。打破水庫管理局中部門之間的界限，立足水工程管理 全局，統籌規劃，統一技術標準，做到全局管理水利信息化建設一盤棋。 管理局各個部門都要服從總體規劃，避免重復建設。根據實際需要及可 能，急用先建、逐步推進。(2)先進安全實用。采用先進、成熟的技術，加強系統安全建設，實現“實 用性、先進性、開放性、標準性、安全性”統一，為系統集成運行、技 術升級提供保證。(3)分級建設管理。應該按照“誰受益、誰建設、誰管理”的要求，充分 調動管理局各部門參與信息化建設的積極性。信息化建設的專項資金首 先要用于重要信息采集、骨

3、干網絡、網管中心等基礎性和重要應用系統 的建設項目上。(4)各種資源充分共享。管理局內部要實現資源共享，充分利用水利公共信息基礎設施和相關行業信息資源，如盡可能利用水文、電信、農業、環保、氣象等部門的信息資源和網絡，達到與省、市、流域機構等水利 業務主管部門的互聯互通、資源共享。(5)技術先進、意識超前。通過建設和完善各類信息系統的建設，為水利 工程信息共享提供數據接口，在關鍵部位和項目上采用最新的技術，以 保證在一定的時間內系統不落后，延長工程使用壽命。(6)改造與新建相結合。首先對水利工程范圍內已建系統進行完善，然后 根據任務要求，開發建設新的信息化系統，同時考慮新舊系統之間的數 據整合問

4、題。(7)全局性和整體性原則。在把握全局性的基礎上，從水利工程運行管理、 指揮調度決策的角度出發，充分考慮水庫實際運行的需求，實現系統全 局信息資源(硬件、軟件、網絡和數據)的共享，使系統能真正的在水 庫運行管理及指揮調度決策中發揮決策支持的作用。(8)先進性和成熟性原則。系統開發研究及建設要盡可能采用最先進的技 術、方法、軟件、硬件和網絡平臺，確保系統的先進性，同時兼顧成熟 性，使系統技術成熟，運行可靠。系統在滿足全局性與整體性要求的同 時，能夠適應未來技術發展和需求的變化，使系統能夠可持續的擴展和 發展。(9)標準化和開放性原則。系統的建設要嚴格按照國家、地方和行業的有 關標準與規范，如空

5、間數據分層與編碼、數據質量與元數據標準、公文 標準等，并適當考慮與國際接軌。在沒有標準與規范的情況下，要參照 國家、地方和行業的相關標準與規范，制訂相應的標準與規范。系統的 分析、研究、設計、實現和測試要嚴格按照軟件工程標準和規范，并盡 可能采用開放技術和國際主流產品，以確保系統符合國際上的各種開放 標準。(10)可維護性和擴展性原則。為了確保系統的可持續發展，系統應具有較 強的可維護性和擴展性。當機構調整、認識變動、業務內容與流程變更 時，能方便地進行系統流程和功能的調整，以適應系統需求變化；系統 能夠方便地進行管理與維護，軟、硬件的升級不影響正常運作，系統功能、結構以及數據庫可方便地擴展。

6、(11)安全性和保密性原則。保證網絡環境下數據的安全，防止病毒入侵、 非法訪問、惡意更改毀壞，采取完備的數據保護和備份機制。未了防止 非授權用戶的非法入侵和授權用戶的越權使用，系統應進行各種級別的 權限控制，并具備審核功能，自動記錄用戶訪問的情況和操作過程，以 備日后查詢。(12)高性能、穩定性和可靠性原則。在系統開發研究及設計時，應從系統 結構、技術措施、軟硬件平臺、技術服務和維護響應能力等方面綜合考 慮，確保系統較高的性能，如在網絡環境下對空間圖形的多用戶并發操 作要具有較高的穩定性和響應速度，綜合考慮確保系統應用中最低的故 障率，確保系統的穩定性。(13)經濟、時效性原則。系統建設投資要

7、控制在用戶所能承受的范圍內， 并盡可能利用現有的資源(軟件、硬件、數據和人員)，按計劃在規定的 時間內高質量高效率實現系統的總體與階段性目標。3信息管理中心的功能結構3.1建設目標建立水利工程信息化系統，是實現水利工程科學運行數字化、信息化、現代 化管理必不可少的手段和平臺。通過選取性能可靠的軟硬件和系統開發，采用現 代計算機監控的各項技術手段，對大壩安全監測、水雨情、閘門監控、視頻監視、 辦公自動化各子系統進行有機集成，實現資源共享、科學調度，合理利用水資源， 充分發揮水庫最大的經濟和社會效益。將利用先進實用的計算機網絡技術、自動 化監控監測技術、視頻監視技術、大壩安全監測技術，實現對工程的

8、異地實時監 控、監視和監測、管理，基本達到少人值守、現場無人值班的管理水平是該系統 的總目標。利用寬帶網絡、無線網絡、 Web、GIS、數據存儲、信息服務等前瞻技術， 建立先進的綜合自動化工程體系，為水利管理各項工作的現代化進程提供先進的 技術手段。具體目標如下：(1)建成覆蓋整個流域的通信網絡和水庫計算機網絡系統，保障水雨 信息采集、水庫工情采集、洪水預報和防汛調度系統功能的實現，為水 信息的共享和管理提供技術支持，以保障防汛指揮的命令迅速下達，重 要汛情及時上報，提高防洪效益的目標。(2)該系統的建設進一步提高洪水預報的精度， 對洪水風險進行分析， 優化水資源調度的方案，減少下游災區的經濟

9、損失，提高水資源的利用 率，實現洪水管理。(3)通過建設水庫大壩安全監測系統，及時發現和排除工程隱患，以 保障水庫工程的安全穩定運行。(4)通過建設水庫視頻監視系統，加強水庫的安全保衛工作，以保護 單位的設備和個人財產免受損失。(5)通過建設渠道和溢洪道閘門遠程自動控制系統，提高水庫工程運行管理的自動化水平。(6)通過對水電站監控系統的改造，進一步提高水庫發電站運行管理的自動化水平。(7)通過建設水質自動監測系統，可以對水庫入庫口、取水口和庫區 水質進行實時的監測管理，以保障供水的質量。(8)建設符合國家水利數據庫建設的標準和規范的水庫綜合數據庫平 臺，便于數據交換、數據共享，并提高數據分析的

10、能力。(9)以系統工程、信息工程、決策支持工程等開發技術為手段，建立 一個能為省、市和水利工程管理局領導提供防汛指揮決策支持的系統， 使各級防汛指揮機構的工作效率、質量、效益和水平得到明顯提高。3.2建設任務和內容信息化工程跟進信息的采集、傳輸、處理、分析等流程，其基本任務有：數 據采集系統、通信網絡系統、綜合數據庫系統、業務應用系統、信息服務系統建 設、防汛會商系統以及大屏幕顯示系統建設和信息化保障環境，圍繞水工程的重要業務應用，建立和完善信息化綜合體系。(1)信息采集系統。利用先進的技術手段開發建設的信息采集系統，以形 成綜合信息采集系統，并提高系統整體效率為主要內容。信息采集系 統主要有

11、水雨情自動測報系統、大壩安全監測系統、視頻監控系統、 水電站監控系統、閘門測控系統、供水自動監測系統、水質監測系統。 形成從微觀到宏觀多層次協同作業、結構相對完備的綜合信息采集體 系。(2)網絡通信系統。利用 GSM、超短波、光纖、PSTN等手段，建成連 接水庫各水雨情測報站、視頻監控點、大壩安全監測點、水電站監控 系統、閘門測控點、供水監測點、水質監測站的數據通信網絡系統， 建成連接水庫辦公區、各業務行政科室和外部上級相關水利部門的計 算機網絡和水庫管理局信息中心，為水庫業務應用提供數據交換、視 頻信息傳輸、語音通信和因特網等服務。信息管理中心網絡系統為數據庫系統、閘門自動化監控系統、視頻監

12、控系統、 大壩自動化監測系統以及水情測報系統提供網絡支撐，在辦公區域建立局域網。 完善計算機網絡建設是水庫信息化化建設的基礎，水工程的各類信息只有通過計 算機網絡系統才能夠搜集到一起， 并進行整合和應用。另外，計算機廣域網還是 保證水庫魚外界聯系的紐帶，所以建立完善的計算機網絡系統是水庫信息化建設 的基礎和必要條件。(3)綜合數據庫平臺。綜合數據庫平臺在水庫信息匯集、存儲、處理和服 務的過程中發揮核心作用，是構成完整水工程信息化體系的重要基礎 部分。通過綜合數據庫平臺的建設，實現信息資源的共享和優化配置， 滿足業務應用多層次、多目標的綜合信息服務需求。綜合數據庫系統是信息管理系統的信息支撐層，

13、存儲和管理各應用子系統所 需的公共數據，為應用子系統提供支持服務。同時，各應用子系統間數據交換的 主要方式之一也主要是通過綜合數據庫進行。綜合數據庫劃分以下幾個數據庫： 實時水雨情庫、工情信息科、圖形庫、動態影像庫、超文本庫。為充分利用采集來的信息進行水庫管理的應用開發研究，必須對數據進行統一的綜合管理，這樣才能提高信息綜合應用的效率以及更好的保證數據的安全。 因此信息管理中心的設計還必須建立統一的數據管理系統，提供數據的綜合管理功能。止匕外，數據管理系統還要提供數據交換功能、數據管理與維護功能等。(4 )業務應用系統。水庫業務應用系統依托于信息采集、通信與計算機網 絡和綜合數據庫平臺等水利信

14、息基礎設施，業務應用系統的主要內容 有：防汛決策支持系統(包括水文氣象預報子系統、汛情評估子系統、 洪水預報子系統、洪水調度仿真子系統、洪水風險分析子系統、災情 評估子系統、人力物資調度子系統、防汛會商子系統、水庫優化調度 子系統)、大壩安全評價系統、水電站監控系統、供水綜合管理系統、 水庫行政綜合管理系統(包括管理局辦公自動化系統、財務管理系統、 人事管理子系統、物資管理子系統、工程管理子系統、管理局因特網 站子系統、水庫信息服務子系統)、數字化檔案管理系統(包括數字 化檔案子系統、圖書管理子系統、文獻資料檢索子系統)、應用系統整合等軟件系統。(5)大屏幕拼接墻顯示系統。建設大屏幕顯示系統，

15、主要實現對監控視頻 信號的集中管理、存儲和綜合利用。能夠接入視頻信號，并實現集中 控制切換至顯示系統。大屏幕顯示系統作為一種群體決策的重要方式， 也是水工程進行各種重大決策的主要方式。 所以提供良好的會商環境 也是信息化建設進一步提高的表現。(6)與外部相關系統的接口功能。主要包括與其他專業系統如視頻圖像監 控系統、水情自動測報系統、水質自動監測系統、大壩安全監測系統 和閘門自動監測系統的接口，與水文部門、氣象部門及上級防汛指揮 系統的接口等。(7)水工程信息化系統的保障環境。水工程信息化系統工程是一項涉及專 業多、工作復雜的系統工程，為了使信息化系統可靠、穩定的運行， 需要對系統維護進行專門

16、的設計，包括管理機構設置、人員設置、設 備配置及規章制度等。保障環境由水庫信息化標準體系、安全體系、 建設及運行管理、政策法規、運行維護資金和人才隊伍等要素共同構 成。保障環境是水工程信息化綜合體系的有機組成部分，是信息化得 以順利進行的基本支撐。為保證信息基礎設施與業務應用建設的順利 進行、運行的持續穩定和功能的有效發揮，保障環境的建設必須與之 相結合、相協調，并適度超前。建立良好的管理模式來確保信息化建設的順利實施，產生良性激勵機制，在充分發揮水利信息系統作用的同時提高其自身功能，從而盡可能地發揮出信息化的社會效益及經濟 效益，促進水利現代化進程。4信息管理中心結構設計信息管理中心結構在水

17、工程信息管理中心內部，主要建設會商系統和軟件系統兩個部分。 會商 系統主要包括中心的網絡建設、中控系統建設、會議系統建設和基礎設施的建設。 軟件主要包括綜合數據庫的建設和信息服務系統的建設，中心的軟件可以分為三個層次：數據層、應用層和人機交互層。數據層負責將應用系統涉及的所有數據 收集到數據庫中進行存儲，并向各種應用層面快速提供相關的數據；應用層是整 個軟件系統的核心，它以業務應用為目標，通過數據層的數據支持，將業務應用 生成業務應用邏輯；在應用層之上是人機交互層，人機交互層提供人機交互界面， 人機交互界面主要包括基于瀏覽器的交互和基于客戶端軟件下的交互。人機交互層通過向會商系統提供RGB信號

18、實現與會商系統的集成、整合。其次，信息管理中心需要提供與其他專業系統（主要有視頻監控系統、水質 監測系統、水情自動測報系統、大壩安全監測系統和閘門自動監測系統）的接口， 上述系統的數據將通過相應數據接口傳輸到綜合數據庫進行統一保存。在應用層,各專業系統軟件要按照中心軟件提供的標準進行開發，以便與應用方面的整合。在交互層，各專業系統通過向會商系統提供RGB信號實現與會商系統的集成。最后，在整個系統的外部，信息管理中心須和上級防汛指揮系統、氣象部門， 水文部門進行交互。信息管理中心需要建立相應的數據接口接收氣象部門提供的 相關的氣象信息、水文部門提供的相關的水文信息以及上級防汛指揮系統會向信 息管

19、理中心下達調度指令。系統的總體結構如下所示：圖4-1系統總體結構信息管理中心總體結構功能信息采集層信息采集層是水庫信息化系統所有信息的來源，這些信息的獲得需要通過不 同采集方法和措施，這些獲得信息的手段和措施以及相應的系統就組成了采集層。 采集層采集的信息主要有水雨情、閘位、流量、圖像、工情、水質、含沙量等信 息。信息采集層由以下系統組成：(1)水雨情自動測報系統。主要完成對水庫流域和庫區的雨量站的降雨量、 蒸發量等數據進行自動采集和數據管理， 以便管理人員可以隨時掌握上 游的來水狀況，并作為洪水預報和防洪調度的依據。所采集的數據可以以GIS、圖表等多種表現形式供網絡用戶查詢。(2)視頻監測系

20、統。系統主要完成對管理局的辦公區、水庫大壩進行全天 候視頻圖像監控，使水庫管理人員在監控中心就能隨時了解到管理局辦 公區的人員來往情況、安全情況，便于水庫管理局的日常安全管理，也 可以了解大壩上過往行人的狀況、 閘門的運行狀況及壩前壩后的安全狀 況。(3)大壩安全監測系統。系統主要完成對大壩浸潤線、滲流監測和數據分析軟件的實現提供平臺，以提高大壩工程安全監測的時效性、可靠性和 自動化水平。(4)閘門測控系統。系統主要完成對水庫的泄洪洞和溢洪道的閘門進行遠 程自動控制，通過計算機監控系統達到閘門水位、閘門工情信息采集與 傳輸，達到能夠在監控中心進行遠程控制閘門啟閉以及閘門自動控制； 結合視頻監控

21、系統，可以直觀了解水閘的運行工況以及周圍環境，以實 現無人值守和閘門自動化控制。(5)供水監測系統。系統主要完成水庫對工業供水及農業灌溉用水情況進 行監測，供水是水庫經濟效益的主要來源，通過對供水系統的分析研究， 主要對水量計量系統進行建設。(6)水質監測系統。系統主要完成入庫點和庫區取水口處的自動監測和實 驗室化驗分析，系統采用自動監測儀器法和實驗室實驗分析法對水質的20多項指標進行監測和分析，為庫區的水環境、凈化水質提供科學的 依據，杜絕亂排污水，對排污單位進行監督和管理。通信網絡層通信網絡層是信息化數據傳輸交流的基礎， 是數據傳輸的介質，包括數據通 信部分和計算機網絡部分，數據通信部分主

22、要是對所有采集的數據傳輸的基礎，采用GSM/4G、超短波、光纖等多種傳輸方式。計算機網絡部分主要是對水庫管理局內部和外部的網絡建設，包括內部辦公和外部交流網絡。通信網絡層主要由以下系統組成：(1)數據通信系統。采集的數據通過遠程有限或無線等通信方式進行傳輸，采集系統中水雨情自動測報系統通信方式依據設計確定的方式；視頻監控系統通信方式采用光纖傳輸；大壩安全監測系統通信方式采用有線電纜、光纖傳輸或GSM/4G網絡傳輸。(2)計算機網絡系統。該系統主要包括水庫管理局內部網絡和外部網絡的建設，它將極大地提高內部各部門的數據共享、 信息交流和管理局與上級單位的 信息溝通以及對外界的信息溝通能力。 該系統

23、具體包括：管理局信息中心網絡系 統；管理局辦公區網絡系統；管理局防汛會商室網絡系統；管理局與上級水利單 位的網絡系統；管理局對外Internet網絡系統；智能 WIFI系統。綜合數據層水庫信息化系統的建設需要建立一個公用、統一的數據存取平臺，它是整個 信息化系統數據存取的基礎，由多個相對獨立又互有關系的數據庫組成， 主要包 括基礎數據庫、實時數據庫、多媒體數據庫、超文本數據庫、空間數據庫、方法 模型庫等。數據層專門針對數據進行有效的管理和訪問， 可以有效地保護系統重 要的資源數據庫，也解決了系統中數據資源多樣化及異種數據庫系統之間交互問 題。業務應用層業務應用層主要完成洪水預報、水庫調度、防汛

24、決策、用水管理、行政辦公、 日常管理等業務數據分析、處理、表現等功能，是水庫調度、決策、指揮的過程， 業務應用層主要由以下系統組成：(1)防汛決策支持系統。(2)水文氣象預報子系統。主要對庫區水資源的時空分布進行預報，為水資源的合理利用和優化調配提供基本依據。根據前期和現時的水文、氣象等要素， 對洪水的發生和變化過程作出定量、定時的科學預測，為水庫調度提供依據。主 要預報項目有最高洪峰水位或流量、洪峰出現時間、洪水漲落過程、洪水總量等。(3)汛情監視子系統。該系統主要提供對庫區汛情信息多種形式的顯示、查詢功能，提供基于整個庫區上下游電子地圖的水雨情和工情查詢， 從不同的區 域、不同時間對水雨情

25、信息進行查詢， 提供表格化和圖形化的數據，并進行比較 分析。(4)洪水預報子系統。該系統主要是根據采集的實時雨量、蒸發量、水位等資料，對未來將發生的洪水做出洪水總量、 洪峰發生時間、洪水發生過程等情況的預測，并通過采用水文學、水力學、河流動力學及GIS系統的有機結合，建立洪水預報數學模型，實現洪水預報的動態仿真。(5)洪水調度仿真子系統。該系統主要是依據實時雨、水、工情信息和預 報成功，采用調度模型，自動模擬仿真，生成調度預案，制定實時調度方案，進行方案仿真、評價和優選，并且具有汛情分析、信息查詢、報告編制、系統管理 等輔助功能。(6)洪水風險分析子系統。主要根據采集的實時水雨情數據對洪水風險

26、的 預測和分析，以及對險情影響的區域和后果進行預測，對洪水淹沒區域的分析、 淹沒程度的分析以圖表分析和 GIS分析。(7)災情評估子系統。該系統主要對洪水淹沒區的災前預評估、災中實時 監測評估和災后評估的管理，系統主要通過洪水調度仿真、GIS和社會經濟信息 相結合的方法。(8)人力物資調度子系統。系統根據人力、物資情況，以及出現的洪災對 交通網絡、抗洪物資等的影響，建立資源分配實時調度模型，確定人力和救災物 資到達搶險救災地區的行進路線、到達時間等參數，制定出優化的人力、物資調 度方案，在此基礎上，結合電子地圖，顯示出主要物資倉庫的物資調運清單、調 運路線、到達現場時間等信息，顯示出各搶險救災部隊調動情況，以及搶險地點、 行進路線、到達現場時間等信息，為防汛搶險現場指揮的領導進行人力、物資調 度提供輔助決策信息支持。(9)防汛會商子系統。該系統主要根據現有防洪工程情況和調度規則制定 調度方案，做出防洪決策，下達防洪調度和指揮搶險的命令， 并監督命令的執行 情況、效果，根據水雨情、工情、災情的發展變化情況，做出下一步決策。能制 訂出