陳金水cjshhu@海大學計算機與信息學院(xuéyuàn)210098南京市西康路一號大型灌區(guànqū)信息化建設大型灌區信息化建設001

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大型灌區在1998年開始的“續建配套節水改造”項目基礎上，于2002年啟動了信息化試點建設(jiànshè)，至今已經歷了“十五”、“十一五”兩期試點建設，共有51座灌區參與（參與的程度不同而已）。其中，第一期試點30座灌區，共投資1.8564

億元，第二期試點36座灌區（其中15座由一期延續下來），共投資2.3162

億元。大型(dàxíng)灌區信息化建設002

共一百三十一頁“十五”、“十一五”兩期信息化試點建設的大型(dàxíng)灌區大型(dàxíng)灌區信息化建設003

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大型(dàxíng)灌區信息化兩期試點的成效和收獲是肯定的，特別是第二期試點在第一期試點摸索

的基礎上，無論是規劃設計還是建設實施，直至維護管理都有了長足的進步。其中，特別具有“里程碑”意義的有三件事：

1、《“十一五”期間大型灌區信息化試點建設指導意見》編制；2、《大型灌區信息化建設技術指南》出版；3、《大型灌區“十一五”信息化試點建設總結》編制。大型灌區(guànqū)信息化建設004

共一百三十一頁1灌區信息化建設(jiànshè)規劃和設計編制大型(dàxíng)灌區信息化建設005

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信息化建設首先要編制規劃、然后進行可行性研究分析，獲批后再進行初步設計（或實施方案）編制。

《大型灌區信息化建設技術指南》詳細描述了規劃、可研和初步設計的編制內容、深度控制(kòngzhì)和格式要求。當然也可以參考《水利信息系統可行性研究報告編制規定（SLZ331-2005）》和《水利信息系統初步設計報告編制規定（SLZ332-2005）》，最后以水利部下發的針對具體項目的編制大綱為準，例如《“十一五”期間大型灌區信息化試點（第二批）年度實施方案編制大綱》大型(dàxíng)灌區信息化建設006

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按照完整性要求，規劃和設計報告應包括綜述、灌區概況、指導思想與編制原則、建設意義、需求分析、建設內容、建設（技術）方案、投資估算（概算）、建設與運行管理、效益分析與評價等內容。但是，其核心主要是建設內容、建設（技術）方案和投資估算（概算），當然，這些內容要以信息化建設的目標原則、指導思想和灌區的實際需求為依據，指導編制。下面通過兩個(liǎnɡɡè)例子具體說明規劃和初設的編制過程。大型(dàxíng)灌區信息化建設007

共一百三十一頁示例1：新疆生產建設兵團第二師塔里木灌區信息化建設(jiànshè)規劃大型灌區(guànqū)信息化建設008

共一百三十一頁示例2：新疆生產建設兵團第二(dìèr)師下野地灌區2014年信息化建設實施方案大型灌區(guànqū)信息化建設009

共一百三十一頁2大型灌區(guànqū)信息化建設內容大型灌區(guànqū)信息化建設010

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建設內容的確定是灌區信息化建設最為重要的一環，它對整個信息化建設起到“承上啟下(chéngshàngqǐxià)”的作用。

“承上”是因為它是需求分析的結果，這從《指南》的2.1節灌區建設與管理的業務流程就可以體現出來?！皢⑾隆眲t是技術方案的對象和依據。大型(dàxíng)灌區信息化建設011

共一百三十一頁2.1灌區(guànqū)建設與管理的業務流程

業務內容是靜態的，業務流程是動態的。業務內容決定了信息系統的功能和組成，而業務流程則表達了信息流向(liúxiànɡ)以及系統各組成部分之間的控制關系。這些都是灌區信息系統技術方案設計的重要依據。大型灌區信息化建設012

共一百三十一頁用信息流表達的灌區(guànqū)建設與管理的業務流程大型灌區(guànqū)信息化建設013

共一百三十一頁基于(jīyú)信息流的灌區建設與管理業務流程的執行過程（數據驅動，軟件執行）大型灌區(guànqū)信息化建設014

共一百三十一頁2.2灌區(guànqū)業務數據

（1）數據分類

比較好的數據分類方法應該是對各職能部門所管轄的業務數據進行抽象，建立獨立的數據源，統一進行分類，各職能部門的業務工作只是從這個獨立、公共的數據庫中去獲?。ò礄嘞蓿┳约盒枰臄祿Ｒ簿褪钦f要實現數據與應用的分離(fēnlí)，這樣，無論是數據還是軟件的維護都更加容易而且高效。大型灌區信息化建設015

共一百三十一頁右圖所示的分類法僅供參考，因為灌區不像水文專業(zhuānyè)那樣有數據分類和編碼的標準和規范。但是，可以參考“中心”編制的《大型灌區基礎數據庫設計指南》，這是目前較為規范的灌區數據分類和結構定義。大型(dàxíng)灌區信息化建設016

共一百三十一頁（2）數據處理過程

從應用領域這個角度出發(chūfā)，信息處理的方式與具體的業務內容和管理方式有關，但是，就信息自身而言，無論哪一類信息，其處理過程都可以分為獲取、整編、存儲（管理維護）和應用四個過程。大型灌區(guànqū)信息化建設017共一百三十一頁

其不同之處是：

獲取可以實時自動，或人工觀測，或對歷史數據整理后成批導入，或通過(tōngguò)軟件交互輸入，或者引用第三方資源等等。無論哪種方式，都要根據不同信息對傳輸的需求設計相適應的通信鏈路。

整編包括異常數據處理、均值化、注釋等，但是，不同屬性的數據，整編的方式（與業務專業有關）也會不同，甚至存在很大差異。大型(dàxíng)灌區信息化建設018

共一百三十一頁要實現信息的存儲、管理和維護首先要把信息存儲在數據庫中，通過數據庫管理系統對信息進行管理和維護，一般借助(jièzhù)商用數據庫管理系統實現，如Oracle、SQLServer等。

應用包括信息查詢、統計、報表輸出、閘門/水泵的控制，以及為灌區建設管理中各項業務工作（如水資源調配）的決策分析提供依據等。大型(dàxíng)灌區信息化建設019

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灌區信息化建設內容歸納為：信息獲取、信息傳輸、監控、信息存儲、管理和表達、應用軟件、配套設施六個部分。這六個部分不單是針對灌區，對其他領域也是適合的。實際上，它們也是目前廣義(guǎngyì)信息系統的常規內容。

2.3信息化建設(jiànshè)的具體內容大型灌區信息化建設020

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信息獲取首先要討論獲取哪些信息，然后確定獲取的方式，這是技術(jìshù)方案的依據。《指南》基本列出了灌區涉及的所有信息，但是各灌區要根據自己的具體情況有所增刪、取舍。2.3.1信息(xìnxī)獲取大型灌區信息化建設021

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擔負生活供水的灌區，可能需要獲取水質信息；含沙量大的灌區可能要增加含沙量信息的獲取；提水灌區要側重于泵站運行信息的獲??；有防汛任務的灌區要注重(zhùzhòng)汛情信息的獲取等。

例如(lìrú)：大型灌區信息化建設022

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現階段還不可能實現所有的信息都自動采集，所以要特別強調可以手工采集的要手工采集，可以通過巡檢（如水質信息采集）獲取的不一定采用自動在線獲取。墑情盡量在“試驗(shìyàn)片”（灌溉試驗(shìyàn)站或與大田中的試驗(shìyàn)點相結合）的模擬田塊中獲取，通過模擬田塊與大田間的關系模型，輻射到整個灌域。

如何取舍，要根據需求，以符合灌區實際。大型(dàxíng)灌區信息化建設023

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信息傳輸除了(chúle)通信鏈路建設外，為了實現聯網，還要建設廣域連接和局域連接的計算機網絡。

2.3.2信息(xìnxī)傳輸大型灌區信息化建設024

共一百三十一頁局域網絡一般是在灌區管理局/管理處建設信息中心，在信息中心配置若干臺服務器和交換機、路由器等設備，把局/處的計算機互聯在一起，構成數據和軟件共享的硬件環境。同時通過路由與需要互聯的外部機構（上級機構或異地的下屬機構）和分布于各處(ɡèchǔ)的信息點（監測點、監視點和控制點等）互聯以構成廣域網絡。大型灌區(guànqū)信息化建設025

共一百三十一頁圖中的通信鏈路、網絡設備可以(kěyǐ)根據各個灌區的具體情況（灌區大小、數據量多少、管理的復雜程度等）進行配置。大型(dàxíng)灌區信息化建設026

計算機通信網絡邏輯結構共一百三十一頁2.3.3監視(jiānshì)控制

灌區的監視控制主要指在需要保證運行安全（工程(gōngchéng)設施安全和人身安全）的地點安裝視頻監視和水閘、泵站的控制裝置。其中，新建泵站和老舊泵站在改造中，監視控制基本上都升級為自動監視控制或計算機監視控制（現地/集中/遠程），因此，自動/計算機監視控制在泵站建設和改造中已經成熟和規范。大型灌區信息化建設027

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灌區要監視控制的另一類主要建筑物是水閘。由于水閘面廣量大、類型繁多、規模不同、工程基礎條件相差懸殊，因此，控制的方案要分類，按不同情況進行設計。一般以現地、集中控制為主，遠程只是通過設置(shèzhì)在閘孔和上下游的攝像頭監視運行情況，除非特殊需要才考慮自動/計算機控制。與信息獲取、傳輸一樣，監控更需要自動與人工相結合，二者兼備。對于重要的控制水閘應該采用自動控制，對于小型閘或使用時間短（灌季短）的閘可以采用電動或手動控制。將來隨著財力和技術水平的提升，再逐步實現自動控制。

大型灌區(guànqū)信息化建設028

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信息化建設成果要發揮作用，靠的是全面、完整的信息。信息獲取后傳輸到管理中心（可以是集中式分布、分布式分布或“云”分布等）。在管理中心，信息存放在數據庫中，由數據庫管理系統管理。而數據管理軟件只是根據應用需要，利用(lìyòng)數據庫管理系統提供的功能，編制面向業務管理需要的數據處理、查找、統計、報表、表達等的過程實現程序，并且提供直觀且易操作的界面，以方便管理人員使用。2.3.4信息存儲、管理(guǎnlǐ)和表達大型灌區信息化建設029

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信息獲取、傳輸可以自動和人工相結合，但是信息存儲、管理和表達必須由計算機系統自動實現，特別是自動存儲、自動備份和自動恢復等，只有在異常情況下才動用人工干預。其原因除了考慮效率（當數據量很大、數據關系復雜時更顯重要）外，更重要的是保證數據的安全和統一。因此，數據管理軟件一定要精心設計，并認真維護和管理。信息存儲、管理和表達除了要滿足業務管理的功能化需求外，還必須特別注重數據安全保護等非功能化需求。例如，泄漏保護、病毒防范、入侵阻擋(zǔdǎng)等等。大型灌區(guànqū)信息化建設030

共一百三十一頁2.3.5應用軟件

灌區信息化建設中，其他(qítā)建設內容都看得見、摸得著，就是計算機軟件看不見、摸不著。但是，軟件又是信息化建設能否發揮作用，取得效益的關鍵內容。大型(dàxíng)灌區信息化建設031

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“十五”、“十一五”試點期間，各個灌區都不同程度地開發了一些軟件，只是覆蓋面大小、種類多少、功能強弱、命名方式等存在不同而已，姑且以廣義信息（不分別針對雨情、水情、工情、業務管理等信息）為處理對象歸納之，主要有八種軟件：數據采集(cǎijí)及傳輸軟件、數據存儲、管理和維護軟件、信息瀏覽、查詢、匯總、統計、表達軟件、視頻監視及管理軟件、閘門和水泵控制軟件、業務行政辦公管理軟件、門戶網站、水資源配置與調度軟件。

大型灌區(guànqū)信息化建設032

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但是，應用軟件的開發、管理和維護仍然是灌區信息化建設中最為薄弱的一環。原因之一在于軟件的“無形”，因而重視不夠；原因之二是軟件開發不規范，很多軟件開發機構沒有對應的資質或缺乏CMM

評估等級；原因之三是開發人員對灌區的業務內容及其管理過程研究的不夠深入和透徹，甚至不了解、不熟悉灌區的專業內涵(nèihán)，導致開發的軟件無法滿足需求，甚至不能用。大型(dàxíng)灌區信息化建設033

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針對(zhēnduì)上述情況，《指南》僅是按照建設管理、運行管理和事務管理三個方面的業務對應用軟件進行了劃分，給出的應用系統均為常規的、最為需要的功能。在此基礎上，結合當前軟件開發的技術，抽象出五類應用軟件。大型(dàxíng)灌區信息化建設034

共一百三十一頁應用軟件的抽象(chōuxiàng)劃分大型灌區(guànqū)信息化建設035

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《指南》第三章通過實例展示了對應的軟件設計方案。由于灌區種類繁多（因其地域不同、氣候條件不同、水源方式不同、管理(guǎnlǐ)方式不同等），應用軟件開發的前期工作和“頂層設計”還很不夠。正因為如此，《指南》專門編寫了一個“軟件及軟件工程基本概念”的附錄，灌區建設和管理人員可以參照，并通過實踐，提出更合適的應用系統功能和性能需求，以及軟件劃分方式，期望在“十二五”乃至“十三五”的信息化建設中能有長足的進步和發展。大型(dàxíng)灌區信息化建設036

共一百三十一頁2.3.6配套(pèitào)設施

信息化建設過程中，配套設施建設和改造的內容很多，《指南》只列出了供電和防雷兩項設施（當然，這兩項最為重要），實際上還有很多配套設施要建設或改造。例如：（1）信息中心、信息采集點和監控點的安防設施；（2）采用特設量水的渠道(qúdào)要增建特設建筑物（巴歇爾槽、機翼型槽、無喉道槽，或者堰等）；大型灌區信息化建設037

共一百三十一頁特設量水建筑物巴歇爾槽機翼(jīyì)型槽大型(dàxíng)灌區信息化建設038

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（3）為了實現(shíxiàn)閘門控制，原來沒有閘房的要增建閘房，閘門原來是手動啟閉的要改造成電動啟閉，其中，a要新建閘房，b要改造閘房，c要將啟閉機啟動方式從手動啟閉改為電動啟閉）；大型灌區(guànqū)信息化建設039

共一百三十一頁要新建閘房a大型(dàxíng)灌區信息化建設040

共一百三十一頁要改造(gǎizào)閘房和啟閉設備bc大型灌區(guànqū)信息化建設041

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（4）配合水位(shuǐwèi)、流量監測而修建的測井及測井房，其中，a為有測井房的水位監測，b是無測井房的水位監測；ba大型灌區(guànqū)信息化建設042

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（5）自建光纖通信系統要架桿或開挖光纜埋設溝道。

基礎設施的建設(jiànshè)和改造，一方面是與信息系統配套，另一方面也是灌區工程及管理設施改造等“硬件”建設的需要。只有軟、硬結合，才能使信息系統正常運行，發揮最大的效率。大型灌區(guànqū)信息化建設043

共一百三十一頁3軟件(ruǎnjiàn)是信息化建設成敗的關鍵大型灌區(guànqū)信息化建設044

共一百三十一頁軟件看不見、摸不著，因此，其作用和價值經常被低估。實際上，在信息化建設中，要使所有的設施和設備（看得見、摸得著）發揮作用，為灌區建設和管理服務，處處得靠軟件。這如同沒有播放的電視頻道，電視機只是擺設一樣。附錄三將軟件提升到工程的高度，簡明扼要地列舉并說明軟件的構成、軟件工程的過程，以及軟件分析、開發、運行、維護過程中的基本方法、技術(jìshù)要點和需要注意的問題，以期引起重視。大型(dàxíng)灌區信息化建設045共一百三十一頁軟件指計算機系統中的程序及其文檔。程序是計算任務的處理對象和處理規則的描述(miáoshù)；文檔則是為便于了解程序所需的闡明性資料。軟件一般分為三類，即系統軟件、支撐軟件和應用軟件。3.1軟件(ruǎnjiàn)分類大型灌區信息化建設046共一百三十一頁系統軟件位于最接近計算機硬件的層面上，其他軟件一般要通過(tōngguò)系統軟件發揮作用。系統軟件與具體的應用領域無關。操作系統、編譯程序等均為系統軟件。大型(dàxíng)灌區信息化建設0473.1.1系統軟件共一百三十一頁支撐軟件(ruǎnjiàn)指支持軟件(ruǎnjiàn)開發、運行和維護的軟件(ruǎnjiàn)。數據庫管理系統、網絡軟件，開發環境（環境數據庫、接口軟件和工具組）、中間件都可以視為支撐軟件。大型(dàxíng)灌區信息化建設0483.1.2支撐軟件共一百三十一頁應用軟件(ruǎnjiàn)是特定應用領域專用的軟件(ruǎnjiàn)。例如適用于灌區建設與管理業務工作的水資源調配軟件、水費征收管理軟件等就是應用軟件。大型(dàxíng)灌區信息化建設0493.1.3應用軟件共一百三十一頁軟件生存周期是軟件產品或軟件系統從產生、投入使用到被淘汰(táotài)的全過程。通常把軟件生存周期分為三個階段：定義、開發和維護或五個階段：需求分析、設計、實現（編碼）、測試和維護。大型灌區(guànqū)信息化建設0503.2軟件生存周期及其階段劃分共一百三十一頁

大型灌區(guànqū)信息化建設051軟件(ruǎnjiàn)定義階段共一百三十一頁

軟件開發階段(jiēduàn)大型(dàxíng)灌區信息化建設052共一百三十一頁

大型(dàxíng)灌區信息化建設053軟件維護階段(jiēduàn)共一百三十一頁軟件維護階段(jiēduàn)大型(dàxíng)灌區信息化建設054共一百三十一頁

分析階段包括問題分析和需求分析。問題分析獲取需求定義（又稱需求規約），即要解決什么問題。這個過程通過需求調查實現。調查得到的需求還不能全部作為軟件設計與實現的目標，還需要進行可行性分析，也就是需求分析。可行性分析包括經濟可行性、技術可行性和可操作性三個方面。其中，可操作性要充分考慮使用對象的具體情況，提供簡捷、方便、易用的軟件。需求分析的結果要生成功能規約（即需求規約），需求規約是軟件開發者和用戶(yònghù)對軟件質量進行最后驗收的準則。

3.2.1分析階段大型(dàxíng)灌區信息化建設055共一百三十一頁設計階段包括概要(gàiyào)設計和詳細設計。概要(gàiyào)設計建立整個軟件體系結構，包括子系統、模塊以及相關層次的說明、每一模塊的接口定義；詳細設計產生程序員可用的模塊說明，以及數據結構說明及加工描述。大型灌區(guànqū)信息化建設0563.2.2設計階段共一百三十一頁測試包括單元測試、組裝測試和確認測試。測試活動的目的是使軟件系統達到需求提出(tíchū)的各項要求。3.2.3實現(shíxiàn)階段實現是把設計結果轉換為可執行的程序代碼。3.2.4測試階段大型灌區信息化建設057共一百三十一頁維護是對投入運行的軟件進行修改，使軟件系統能適應外界環境的變化，實現功能擴充和質量完善。由于軟件維護的時間長，費用高，所以要重視軟件的維護，特別是在開發軟件時就要(jiùyào)注重提高軟件的可維護性能及易維護性能。大型(dàxíng)灌區信息化建設0583.2.5維護階段共一百三十一頁

體系結構設計(shèjì)、數據設計(shèjì)和模塊設計(shèjì)是軟件工程過程的三項主要設計。3.3軟件設計過程(guòchéng)大型灌區信息化建設059共一百三十一頁體系結構是軟件總體結構的抽象表示。因此，體系結構可以看作由三個部分組成，即模塊、模塊間的層次(céngcì)關系和結構風格。其中，模塊包括處理單元、信息單元和連接單元（接口）。模塊間的層次關系要描述模塊間的交互與組織權重表示模塊以及聯系的重要程度。結構風格刻畫了體系結構設計人員的設計風格和技術水平。因此，體系結構設計的主要目標是開發一個模塊化的程序結構，并給出各個模塊之間的控制關系，同時融合了程序結構和數據結構，以及接口定義。3.3.1軟件體系結構設計(shèjì)大型灌區信息化建設060共一百三十一頁

軟件體系結構設計(shèjì)示例大型(dàxíng)灌區信息化建設061共一百三十一頁數據結構在很大程度上決定(juédìng)了程序結構和程序過程的復雜性。在設計階段，數據設計要對各類數據給出明確、詳細的規格說明。規格說明主要通過數據的分類定義、實體-關系圖和數據結構來描述。3.3.2數據(shùjù)設計大型灌區信息化建設062共一百三十一頁數據設計(shèjì)示例（淠史杭灌區數據庫設計）

按照右圖所示灌區水資源配置的物理過程，對應地劃分(huàfēn)為五個邏輯數據庫，即取水數據庫、輸水數據庫、用水數據庫、測控數據庫和管理數據庫。1、數據分類大型灌區信息化建設063共一百三十一頁數據設計示例(shìlì)（淠史杭灌區數據庫設計）

2、實體(shítǐ)-關系大型灌區信息化建設064共一百三十一頁數據設計(shèjì)示例（淠史杭灌區數據庫設計）

3、邏輯結構（示例：水庫水位(shuǐwèi)-庫容、面積關系表）大型灌區信息化建設065共一百三十一頁把一個待開發軟件分解成若干個小的、簡單(jiǎndān)的部分，稱為模塊。一個模塊執行一個特殊任務。模塊通常由接口和實現兩部分組成。接口包括可由其他模塊訪問的常數、數據類型、變量、函數等，它刻畫了模塊間的耦合方式，是其他模塊的設計者和使用者需要了解的約定。3.3.3軟件模塊(mókuài)設計大型灌區信息化建設066共一百三十一頁實現包括私有量（只能由本模塊自己使用的數據）以及實現本模塊功能的源程序代碼，它是各模塊的內部事務，不需要為其他模塊所知道。此即信息隱藏。模塊實現過程的最終表達是通過程序設計語言來描述的，但是，在設計階段，一般借助各種(ɡèzhǒnɡ)圖形來表示。常用的有流程圖（flowchart）、盒圖（boxdiagram）、問題分析圖（problemanalysisdiagram）等。大型灌區(guànqū)信息化建設067共一百三十一頁右圖所示是一元二次方程ax2+bx+c=0的求解流程圖，根據這個流程圖，選擇一種(yīzhǒnɡ)程序設計語言，即可編制程序代碼，進而開發出一元二次方程解的軟件。大型灌區(guànqū)信息化建設068共一百三十一頁軟件測試是檢測和評價軟件以確定其質量的過程與方法(fāngfǎ)，即評價軟件或程序的屬性和能力，以確定它是否滿足需求的過程與方法(fāngfǎ)。3.4軟件測試大型(dàxíng)灌區信息化建設069共一百三十一頁軟件測試示例（江蘇省泰州市防汛(fánɡxùn)防旱空間決策支持系統）大型灌區(guànqū)信息化建設070共一百三十一頁3.4.1軟件測試過程(guòchéng)大型灌區(guànqū)信息化建設071共一百三十一頁軟件測試(cèshì)，可以分為四個步驟順序進行：單元測試(cèshì)、集成測試(cèshì)、確認（功能）測試(cèshì)和系統（實例）測試(cèshì)。大型灌區(guànqū)信息化建設0723.4.2軟件測試步驟共一百三十一頁改正性維護（CorrectiveMaintenance）的目的在于糾正在軟件開發期間未能發現的遺留錯誤。由于軟件測試的不（不可能）徹底性，軟件發布或交付使用后，都會繼續發現隱藏的錯誤，對它們進行診斷和改正是軟件維護的一項重要和必須(bìxū)的過程。3.5軟件維護3.5.1軟件維護的類型(lèixíng)（1）

改正性維護大型灌區信息化建設073共一百三十一頁適應性維護（AdaptiveMaintenance）是對軟件為了適應運行環境的改變而進行的維護。它包括三個方面：①因硬件或支撐軟件的改變而引起的變化；②將軟件移植到不同的計算機類型上；③軟件使用對象(duìxiàng)的小規模變更。（2）適應性維護(wéihù)大型灌區信息化建設074共一百三十一頁無論是系統軟件還是應用軟件，都要在使用期間不斷(bùduàn)地完善和增強它的功能和性能，以滿足用戶日益增長的需要。完善性維護（PerfectiveMaintenance)就是在不斷提升軟件品質的同時，延續軟件的生命周期，以發揮最大效益。（3）

完善(wánshàn)性維護大型灌區信息化建設075共一百三十一頁上述三種維護，無論哪一種維護，都不能在需要維護的時候才考慮對策，落實措施(cuòshī)，而應該在規劃和設計時就在軟件功能、技術方案、經費估算等方面予以考慮。這就是所謂的第四種維護：預防性維護（PreventiveMaintenance）。預防性維護的另一層含義是，維護人員不能單純等待用戶提出維護的請求，而應該選擇那些還能使用數年、目前雖能運行但不久就需做重大修改或加強的軟件，進行預先的維護。其直接目的是改善軟件的可維護性，減少今后對它們維護時所需要的工作量。（4）

預防性維護(wéihù)大型灌區信息化建設076共一百三十一頁大型(dàxíng)灌區信息化建設0773.5.2軟件維護過程(guòchéng)軟件維護包括從維護申請到新軟件投入運行的全過程。共一百三十一頁如右圖所示，軟件維護包括從維護申請到新軟件投入運行的全過程。軟件維護過程包含了軟件設計、設計復審、代碼修改、測試等全部維護工作。因此(yīncǐ)，維護實際上是開發的一個縮影。（1）軟件維護的工作(gōngzuò)流程大型灌區信息化建設078共一百三十一頁軟件維護階段要編制兩個文檔，即維護申請單和修改報告單。維護申請單（MaintenanceRequestForm，MRF）通常由申請維護的用戶填寫(tiánxiě)。糾錯維護的申請單應完整地說明導致錯誤發生的環境，包括輸數據、輸出數據清單和其他相關資料。如果申請適應性或完善性維護，則僅需提出一個簡要的需求說明。軟件修改報告單（SoftwareChangeReport，SCR）用于記錄在維護階段對軟件所做的每一次修改。其內容包括問題來源、錯誤類型、修改內容、資源（成本）耗用以及批準修改的負責人等。修改報告由直接進行修改和負責文檔管理的人員共同填寫。（2）

軟件維護的文檔編制(biānzhì)大型灌區信息化建設079共一百三十一頁

水利部李國英副部長要求“十三五”前要完成大型灌區的現代化建設。

因此(yīncǐ)，實現現代化建設就是大型灌區信息化發展的目標。4大型灌區(guànqū)信息化發展大型灌區信息化建設080共一百三十一頁

李國英副部長2011年9月7日在“引嫩入白”信息化建設方案審查會上講話指出，從“十二五”開始，灌區要加快(jiākuài)開展信息化、數字化和智能化的建設。李國英副部長的講話給出了灌區現代化“頂層設計”的思路和框架，也是大型灌區信息化發展的方向。大型(dàxíng)灌區信息化建設081共一百三十一頁“引嫩入白”工程(gōngchéng)吉林省白城市位于嫩江右岸支流洮兒河流域，是吉林省西部地區老工業基地，土地資源豐富(fēngfù)，具有一定的農業發展潛力。但是，白城是一個水資源短缺的城市，全市水資源總量22.72億立方米，約占全省的5.62％，人均占有水資源1140立方米，為全國平均水平的51.35％、全省的75％。隨著社會經濟的快速發展和人民生活水平的提高，對水資源的需求不斷增加。大型灌區信息化建設082共一百三十一頁“引嫩入白”工程(gōngchéng)

引嫩入白供水工程從水資源較為(jiàowéi)豐富的嫩江干流引水，向白城市、鎮賚縣等城鎮和五家子灌區（30萬畝）供水，并為向莫莫格濕地補水創造條件。大型灌區信息化建設083共一百三十一頁“引嫩入白”工程(gōngchéng)大型(dàxíng)灌區信息化建設084共一百三十一頁“引嫩入白”工程(gōngchéng)

2006年1月水利部以水總[2006]2號文件對《吉林省引嫩入白供水工程規劃》進行了批復(pīfù)。2007年8月國家發改委以發改農經[2007]2082號文件批復了《吉林省引嫩入白供水工程項目建議書》，安排國家建設資金5億元。2008年4月3日國土資源部以國土資預審字[2008]102號文件對《吉林省引嫩入白供水工程建設項目建設用地預審》進行了批復。大型灌區信息化建設085共一百三十一頁“引嫩入白”工程(gōngchéng)2008年6月16日水利部以水規計[2008]191號文件將《吉林省引嫩入白供水工程可行性研究報告》報送到國家發展改革委審查。2008年8月15日《吉林省引嫩入白供水工程環境影響評價報告》通過了國家環保部部長(bùchánɡ)常務會議審查?！都质∫廴氚坠┧こ炭尚行匝芯繄蟾妗?008年10月得到國家發改委批復，初步設計于2008年12月得到吉林省發改委批復。大型灌區信息化建設086共一百三十一頁引嫩入白供水工程2005年開工建設(jiànshè)，2011年工程基本完工，屆時，編制并申報《吉林省引嫩入白綜合信息化可行性研究報告》，并于2011年9月7日在水利部審查。

審查會上李國英副部長指出：

“灌區事業、灌溉技術是今后發展方向。定額灌溉全國還找不到可借鑒的例子。永遠拍腦袋永遠實現不了灌區現代化。下決心走下去一定能走出農業灌區現代化的康莊大道?！贝笮?dàxíng)灌區信息化建設087共一百三十一頁

“今天，農水司主要領導都來了，旗扛起來，作個示范。灌區信息化的規范誰寫？寫不出來(chūlái)。這個工程（引嫩入白）要全國推廣，諸位專家要扛起重任，要確實是示范、樣板、管用、可看、可學、可借鑒。”大型灌區(guànqū)信息化建設088共一百三十一頁1需求牽引、應用至上；2統一規劃、分步實施3總體設計、模塊管理；4數學模擬、注重參數5階段先進、擴展升級(shēngjí)；6穩扎穩打、持續利用李國英副部長對灌區(guànqū)現代化建設的建議大型灌區信息化建設089共一百三十一頁第一步：實現(shíxiàn)信息化；第二步：實現數字化；第三步：實現智能化。李國英副部長提出(tíchū)的實現灌區現代化的具體步驟大型灌區信息化建設090共一百三十一頁

“實現信息化”就是通過各種信息采集技術和手段，全面或較為全面地獲取灌區內的水雨情、工情、墑情等信息，并通過通信鏈路和計算機網絡傳輸給需要這些數據的職能部門和管理人員，借助必要的軟件，使這些部門和人員能夠(nénggòu)瀏覽、查詢所需要的信息，并可以統計、匯總，形成報表等，以此作為灌區建設和管理的依據或參考。4.1對實現(shíxiàn)大型灌區現代化的理解大型灌區信息化建設091共一百三十一頁

“實現數字化”就是系統地結合水、肥、作物等學科及專家的知識，在信息化的基礎上，針對灌區各種作物，以及具體的土壤、氣候等條件，建立科學合理、精準的供水（供肥等）過程模型（節水并在邊界條件約束下達到最優化），該模型應能夠根據供水過程中發生的情況(qíngkuàng)變遷，以參數變化的形式對模型作隨機調整并運用，以此指導灌區灌溉（可能還有生活工業、防洪等）水資源的調配。大型灌區(guànqū)信息化建設092共一百三十一頁

“實現智能化”就是根據信息化所獲得的各種數據，作為參數(cānshù)，去選擇匹配的模型，通過編制的軟件由計算機及各種控制設備和設施自動執行模型，從而控制供水（供肥）建筑物、設備、設施的運行，實現自動化和智能化。大型(dàxíng)灌區信息化建設093共一百三十一頁

灌區數據指灌區水資源調配過程中涉及的供用水、工程建筑物及業務管理等信息，這些數據各個灌區基本相同。按照現代信息技術的理念，數據既服務于應用程序，又獨立于應用程序，因此，對于應用系統來說，數據應該是共享，且可以互操作的。這就要求統一數據的分類、定義，并規范其內容和結構，否則會增大(zēnɡdà)應用系統開發的難度和費用，特別是不利于數據交換和系統集成，給信息共享設置障礙。

1、灌區數據分類(fēnlèi)、定義及規范化研究4.2實現大型灌區現代化的頂層設計大型灌區信息化建設094共一百三十一頁標準化包括以下2個部分(bùfen)：（1）產品自身是否遵循國家和行業標準，并且具有國家或行業的生產許可以及計量認證；（2）接口是否標準，是否易于系統的集成及維護管理。灌區信息化建設標準的研究是在對國際、國家和行業標準調查分析的基礎上，建立或提出灌區信息化建設中所應遵循的標準。并制定標準下的傳感器、計算機硬件和軟件、網絡、通信等產品的性能指標要求，以及適合灌區的系統集成的接口規約和協議，以此規范、約束參與的各方，保證建設的質量和管理的方便，以及可維護和易維護性，使信息化建設成果能持續、長效地發揮作用。

2、灌區信息化建設標準(biāozhǔn)及執行措施研究大型灌區信息化建設095共一百三十一頁

灌區信息化向數字化、智能化發展，除了要建立作物需水的時空模型和水資源調配模型外，精準控制渠系中各個渠段的過水流量是能否實現按需供水的關鍵。目前水位量測有多種方法，只要傳感器可靠，數據(shùjù)基本上是可靠、可用的；但是流量量測，特別是明渠流量量測還比較粗獷，精度難以控制。雖然明渠量測水有建筑物、特設設施、儀器等多種方法，但由于灌區情況的不同，量測精度一直無法得到計量認證，缺乏公信力。

3、灌區量測水方法和設施、設備(shèbèi)的研究大型灌區信息化建設096共一百三十一頁

鑒于這種情況，應該針對不同灌區的實際情況，分類（如不同過水斷面、水質、含沙量，有冰凌等）進行研究(yánjiū)，給出適合不同情況的多樣化量水方法，研制實用化的量測水設施和設備。開發流量/水量計算軟件，嵌入到設施、設備中，實現一體化集成，以方便灌區使用。大型灌區(guànqū)信息化建設097共一百三十一頁我國農業灌溉經歷了3個發展階段。第1階段是傳統農業的漫灌方式，生產者根據農業生產經驗判斷干旱情況，然后用大水漫灌的方式進行灌溉，直到土壤(tǔrǎng)飽和。這種方式不僅造成大量的水資源浪費，又易引起土壤(tǔrǎng)板結，在土壤(tǔrǎng)過分飽和的情況下，還容易誘發病蟲害；第2階段是節水灌溉，通過各種新技術的應用達到節約用水的目的，例如噴灌、滴灌、微灌等節水灌溉方式；第3階段則是依托信息技術開展精準和智能灌溉的研究，根據土壤的墑情及農作物的生長需要，建立配水、配肥調度模型，然后運用相應的灌溉模式實現優化供水和供肥。4、供水、供肥等過程模型(móxíng)研究大型灌區信息化建設098共一百三十一頁

我國大型灌區信息化雖然已經進行了兩期試點建設，但是(dànshì)，作為灌區最主要，也是最重要的水資源配置模型及調度方法的研究和運用工作開展得非常不夠，大部分灌區還是按畝、按計劃供水，只是實現了用計算機替代人工編制需水、用水和配水計劃而已。5、灌區灌溉水資源配置(zīyuánpèizhì)模型及調度方法研究大型灌區信息化建設099共一百三十一頁

為了充分發揮信息化建設的作用，真正達到節水、增效、可持續發展的目的，必須開展灌溉水資源配置模型及調度方法的研究，這也是灌區實現數字化直至智能化的基礎。當然，由于我國灌區存在地理位置、氣候條件、農作物種植結構及水源類型的不同，水資源配置方法也會不同，甚至差異很大。因此，可以依據灌區所處的地理位置和取水(qǔshuǐ)方式等進行分類建模，也可以選擇典型（具備建模條件）灌區作為試點，分步開展研究，逐步建立灌溉水資源配置模型及調度方法。大型灌區(guànqū)信息化建設100共一百三十一頁目前(mùqián)渠灌、管灌、噴灌、滴灌、微潤灌溉等均可實現智能灌溉控制。如何針對不同的灌區，不同的地理、氣候、作物等條件研究并實施智能灌溉控制是實現灌區智能化的關鍵。6、智能灌溉控制系統(kònɡzhìxìtǒnɡ)的研究大型灌區信息化建設101共一百三十一頁示例(shìlì)1：智能“渠灌”控制系統

雖然(suīrán)

“渠灌”水量損失大，不容易控制，但是，它設施成本低，管理方便，因此仍然是目前運用最廣泛的灌溉方式。如何對“渠灌”實現節水、智能控制是“十二五”灌區續建配套節水改造以及現代化管理的重要任務。大型灌區信息化建設102共一百三十一頁

“一體化閘門”（FlumeGate）是水利部的“948”項目，該項目引進澳大利亞Rubicon公司的技術，已經應用到安徽的淠史杭灌區（安裝了5扇）、寧夏的青銅峽灌區（安裝了11扇）和山西(shānxī)的汾河灌區（安裝了4扇）。

“一體化閘門”不僅是“十二五”農村水利信息化建設中“全渠道控制系統”（TotalChannel

Control）的一項重要內容，也是水利工程設施“工業化制造”的改革性嘗試。大型(dàxíng)灌區信息化建設103共一百三十一頁老式(lǎoshì)閘門一體化閘門(zhámén)大型灌區信息化建設104共一百三十一頁一體化閘門(zhámén)的安裝一體化閘門(zhámén)的結構大型灌區信息化建設105共一百三十一頁一體化閘門(zhámén)實例：山西汾河灌區大型灌區(guànqū)信息化建設106共一百三十一頁一體化閘門實例(shílì)：寧夏青銅峽灌區大型(dàxíng)灌區信息化建設107共一百三十一頁一體化閘門(zhámén)實例：安徽淠史杭灌區大型(dàxíng)灌區信息化建設108共一百三十一頁一體化閘門實例(shílì)：水利部節水灌溉示范基地大型(dàxíng)灌區信息化建設109共一百三十一頁所謂“全渠道控制系統”就是針對一條工程基礎設施比較完善的渠道，在所有的控制節點安裝包括水位-流量監測、閘門現地及遠程控制、太陽能供電的“一體化閘門”，通過閉環控制軟件，實現水資源的自動調配。這種水閘除了閘墩和閘底板外，其余的設施全部在工廠事先制作好，現場只要完成安裝即可。

當然，“全渠道控制系統”要真正發揮作用，取得效益，還需要符合灌區實際的水資源配置(pèizhì)模型和調度方案。大型灌區(guànqū)信息化建設110共一百三十一頁“全渠道(qúdào)控制系統”示意大型(dàxíng)灌區信息化建設111共一百三十一頁示例2：智能“滴灌(dīɡuàn)”控制系統

滴灌可有效減少土壤水分的無效蒸發。滴灌僅濕潤作物根部附近土壤，其他區域土壤水分含量較低，因此，可防止雜草的生長。通過注入水中的肥料，還可以提供足夠的水分和養分，使土壤水分處于能滿足作物要求的穩定和較低吸力狀態，降低了農藥的施用量。滴灌對地形和土壤的適應能力較強，另外，由于滴頭能夠在較大的工作壓力范圍內工作，且出流均勻，所以(suǒyǐ)滴灌適宜于地形有起伏的地塊和不同種類的土壤。大型灌區信息化建設112共一百三十一頁“滴灌”的田間敷設(fūshè)結構大型灌區(guànqū)信息化建設113共一百三十一頁智能“滴灌”系統(xìtǒng)的控制邏輯示例大型(dàxíng)