“引漢濟渭”工程信息化系統建設的思考

張志強

（西安迪飛科技有限責任公司 陜西 西安 710016）

“引漢濟渭”工程是陜西省一項規模宏大的南水北調工程和水資源配置工程?！耙凉h濟渭”工程是一個系統工程，集調水、調蓄、分配、供水于一體，且與受水區乃至全省水資源的供給和優化配置都息息相關，是一個復雜的大系統工程。因此，必須要借助于信息化這一手段來加強管理，以保證工程的安全高效運行和效益的正常發揮。

1 “引漢濟渭”工程概況

1.1 工程概況

“引漢濟渭”工程位于陜西省中南部的秦嶺山區，跨越黃河、長江兩大水系，是一項由陜西省漢江流域向渭河流域調水的大型水資源配置工程。具體開發方案為：在漢江干流上修建黃金峽水電樞紐，通過庫區良心河抽水泵站和“黃～三”引水隧洞工程，將漢江干流的水引入到漢江支流子午河上規劃修建的三河口水利樞紐，經三河口水庫調蓄后，再通過秦嶺隧洞工程把水引至渭河支流黑河金盆水庫。設計年調水總量15.5億m3，其中黃金峽水庫10.5億m3，三河口水庫5.0億m3?！耙凉h濟渭”工程主要由六大部分組成：黃金峽水電樞紐工程、良心河抽水泵站工程、“黃～三”引水隧洞工程、三河口水利樞紐、秦嶺隧洞工程、金盆水庫增建工程等。

1.2 工程特點

特點一：“引漢濟渭”工程涉及陜南和關中兩大自然區，在關中供水區涉及4個水資源三級區，除“引漢濟渭”黃金峽、三河口水庫外，關中受水區內有地表水水源9處，地下水水源19處，多數地表水源又同時供給城市和農業用水，部分地表水源中還承接有區外調水工程（如石頭河水庫、石砭峪水庫），使得水資源的調度和聯合調節問題非常復雜。特點二：該工程具有線路長，工程措施復雜，整個工程由電站、泵站、超長隧洞、水庫等建筑物混和組成的特點。所以工程建設與運行管理具有分布廣、層次多、管理內容復雜的特點，必須要有先進的管理平臺和手段，制定最優的調水計劃，才能保障整個工程安全、高效運行。

2 系統總體設計

2.1 基本目標和功能

“引漢濟渭”工程信息化系統建設的目標是：綜合應用遙感（RS）、全球定位系統（GPS）、地理信息系統（GIS）、通信技術、計算機技術等科技手段，以水資源優化配置、跨流域調水的聯合高效利用為核心，以追求節水、防污、提高水資源利用效率和最終實現水資源的可持續利用為目標，通過水資源信息的實時采集、監測、快速傳輸和及時提供水資源優化調度和科學管理方案等，實現水資源的統一、動態和科學管理。

基本功能：系統應具有實時監測、信息管理、遠程監控、決策支持四大功能。實時監測是系統建設和運行的基礎，內容主要包括水雨情信息（水位、流量、降水量等）、水質信息、需水信息、供水信息、工情信息、管理信息等。信息管理是指將實時數據、文本數據、多媒體數據、歷史數據轉變為分類整編的專業數據信息和綜合數據庫，并實現數據的接收、分析、分類、存儲、安全管理、共享管理、查詢、統計、發布等功能。遠程監控是指借助攝像機、監視器、RTU、PLC以及各種檢測、報警探頭與設備等，通過通信及計算機網絡技術，受權用戶可通過計算機在網絡上實現對水庫、電站、閘門、泵站等的實時遠程監視、警報及控制。決策支持指從系統綜合數據庫中獲得相應的專業數據資料，對水資源信息（包括歷史信息和實時信息）等進行智能化的綜合信息分析處理，建立徑流預報、需水預測、旱情分析、河道水流演進、水庫調度和水資源優化配置等模型，生成決策支持成果，實現水量調度的科學管理。

2.2 系統總體結構

以信息流為主線，“引漢濟渭”工程信息化系統主要由采集系統、通信及計算機網絡系統、存儲及數據庫管理系統、應用系統四部分組成（附圖1），可簡要的理解為“采、傳、存、用”。通過這四個字可幫助水利工程專業技術人員對信息系統有較為通俗的認識，如采什么信息、如何采集、如何傳輸、如何存儲、如何分類管理，明白水利信息化的主要建設內容是通過利用信息技術這一手段實現“引漢濟渭”工程相關信息的“采、傳、存、用”，從而提高水資源調控、水工程的自動化和水管理的信息化水平。

在系統的規劃建設過程中，清晰界定系統邊界、系統數據源（輸入信息）、系統內部與外部的信息流程，以及系統輸出的成果信息流向（信息輸出）等，都是十分重要的。信息流程可根據管理機構設置及管理權限的界定來設計。根據工程特點并結合通信技術，筆者認為信息結點可設為三級，即現場遙測站或監測點、樞紐工程分中心、西安中心。信息流程圖如圖2所示。水文歷史信息、調度模型信息、遙感、測繪等信息可委托相關專業單位獲得。

系統總體架構，參考國內較為成熟的“數字黃河”國家防汛指揮系統工程總體設計，并結合“引漢濟渭”工程的特點，由基礎設施和應用系統兩部分組成，如圖3所示。其中應用系統主要由防洪信息系統、水質監測系統、遠程自動監控系統、水資源預測預報系統、水量調度管理系統、危機調度管理系統和綜合辦公及門戶網站組成。基礎設施建設主要是各類信息采集、數據處理和存儲全過程的軟硬件設備的有機組合，是本系統建設的基礎。政策法規、組織領導、標準體系與技術支持是實現系統建設目標的保障和支撐。在保障項目建設所需經費投入的同時，還應對工程建設的管理從制度上和組織上給予落實，建立嚴密的工程建設管理體系、工程運行管理體系和人才培訓與引進機制。

3 計算機技術和數據標準

3.1 準確認識計算機技術的兩大特點

應用系統是信息系統的重要成果，應用系統的應用效果也是信息化建設成敗的關鍵。在信息系統建設過程中，水利專業工程技術人員的參與是必須的，尤其是在需求分析和應用階段，參與的越深入，需求挖掘的越充分、越透徹，系統的應用效果就越好。

計算機有兩大主要特點：海量存儲和高速計算。例如水力演算、水文計算、模型研究、信息服務等等，借助于計算機技術，只需十幾分鐘就可以計算完成，并可以進行邏輯判斷、資料分類、情報檢索等具有邏輯加工性質的工作，從而根據判斷結果自動確定下一步該做什么。在信息系統建設的需求分析階段和應用階段，凡是專業技術工作中遇到的復雜、繁瑣的各種水利計算（其以海量數據的存儲、檢索、查詢、計算、統計、分析、判斷等為特點的工作）都可以應用計算機技術，尤其是海量存儲和高速計算技術。

3.2 數據標準是數據共享的基礎

數據標準主要包括數據組織、存儲及命名規范，專題數據標準、地面監測采樣數據標準、數據交換標準、遙感圖像數據、基礎地理數據標準等等。要遵循和使用國家標準或部頒標準、行業標準，只有這樣才能使“引漢濟渭”工程信息化系統具有全面的標準化、開放性和可擴展性，才能適應復雜的、最為多樣化、變化最為頻繁的信息技術。在信息系統建設階段，要求統一的軟件開發工具或一家公司單獨完成是不可能的，信息系統的建設肯定會牽涉多家技術研發單位和多種開發工具，因此制定可靠的數據標準就顯得非常重要，它是數據共享的基礎。

圖2 信息流程圖

圖3 總體框架

4 建議

4.1 加強項目建設及運行管理

“引漢濟渭”工程信息系統是一項結構復雜、技術難度大、功能眾多、涉及面廣、建設周期長的系統工程。為確保達到預期的目標，建設時必須要：①加強組織領導，統一規劃、強化管理、落實責任。②進一步加大資金投入。要加強項目預算、投資計劃和前期工作。③有序開發，強化標準。項目的復雜性，易導致項目建設的盲目性，因此要科學規劃，有序開發，避免重復建設。④強化管理維護，抓好隊伍建設。信息化是一個漸變的過程，應不斷加強項目建設與運行管理，確保系統安全穩定運行和長期發揮效益。

4.2 加強基礎研究，用活技術手段

圖1 系統結構示意圖

業務需求變化快，信息技術發展快，必須要加強水利及信息技術基礎工作。要加強漢江、子午河、渭河徑流預報，需水預測，水量調度模型等基礎研究工作。信息技術只是手段，水利基礎工作研究才是信息系統發揮功能的重要支撐。因此，在信息系統建設過程中，要以水利專業為主，準確理解信息技術的特點，尤其是海量存儲和高速計算這兩大特點，加強基礎研究，規范專業管理，強化專業分析，用活技術手段。

4.3 需求牽引，應用至上，逐步推進

應用需求是工程建設的原動力，開展好需求分析工作，以需求為主導建設好工程，是工程效益能否發揮的重要前提和基礎。要緊緊圍繞水資源調度與管理存在的問題，從實際出發，以需求為主導，組織好重要的、技術上易于實現的、便于推廣應用的系統開發工作，力爭在較短時間內，推動應用系統投入使用，發揮效益，從而逐步推動更多系統投入使用，發揮更大的效益。系統建設要講求實效，力爭建設一批發揮效益一批。例如水資源預測報系統，它的基礎支撐就是模型庫、知識庫的開發，如果目前模型庫是不成熟的，則此系統應推后開發，否則，模型庫的不成熟將導致應用系統的不成熟或信息的空白，使工程效益無法發揮。陜西水利