塔里木河流域水資源管理信息化整合設(shè)計與實現(xiàn)

段遠(yuǎn)斌

(新疆塔里木河流域管理局信息中心，新疆 庫爾勒841000)

1 建設(shè)目標(biāo)

為落實“三條紅線”的引水總量控制目標(biāo)，保障塔里木河流域科學(xué)水資源調(diào)度等業(yè)務(wù)為出發(fā)點，以遙測技術(shù)、通信技術(shù)及計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等為依托，在塔里木河流域內(nèi)構(gòu)建完善的水清水量及水資源信息基礎(chǔ)體系、功能比較完備的水量調(diào)度及水資源管理業(yè)務(wù)應(yīng)用體系、統(tǒng)一規(guī)范的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和安全可靠的保障體系，全面提升流域水資源調(diào)度管理信息化水平，最終實現(xiàn)流域水資源調(diào)度管理的信息化、自動化［1］。

2 總體設(shè)計思路

在分析塔里木河流域各類業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)對數(shù)據(jù)訪問需求的基礎(chǔ)上，充分整合已建系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源，采用先進的信息技術(shù)，構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)資源管理平臺，實現(xiàn)已有系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源的匯聚整合及新建系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源的接入，遵循國家行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對所需的全部數(shù)據(jù)資源進行統(tǒng)一的存儲、管理和維護，為塔河流域的水量調(diào)度信息化各類業(yè)務(wù)應(yīng)用提供統(tǒng)一的信息數(shù)據(jù)資源管理及訪問平臺。

3 總體框架

系統(tǒng)自下而上分為6 層，系統(tǒng)運行實體環(huán)境、信息安全體系、建設(shè)運行管理及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系為整個系統(tǒng)提供運行物理環(huán)境和信息化保障環(huán)境。具體為:

1)基礎(chǔ)設(shè)施層是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是系統(tǒng)的感知部分，主要由信息采集系統(tǒng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)組成。

2)通信網(wǎng)絡(luò)層為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)傳輸通道及數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)通道。

3)數(shù)據(jù)資源層主要包括各類數(shù)據(jù)的匯聚交換與數(shù)據(jù)資源管理。是數(shù)據(jù)的處理與數(shù)據(jù)資源中心，對下實現(xiàn)與各信息采集及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與下發(fā);對上為應(yīng)用支撐平臺及各類業(yè)務(wù)應(yīng)用提供處理后的數(shù)據(jù)信息。

4)應(yīng)用支撐層為業(yè)務(wù)應(yīng)用層提供統(tǒng)一的支撐平臺，提高業(yè)務(wù)應(yīng)用提供統(tǒng)一的服務(wù)。

5)業(yè)務(wù)應(yīng)用層實現(xiàn)綜合監(jiān)測監(jiān)控、水量調(diào)度、防汛預(yù)警等各類業(yè)務(wù)應(yīng)用。

6)交互層為系統(tǒng)各類用戶提供人機交互的接口。

4 系統(tǒng)劃分

根據(jù)系統(tǒng)總體框架，本系統(tǒng)主要劃分7 個部分:

1)信息采集系統(tǒng):信息采集與遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是信息化系統(tǒng)主要信息數(shù)據(jù)來源與控制命令的執(zhí)行者，主要包括水情信息采集、水文信息采集、視頻圖像采集、生態(tài)監(jiān)測信息采集、工程安全監(jiān)測等信息采集。

2)通信系統(tǒng):通信系統(tǒng)為信息化系統(tǒng)各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點提供通信傳輸通道。

3)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng):計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)承載在通信傳輸系統(tǒng)上，即由通信傳輸系統(tǒng)為計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供組網(wǎng)鏈路。在計算機網(wǎng)絡(luò)與通信傳輸網(wǎng)之間依據(jù)不同層次和帶寬需求采用不同的接口連接。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)又可分為用于各站點間連接的核心骨干網(wǎng)和站點內(nèi)各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接入的局域網(wǎng)。

4)數(shù)據(jù)資源管理平臺:通過采用成熟的數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，建立分布式網(wǎng)絡(luò)存儲管理體系，滿足海量數(shù)據(jù)的存儲管理要求，通過采用備份等容災(zāi)技術(shù)，保證數(shù)據(jù)的安全性，整合系統(tǒng)資源，保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性，并形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲與交換和數(shù)據(jù)共享訪問機制，為統(tǒng)一應(yīng)用平臺建設(shè)及閘泵站監(jiān)控、水情水調(diào)、安全監(jiān)測等應(yīng)用系統(tǒng)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)支撐。

5)應(yīng)用支撐平臺層:連接數(shù)據(jù)資源管理平臺和應(yīng)用系統(tǒng)的橋梁，是以應(yīng)用服務(wù)、中間件技術(shù)為核心的基礎(chǔ)軟件技術(shù)支撐平臺，其作用是實現(xiàn)資源的有效共享和應(yīng)用系統(tǒng)的互連互通，為應(yīng)用系統(tǒng)的功能實現(xiàn)提供技術(shù)支持、多種服務(wù)及運行環(huán)境，是實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)之間、應(yīng)用系統(tǒng)與其他平臺之間進行信息交換、傳輸、共享的核心。

6)應(yīng)用系統(tǒng):主要是實現(xiàn)各類業(yè)務(wù)應(yīng)用，業(yè)務(wù)應(yīng)用包括水情測報、地下水生態(tài)監(jiān)測等綜合監(jiān)控監(jiān)測應(yīng)用，水量調(diào)度、防汛預(yù)警、遙感監(jiān)測等專業(yè)應(yīng)用，綜合信息服務(wù)、辦公自動化、財務(wù)管理、移動信息服務(wù)、門戶網(wǎng)站等信息管理應(yīng)用。

7)實體運行環(huán)境:為信息化系統(tǒng)提供物理支撐環(huán)境，包括電源系統(tǒng)、大屏幕系統(tǒng)、機房工程、視頻會議系統(tǒng)等。

5 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

根據(jù)塔管局三級控制、兩級調(diào)度的組織機構(gòu)和調(diào)度控制特點，系統(tǒng)應(yīng)采用分區(qū)分層進行系統(tǒng)設(shè)計，即縱向分層、橫向分區(qū)。

5.1 縱向分層

系統(tǒng)在縱向結(jié)構(gòu)上分為3 層:即塔管局層、分局層、管理站層。

5.2 橫向分區(qū)

在橫向結(jié)構(gòu)上分為生產(chǎn)控制區(qū)、業(yè)務(wù)信息區(qū)(外網(wǎng))。在生產(chǎn)控制區(qū)設(shè)置控制網(wǎng)，即遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)所建廣域網(wǎng)，通過設(shè)置VLAN，用于支撐計算機監(jiān)控系統(tǒng)、水情測報、生態(tài)監(jiān)測、視頻監(jiān)視等不同業(yè)務(wù);業(yè)務(wù)信息區(qū)，即業(yè)務(wù)網(wǎng)支撐塔管局及各源流局的辦公自動化業(yè)務(wù)和對外信息發(fā)布的門戶，業(yè)務(wù)網(wǎng)通過通過防火墻、VPN 等安全設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)進行連通。為保證生產(chǎn)控制區(qū)信息的安全，控制網(wǎng)與業(yè)務(wù)網(wǎng)之間需采用網(wǎng)閘等隔離設(shè)備，確保控制網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全。

6 系統(tǒng)總體功能

1)水量調(diào)度:業(yè)務(wù)功能包括水量分配方案和計劃制定，水量調(diào)度實施，水量調(diào)度總結(jié)與評價，水量調(diào)度業(yè)務(wù)信息綜合查詢與發(fā)布等功能。

2)防汛預(yù)警:能對河流洪水預(yù)報信息，工情險情對工程安全調(diào)水造成的影響進行分析，根據(jù)分析結(jié)果，進行預(yù)警，實現(xiàn)防汛組織與物資管理。

3)綜合監(jiān)控監(jiān)測:實現(xiàn)下坂地電廠、博斯騰湖東西泵站、流域各渠首閘門、焉耆水源地的遠(yuǎn)程監(jiān)控，全流域各斷面的水位、水量等水情測報，下坂地等大壩安全監(jiān)測，生態(tài)監(jiān)測、視頻監(jiān)視等綜合監(jiān)控監(jiān)測功能。

4)遙感監(jiān)測:主要提供塔里木河流域干流下游生態(tài)輸水水頭、洪水期源、干流跑漫水、臺特瑪湖面積和干流植被類型、覆蓋度動態(tài)變化監(jiān)測功能。

5)移動應(yīng)用:通過智能手機等移動終端，實現(xiàn)移動場合下的信息監(jiān)測和信息查詢展示，使得用戶可以隨時隨地查詢和獲取各類監(jiān)測信息。

7 結(jié) 語

塔里木河流域源、干流水資源供需復(fù)雜、水資源時空分布不均，水量統(tǒng)一調(diào)度難度大，管理機構(gòu)規(guī)模大，工程管理和日常管理層級多，信息交互頻繁，必須應(yīng)用高效的自動化和信息化手段支撐運行;流域地域廣闊、自然環(huán)境惡劣，現(xiàn)場工作環(huán)境艱苦，必須通過穩(wěn)定可靠的信息化手段改善人員的工作環(huán)境、降低人員勞動強度，實現(xiàn)現(xiàn)場的少人值守(無人值班);作為全局業(yè)務(wù)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)手段，信息化系統(tǒng)自身必須能長期穩(wěn)定運行，具備較高的系統(tǒng)可利用率。

綜合考慮國內(nèi)和我區(qū)水利信息化發(fā)展水平，本次水資源監(jiān)控信息化系統(tǒng)整合應(yīng)圍繞水量調(diào)度及水資源管理等業(yè)務(wù)重點，升級和改造信息基礎(chǔ)設(shè)施和保障環(huán)境，重點建設(shè)全局水量調(diào)度管理統(tǒng)一應(yīng)用平臺和業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊，整合信息資源，提高基礎(chǔ)信息利用率，促進資源共享和系統(tǒng)交互，達(dá)到實用、高效、安全、可靠的目標(biāo)。

［1］覃新聞，托乎提﹒艾合買提，吾買爾江﹒吾布力，等.塔里木河流域水資源統(tǒng)一管理與調(diào)度實踐［M］.北京:中國水利水電出版社，2014:119.