江西省水庫運行管理信息系統(tǒng)Ⅰ期建設設計研究

董建良

(1.江西省水利科學研究院，江西 南昌 330029；2.江西省大壩安全管理中心，江西 南昌 330029)

江西水庫工程經過最近十余年的除險加固取得了顯著成效，總體上管理設施得以明顯改善，安全狀況得以明顯提高。但工程管理信息化技術水平仍然相對較為落后，管理手段單一，省、市、縣均未建立完整統(tǒng)一的工程管理信息系統(tǒng)，根本無法達到“規(guī)范、準確、及時”的工作要求。為實現(xiàn)《江西省人民政府辦公廳關于印發(fā)江西省防汛能力提升工程總體方案(2016—2018)的通知》提出的管理能力提升目標，確保工程運行安全，工程效益得到充分發(fā)揮，滿足當前社會發(fā)展和管理部門決策需要，建立全省統(tǒng)一的水庫運行管理信息系統(tǒng)平臺十分必要。

1 江西水庫概況及建設目標

截至2018年底，江西已注冊登記的水庫總數為10687座，其中大型水庫30座，中型水庫253座，小(1)型水庫1468座、小(2)型水庫8936座。

水庫數量眾多，功能和規(guī)模差異較大，建設全省水庫工程運行管理信息系統(tǒng)需要較長的時間和大量的資金。鑒于大中型水庫資料較為完備，管理設施較為齊全，運行管理工作較為到位，系統(tǒng)建設分兩期進行，大中型水庫作為Ⅰ期項目進行建設，小型水庫作為Ⅱ期項目進行建設。

根據《江西省水利工程條例》的規(guī)定，大中型水庫管理單位具體負責工程日常維護和安全管理工作；縣級以上水庫主管部門按照分級管理的權限，負責轄區(qū)內工程的管理和監(jiān)督工作。據此建設水庫運行管理信息系統(tǒng)Ⅰ期的總體目標為：通過信息化技術手段，實現(xiàn)水庫水雨情、工情等運行管理數據的集中存儲、共享和利用，縣級以上水庫主管部門遠程在線監(jiān)管，水庫管理單位各項運行管理業(yè)務執(zhí)行信息化，從而提高水庫運行管理工作效率和水平，及時掌握工程安全和運行狀況，保障水庫大壩運行安全。

2 建設原則

2.1 加強監(jiān)督、分級管理原則

江西水庫分布面廣，管理部門多，建設過程中有必要對項目進行統(tǒng)一領導和協(xié)調。在具體實施時，需進行分級管理，省、市、縣水行政主管部門以及水庫管理單位各負其責，以省防汛信息中心、省大壩安全管理中心為技術支撐，基礎設備統(tǒng)一組織采購，系統(tǒng)的使用歸口各職能部門。

2.2 統(tǒng)籌規(guī)劃、分步實施原則

系統(tǒng)建設是一項復雜工程，各組成部分既相互獨立，又密切聯(lián)系，因此需統(tǒng)籌規(guī)劃。系統(tǒng)建設又是一項涉及面廣、技術要求高、資金需求多的項目，由于江西水庫數量多，管理人員多，管理方式各異，而財力有限，因此，需分階段、分層次設定目標分步實施。

2.3 注重應用、講求實效原則

系統(tǒng)建設應以“用”為出發(fā)點和落腳點，科學用、規(guī)范用，是建設的終極目標，因此，要以面向全省水庫工程監(jiān)測活動和運行管理為要求，充分加強監(jiān)測設施的利用效率，全面保證監(jiān)測活動的有效實施，重點突出監(jiān)測分析和預警預測，達到簡明、快捷、準確、及時的管理目標。

2.4 統(tǒng)一標準、技術領先原則

系統(tǒng)建設涉及網絡信息系統(tǒng)建設，要遵循國家制定的有關標準和規(guī)范，安全監(jiān)測的設計、施工要統(tǒng)一標準，監(jiān)測儀器和監(jiān)測方法要統(tǒng)一標準和要求。在此基礎上，采用先進的技術和設備，在滿足需求的條件下優(yōu)先使用國產硬件與軟件。

3 功能設計

為滿足水庫主管部門和水庫管理單位對水雨情、工情、視頻或圖形等管理信息的統(tǒng)一監(jiān)管，開展巡視檢查、安全檢查、維修養(yǎng)護等管理工作，及時掌握水庫運行性態(tài)的要求，水庫運行管理信息系統(tǒng)Ⅰ期功能模塊按照水庫主管部門和管理單位的不同職責和定位進行設計，水庫工程運行管理信息系統(tǒng)Ⅰ期具體功能設計見表1。

表1 水庫運行管理信息系統(tǒng)Ⅰ期功能設計

3.1 基礎信息模塊

主要支持對水庫基礎信息、注冊登記、年度安全報告進行管理，基礎信息主要包括水庫基本信息、水庫工程特性、圖紙圖表、標示標牌、確權劃界、工程圖片等內容。

3.2 安全監(jiān)測模塊

主要支持對水庫水雨情、工情等監(jiān)測數據的報送及管理。對于水雨情數據，可以對接江西省防汛決策支持系統(tǒng)，實現(xiàn)數據共享。對于工情數據，建立有自動采集系統(tǒng)的，通過數據匯集軟件遠程調用數據標準化匯集接口，沒有建立自動采集系統(tǒng)的，采用人工填報方式，實現(xiàn)數據共享。同時支持對安全監(jiān)測數據進行簡單數理統(tǒng)計模型分析處理，用于判斷大壩安全狀況。

3.3 智能巡檢模塊

主要是構建智能化巡視檢查體系。支持根據工程實際特點，定制化設置包含巡檢時間、巡檢周期、巡檢項目、巡檢點、巡檢路線等內容的巡檢任務，經審核后由工作人員采用智能巡檢工具現(xiàn)場完成巡檢任務，發(fā)現(xiàn)異常情況可及時上報處理，并根據巡檢結果自動生成可包含文字、圖像、視頻、音頻等內容的巡檢報告。

3.4 圖像視頻監(jiān)控模塊

主要支持對水庫主要建筑物和安全隱患等重要部位的在線實時監(jiān)控。從利舊以及節(jié)約建設成本的原則考慮，在線實時監(jiān)控平臺可充分利用2013—2015年度江西山洪災害防治項目在全省大中型水庫建設的圖像視頻監(jiān)控系統(tǒng)，只需將監(jiān)控數據接入即可。

3.5 應急預警模塊

主要支持對水庫安全管理應急預案報送及管理，主要包括應急預案內容、審批情況等信息。當工程出現(xiàn)險情或發(fā)生異常等情況時，發(fā)布報警提醒相關水庫管理單位及上級主管部門，并給出相應的應急響應等級及措施。

3.6 維修養(yǎng)護模塊

主要支持對水庫維修養(yǎng)護項目的計劃申報、項目批復、實施方案、變更批復、中間驗收、決算審核、檔案專項驗收、竣工驗收等環(huán)節(jié)進行全過程管理。

3.7 監(jiān)督考核模塊

主要支持縣級以上水庫主管部門監(jiān)督管轄范圍內水庫運行管理工作，對水庫管理單位運行管理工作及其成果進行考核評價，并將水庫管理單位自評和水庫主管部門考核評價結果匯總至上級，服務于上級的監(jiān)督考核管理工作。

3.8 移動平臺模塊

主要是通過開發(fā)APP移動平臺，實現(xiàn)在移動端上進行水庫基本信息和運行管理相關信息的查詢和業(yè)務處理；支持提供水庫定位、導航服務；按照審核發(fā)布的巡檢任務進行日常、汛前、汛后、年度等安全檢查。

4 系統(tǒng)設計

4.1 系統(tǒng)結構

系統(tǒng)采用B/S架構開發(fā)，自下而上由采集傳輸層、網絡層、基礎層、數據層、支撐層、應用層和用戶層構成，邏輯關系見圖1。

圖1 系統(tǒng)總體架構

采集傳輸層：主要是將江西已建的防汛抗旱指揮系統(tǒng)、水雨情自動測報系統(tǒng)、山洪災害預警系統(tǒng)等采集的水情、雨情、工情、圖像/視頻、水質等各類數據匯集(或集成)至系統(tǒng)。

網絡層：主要利用互聯(lián)網、移動互聯(lián)網、水利信息網組成的移動網絡進行各項數據傳輸。

基礎層：包含系統(tǒng)機房、硬件設備等。

數據層：主要由基礎信息數據庫、監(jiān)測信息數據庫、業(yè)務信息庫、空間信息數據庫、多媒體信息數據庫等組成。

支撐層：為應用層提供應用支撐平臺，由應用服務、消息中間件、工作流引擎、數據匯集、用戶論證、“江西水利一張圖”等組成。

應用層：主要為縣級以上水庫主管部門和水庫管理單位提供各類業(yè)務應用服務，由基礎信息、安全監(jiān)測、智能巡檢、圖像視頻、應急預警管理、維修養(yǎng)護、監(jiān)督考核、移動平臺組成。

用戶層：主要是為縣級以上水庫主管部門及水庫管理單位四級用戶提供不同權限的服務。

4.2 數據庫設計

水庫運行管理信息系統(tǒng)Ⅰ期數據庫主要由基礎信息數據庫、監(jiān)測監(jiān)控數據庫、業(yè)務數據庫、空間數據庫和多媒體數據庫等組成，數據庫框架結構見圖2。

圖2 數據庫框架結構

基礎信息數據庫：主要用于存儲工程、水文、社會、經濟等基礎信息。其中：工程、水文等基礎信息由已建的水雨情、防洪工程數據庫進行共享；社會、經濟等其他基礎信息來源于相關統(tǒng)計部門，采用數據交換方式接入數據庫。

監(jiān)測監(jiān)控數據庫：主要用于存儲水雨情、工情、圖像視頻及水質等監(jiān)測監(jiān)控類數據。

業(yè)務數據庫：主要用于存儲智能巡檢、維修養(yǎng)護、預警分析、監(jiān)管考核等業(yè)務類數據。

空間數據庫：包括各種不同比例尺的水利專題圖和數字高程圖。

多媒體數據庫：主要用于存儲移動巡檢過程中采集的視頻或圖像信息及系統(tǒng)所涉及的相關規(guī)章制度及標準規(guī)范數據。

4.3 運行環(huán)境

硬件設備：為保證無故障穩(wěn)定運行，系統(tǒng)配置四臺服務器，一套存儲陣列，其中兩臺服務器作為數據庫服務器，通過雙機熱備運行，連接存儲整列作為數據庫存儲，兩臺服務器作為應用服務器和應用接入，提供業(yè)務及Web服務。

軟件環(huán)境：建設包括Windows Server 2003及以上操作系統(tǒng)、Oracle數據庫管理系統(tǒng)、TOMCAT應用中間件等幾方面內容。

5 結 語

江西水庫運行管理信息系統(tǒng)Ⅰ期運用“互聯(lián)網+”技術，建設覆蓋PC段、門戶網站、手機APP，包括基礎信息、安全監(jiān)測、巡視檢查、監(jiān)督考核等應用系統(tǒng)，實現(xiàn)信息查詢、智能巡檢、監(jiān)測分析、監(jiān)控預警等在線管理功能，對全方位提高江西水庫管理工作的水平和效能，保障水庫的安全運行，充分發(fā)揮水庫的工程效益具有十分重要的作用，是發(fā)揮水庫工程效益、增強水庫防洪能力的有效手段，是保障江西水庫大壩安全管理工作走向現(xiàn)代化的關鍵措施和必由之路。