老撾國(guó)家水資源信息數(shù)據(jù)中心示范建設(shè)項(xiàng)目中心站設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

雷昌友 陳衛(wèi) 高明 王志飛

摘 要：本文對(duì)中心站建設(shè)項(xiàng)目概況進(jìn)行了簡(jiǎn)要描述，闡述了中心站總體設(shè)計(jì)思路，著重介紹了數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的組成和各子系統(tǒng)功能及模塊，總結(jié)了老撾部署實(shí)施過(guò)程中的難點(diǎn)問題，項(xiàng)目實(shí)施使老撾水文信息化建設(shè)走上新的臺(tái)階。研究可供其它水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站建設(shè)借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：老撾數(shù)據(jù)中心;總體結(jié)構(gòu);水文實(shí)時(shí)監(jiān)控;水文信息展示;數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng);功能設(shè)計(jì)

中圖法分類號(hào)：TV213? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1? 項(xiàng)目概況

瀾滄江—湄公河水資源合作項(xiàng)目于2016年獲中國(guó)財(cái)政部、外交部立項(xiàng)批復(fù)。其中，老撾國(guó)家水資源信息數(shù)據(jù)中心示范建設(shè)項(xiàng)目（簡(jiǎn)稱“老撾數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目”）由長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局（簡(jiǎn)稱“長(zhǎng)江委水文局”）獨(dú)立承擔(dān)完成。中心站建設(shè)是項(xiàng)目主要內(nèi)容之一，包括完成老撾數(shù)據(jù)中心站機(jī)房、會(huì)商室、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和應(yīng)用軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)施。針對(duì)老撾數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目中心站現(xiàn)狀及存在的問題，長(zhǎng)江委水文局實(shí)地調(diào)研查勘老撾現(xiàn)狀并結(jié)合老撾自然資源環(huán)境部、水資源司、氣象水文司多方需求，科學(xué)編制了實(shí)施方案，數(shù)據(jù)中心中心站最終在老撾氣象水文司建成實(shí)現(xiàn)。

2? 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中心站是老撾國(guó)家水資源信息數(shù)據(jù)中心示范建設(shè)項(xiàng)目信息接收、處理、發(fā)布和應(yīng)用的核心，可將自動(dòng)監(jiān)測(cè)站采集的水位、雨量、流量等信息進(jìn)行匯集、處理、入庫(kù)和展示。

中心站機(jī)房和會(huì)商室設(shè)在老撾氣象水文司，中心站由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（含硬件與軟件）、數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和視頻會(huì)商系統(tǒng)組成。中心站總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1? ?數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)

數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)主要完成以下工作：對(duì)系統(tǒng)各監(jiān)測(cè)站的水雨情和流量信息進(jìn)行實(shí)時(shí)接收、處理并寫入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù);對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算及處理后寫入水資源數(shù)據(jù)庫(kù);水資源數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)管理與維護(hù)工作，提供人工數(shù)據(jù)錄入接口;支持以圖表的方式查詢實(shí)時(shí)和歷史水資源相關(guān)信息。

2.2? 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收、處理、分析計(jì)算和查詢等數(shù)據(jù)應(yīng)用提供硬軟件平臺(tái)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)，按功能區(qū)劃分為內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)。內(nèi)網(wǎng)以萬(wàn)兆以太網(wǎng)交換機(jī)作為核心交換機(jī)，接入層交換機(jī)使用千兆線路與核心交換機(jī)相連;外網(wǎng)接入配置核心匯聚路由器和防火墻，防火墻作為數(shù)據(jù)中心邊界接入和隔離，提供用戶安全接入、抗攻擊、入侵檢測(cè)、防病毒、高性能VPN、帶寬管理等綜合安全保障。為保障網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，內(nèi)、外網(wǎng)均采用雙網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[1]。

2.3? 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是中心站數(shù)據(jù)存儲(chǔ)核心，為確保數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性，將2臺(tái)服務(wù)器組成的一個(gè)雙機(jī)熱備集群作為數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的存儲(chǔ)介質(zhì)。

根據(jù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需求，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)劃分為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和水資源數(shù)據(jù)庫(kù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的水雨情和工況等信息，為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接收處理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù);水資源數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)經(jīng)過(guò)分析、整理、計(jì)算后的水雨情信息，為水資源信息展示查詢平臺(tái)提供數(shù)據(jù)支撐，并留有地下水、水質(zhì)等其它水資源數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)接口。

2.4? 視頻會(huì)商系統(tǒng)

視頻會(huì)商系統(tǒng)為水資源管理提供會(huì)商與展示服務(wù)，會(huì)商系統(tǒng)由大屏顯示系統(tǒng)、會(huì)議發(fā)言系統(tǒng)、會(huì)議擴(kuò)音系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)和信號(hào)處理系統(tǒng)組成。大屏顯示系統(tǒng)由46寸3×4拼接LCD顯示單元、多屏處理器、大屏控制軟件等部分構(gòu)成，能逼真地還原DVD、視頻會(huì)議、有線電視、攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)的視頻信號(hào)，可在多種畫面之間切換，為重大會(huì)議的討論、重要決策提供直觀方便的服務(wù)，快速直觀地為會(huì)議提供所需材料;會(huì)議發(fā)言系統(tǒng)包括數(shù)字會(huì)議控制主機(jī)和會(huì)議話筒，會(huì)議話筒以“手拉手”方式連接到會(huì)議控制主機(jī);會(huì)議擴(kuò)音系統(tǒng)根據(jù)會(huì)議室的面積及會(huì)議特點(diǎn)，配置功率放大器及音箱;集中控制系統(tǒng)通過(guò)觸摸屏控制面板、計(jì)算機(jī)或掌上遙控器對(duì)各種獨(dú)立的設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行方便、靈活的集中控制;信號(hào)處理系統(tǒng)通過(guò)矩陣、切換器、分配器等設(shè)備將各種信號(hào)源的輸入和輸出進(jìn)行組合分配，達(dá)到信號(hào)合理傳輸?shù)墓δ堋?/p>

3? 數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1? 數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的組成

老撾水資源信息數(shù)據(jù)中心站數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接收處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析計(jì)算及處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理與維護(hù)系統(tǒng)和水資源信息展示查詢平臺(tái)系統(tǒng)組成[2]（如圖2所示）。

3.2 數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)信息處理流程

老撾水資源信息數(shù)據(jù)中心站核心部分是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，所有環(huán)節(jié)均與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)銜接，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接收處理系統(tǒng)將接收到的實(shí)時(shí)水位、雨量、流量等數(shù)據(jù)寫入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)分析計(jì)算及處理系統(tǒng)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算處理后寫入水資源數(shù)據(jù)庫(kù)，水資源信息展示查詢平臺(tái)系統(tǒng)從水資源數(shù)據(jù)庫(kù)中提取數(shù)據(jù)并發(fā)布，數(shù)據(jù)管理與維護(hù)系統(tǒng)對(duì)水資源數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)管理，同時(shí)提供人工數(shù)據(jù)錄入接口，信息處理流程見圖3。

3.3? 應(yīng)用系統(tǒng)軟件功能

3.3.2? 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接收處理系統(tǒng)功能

（1）數(shù)據(jù)接收與處理。能實(shí)時(shí)、定時(shí)和批量接收遙測(cè)站的水雨情數(shù)據(jù)，進(jìn)行合理性判別和處理后自動(dòng)寫入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

（2）遠(yuǎn)地監(jiān)控。能遠(yuǎn)地監(jiān)控野外監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的工作狀況。

（3）狀態(tài)告警。根據(jù)設(shè)定的告警雨量、水位值，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)告警功能。

（4）數(shù)據(jù)檢索。可用圖表的形式檢索實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的水雨情數(shù)據(jù)。

3.3.3? 數(shù)據(jù)分析計(jì)算及處理系統(tǒng)功能

（1）數(shù)據(jù)的分析處理。能對(duì)接收到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理、計(jì)算，排除不合理的數(shù)據(jù)，將合理的數(shù)據(jù)寫入水資源數(shù)據(jù)庫(kù)。

（2）數(shù)據(jù)攔截及報(bào)警功能。根據(jù)用戶設(shè)定參數(shù)分析數(shù)據(jù)的正確性，對(duì)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)進(jìn)行攔截并通過(guò)聲音和事件報(bào)警方式提示用戶。

數(shù)據(jù)管理與維護(hù)系統(tǒng)功能

（1）數(shù)據(jù)修訂。可對(duì)水資源數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行增、刪、改。

（2）人工數(shù)據(jù)錄入。針對(duì)現(xiàn)有的人工數(shù)據(jù)格式，提供批量導(dǎo)入接口。

3.3.4? 水資源信息展示查詢平臺(tái)系統(tǒng)功能

（1）提供基于Web形式的數(shù)據(jù)查詢界面。

（2）數(shù)據(jù)查詢。可以使用不同類型的圖表進(jìn)行實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)查詢和各種統(tǒng)計(jì)信息查詢。

（3）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水雨情信息。

4? 實(shí)施難點(diǎn)

4.1? 落地不易

在老撾國(guó)家水資源信息數(shù)據(jù)中心建設(shè)的設(shè)計(jì)階段，項(xiàng)目組就與老撾自然資源環(huán)境部、水資源司、氣象水文司多方溝通協(xié)調(diào)，充分吸收老撾方的意見和建議，盡量滿足老撾方的需求。由于項(xiàng)目啟動(dòng)初期與水資源司溝通、協(xié)調(diào)較多，初步落實(shí)中心機(jī)房和會(huì)商室設(shè)于老撾水資源司辦公樓，因項(xiàng)目建設(shè)主要以水文信息采集為主，希望中心站能調(diào)整到氣象水文司。在時(shí)任長(zhǎng)江水利委員會(huì)主任魏山忠的高位推動(dòng)和老撾自然資源與環(huán)境部宋瑪部長(zhǎng)親自介入下，最終確認(rèn)了中心機(jī)房和會(huì)商室設(shè)在老撾氣象水文司，水情數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)剿Y源司。至此，中心機(jī)房和會(huì)商室的設(shè)立位置及用房面積幾經(jīng)波折終得以確認(rèn)。

4.2? 光纖通信進(jìn)程緩慢

老撾自然資源環(huán)境部到水文司的內(nèi)網(wǎng)光纖通信連通進(jìn)程緩慢導(dǎo)致安裝調(diào)試組實(shí)施進(jìn)程滯后。2017年12月27日，長(zhǎng)江委水文局設(shè)備安裝調(diào)試組抵達(dá)萬(wàn)象，開展中心站硬件設(shè)備及配套軟件和萬(wàn)象示范水文站（Ban Akat）水資源自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝調(diào)試，并對(duì)水資源自動(dòng)采集系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)調(diào)。因天氣原因老撾光纖接入廠商未能按計(jì)劃施工，影響了整個(gè)系統(tǒng)軟件的安裝調(diào)試進(jìn)度，安裝調(diào)試組十分焦急。經(jīng)過(guò)多次溝通協(xié)調(diào)，老方相關(guān)技術(shù)人員積極配合，從光纖接入到網(wǎng)絡(luò)調(diào)試規(guī)劃，逐一探討落實(shí)，最終實(shí)現(xiàn)了老撾自然資源環(huán)境部與氣象水文司、水資源司之間網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，并在三方之間實(shí)現(xiàn)了信息共享。

4.3? 運(yùn)行維護(hù)管理力度不足

中心站的正常運(yùn)行是老撾國(guó)家水資源信息數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)正常收集的保障，數(shù)據(jù)正常收集才能為防汛抗旱和水資源管理提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為確保系統(tǒng)數(shù)據(jù)的正常收集，運(yùn)行維護(hù)管理是必不可少的工作。老撾自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)線長(zhǎng)面廣，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)管理工作由老撾氣象水文司單獨(dú)承擔(dān)，存在時(shí)效性低下、人力資源不足和維護(hù)成本偏高等問題。

5? 結(jié)語(yǔ)

水文監(jiān)測(cè)信息是水旱防御、水資源管理及水利工程重要的基礎(chǔ)支撐，老撾數(shù)據(jù)中心實(shí)施后系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，取得了很大成效。目前51個(gè)水資源自動(dòng)監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)匯集到老撾氣象水文司中心站，中心站數(shù)據(jù)應(yīng)用軟件均已投入正常運(yùn)行，在老撾防汛抗旱和水資源管理方面發(fā)揮著重要作用。

老撾數(shù)據(jù)中心采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和信息技術(shù)，特別是利用物聯(lián)網(wǎng)、中國(guó)北斗衛(wèi)星通信技術(shù)與氣象水文相結(jié)合的預(yù)警預(yù)報(bào)模型，建成了51個(gè)水資源自動(dòng)監(jiān)測(cè)站自動(dòng)采集與傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了信息自動(dòng)采集傳輸和互聯(lián)互通，提升了老撾水雨情監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警能力和水平，為老撾防洪抗旱減災(zāi)、水資源綜合利用提供了決策支持與技術(shù)保障。將中國(guó)成熟的水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)整體輸出到老撾，提升了老撾水文監(jiān)測(cè)自動(dòng)化能力，為其他瀾湄國(guó)家在水資源領(lǐng)域的友好交流與長(zhǎng)效合作提供了示范作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐航，譚華. 長(zhǎng)江委政務(wù)外網(wǎng)數(shù)據(jù)中心災(zāi)備建設(shè)技術(shù)實(shí)踐[J].人民長(zhǎng)江，2020，51（S1）：252-257.

[2]徐健，李國(guó)忠，徐堅(jiān)等. 智慧水利信息平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)——以福建省沙縣智慧水利信息平臺(tái)為例 [J]. 人民長(zhǎng)江，2021，52（1）：230-234.

Design and implementation of Laos National Water Information Central Station

Lei Changyou Chen wei Gao ming Wang Zhifei

（Bureau of Hydrology，Changjiang Water Resources Commission，Wuhan ，430010，China）

Abstract：This paper briefly describes the general situation of the central station construction project of Laos national water resources information data center demonstration project，This paper expounds the overall design idea of the central station，The composition of the data application system and the functions and modules of each subsystem are mainly introduced，Summarize the difficult problems in the process of deployment and implementation in Laos，The implementation of the project has brought the hydrological information construction in Laos to a new stage，This paper can be used for reference in the construction of other hydrological monitoring system center station.

Key words：Laos data center;overall structure;real time hydrological monitoring ;hydrological information display ;data application system ;functional design

3914500338206