淺談自動化調度運行管理決策支持系統在城市防洪工程中的應用

王媛媛，方冉

（中水淮河規劃設計研究有限公司，安徽 蚌埠 230601）

1 前言

池州市位于東經116°33′～118°05′，北緯29°33′～30°51′，地處安徽省西南部、長江下游南岸。市域現轄貴池區、東至縣、青陽縣、石臺縣和九華山風景區，老城區東側有平天湖，控制面積75km2，湖水由下清溪閘入江或通過白沙站機排入江；東部經濟園區東南面有九華河，于貴池區梅龍鎮注入長江。

池州市城市防洪工程主要由堤防、涵閘、泵站組成，涉及的河流主要包括平天湖、清溪河、白洋河及長江。池州市城市防洪管理處負責整個城區防洪工程的運行管理，包括河道、堤防、涵閘、泵站等。由于內水污染、缺水、內澇等事件時常出現，管理任務繁重；工程范圍內的泵站、涵閘在接到調度命令時，主要靠人工到現場進行操作，操作程序繁瑣，操作任務重，運行管理手段單一，運行管理方式落后；整個城市防洪工程內僅少數排澇站設有泵站計算機監控系統，且系統集成還不完善，其他泵站、涵閘均靠人工進行管理，且設備較陳舊，現有管理手段和方式無法有效應對海綿城市建設和減輕洪澇災害要求，亟需進行自動化建設。

2 系統建設目標和思路

建設池州市城市防洪工程自動化調度運行管理決策支持平臺，實現涵蓋池州市城區防洪排澇調度管理、泵閘站計算機監控、信息監測管理、視頻監視、工程管理、視頻會議、通用辦公、應用交互、信息發布以及綜合信息展示平臺（一張圖）等多業務的綜合管理功能。

2.1 功能分層和統一組網

（1）功能分層

第一層：部署防洪排澇調度管理、泵閘站計算機監控、信息監測管理、視頻監視、工程管理、視頻會議、通用辦公、應用交互、信息發布等功能。這一層有關功能按不同部門的職能進行部署，主要為各部門日常管理服務。

第二層：以第一層部署的各應用系統為基礎，抽取各系統的關鍵信息整合為綜合信息展示平臺（一張圖），并輔之以視頻會議系統，為領導提供必要的信息和交流決策平臺，并可按需求直接提取相關系統的其他信息進行展示。

（2）統一組網

根據池州市涉水工程的調度運用管理特性，系統主要應用涉及語音、視頻、數據，與外網完全隔離，為節省投資，并考慮與城市防洪管理處有關系統銜接，語音、視頻、數據三者統一，共用一張網絡（下稱業務內網）。為保證業務內網安全，同時實現某些信息的對外發布，建立業務外網門戶，業務外網與業務內網間通過網閘隔離。

2.2 支撐平臺建設

為避免出現信息孤島，使相對分散的各類數據能即時入庫，本項目擬建應用系統間以及應用系統與數據庫之間數據的調用、交換、共享聯系較多，開發工作量較大。為保證系統具有良好的適應性、擴展性，實現資源高度共享，通過構建應用支撐平臺以減少重復開發和提高開發效率，解決各應用系統間互聯互通、功能隨需應變的問題，做到合理部署業務并節約投資。

2.3 統一標準、擴展開放

標準體系是建設規范、統一管理和運行體系的重要基礎，也是將系統信息和軟硬件資源共享的重要保證，是系統有效開發和順利集成的堅實基礎，是系統安全運行和平穩更新完善的重要基石。城市防洪管理處系統建設主要按照國標及水利行業標準實行。

2.4 互聯互通、信息共享

在高速高效的寬帶網絡和可靠的數據存儲體系的雙重保障下，實現管理層與應用系統之間、本系統數據中心與市防汛抗旱指揮系統數據中心的互聯互通，建立統一的應用支撐平臺，實現對業務數據和軟硬件等各類資源信息的管理、整合與集成，實現信息高度共享。

3 系統總體框架設計

本系統建設的目的是提高防洪排澇調度、工程項目管理、行政辦公管理等各方面的科學水平和處理能力，實現高效高能。系統的結構展現如圖1 所示。

圖1 自動化調度運行管理決策支持系統展現示意圖

3.1 終端層

終端層主要表示允許接入系統和使用系統的用戶采用的終端類型。允許接入系統的終端可以是PC機、手提電腦和其他方式。

用戶分為外部用戶和內部用戶。外部用戶主要指相關行業部門用戶和社會人士，一般情況下只能通過訪問系統內設置的互聯網站了解所需的信息。內部用戶則包括行政與業務人員、決策人員及系統維護人員等，內部用戶分配不同的權限，不同用戶根據不同權限使用系統提供的相關功能。

3.2 接入層

接入層表示用戶終端接入系統需要經過的承載網絡，網絡類型按照功能要求劃分，主要包括公用互聯網和業務內網，分別承擔不同的業務工作。

3.3 展現層

展現層主要描述用戶通過門戶進入系統，為保證使用和運行安全，將門戶分別設立外部網站與內部門戶，外部用戶只能通過外部網站獲取自己所需的個性化的信息和特定服務，內部用戶則可以通過內部門戶操作使用內部業務應用系統。

3.4 業務實現層

業務實現層主要是先調查用戶的需求，根據需求再來設計、創造、實現用戶所需的多種服務功能，包括應用系統和應用系統支撐平臺兩部分。

應用系統主要開發實現泵閘站計算機監控、防洪排澇調度運行、視頻監視、決策會商、工程管理、通用辦公等業務功能；應用系統支撐平臺則是為實現各種業務應用系統提供多項/多種的功能服務與保障，包括中間件及各類模型等。

3.5 數據資源管理層

數據資源管理層主要是實現對采集到的信息和數據資源的處理，將多種數據進行加工、存儲、備份，方便日后的調取與管理。

3.6 數據傳輸層

數據傳輸層是將采集到的各種數據、信息、信號通過無線公網、專線、業務內網等媒介實現數據的遠距離傳輸，將數據傳輸到池州市城市防洪管理處數據中心。

3.7 信息采集層

信息采集層為最基層的大規模信息采集，采集各種工程應用系統中所需要的工情、水情、視頻、圖像、氣象、水質、辦公資料等信息。

4 應用系統的實現

4.1 防洪排澇調度管理系統

防汛抗旱調度指揮系統主要是為決策者生成科學的調度決策提供服務，系統通過對水情信息、雨情信息、工情信息等的分析處理，結合池州現有防洪工程和防洪設施基本情況，根據調度模型生成最優調度方案，供決策者選擇。主要包括信息采集與傳輸、信息服務與展示、防汛調度、汛情預報和災情評估等。

4.2 泵閘站計算機監控系統

泵閘站監控系統主要對池州市各個泵站、涵閘的運行情況進行實時監測，通過對各機組、涵閘的運行狀態，以及相關重要運行參數的監測，及時發現運行中存在的險情并進行預警。

4.3 信息監控與管理系統

信息監測與管理系統主要匯集各在線監測設備監測信息，并通過數據接口將信息傳遞到其他應用系統，為其他業務系統業務處理提供數據支撐。主要有水位信息、水質信息、安全監測信息、視頻監控信息等，該系統主要包括實時查詢、綜合展示和基礎配置等。

4.4 視頻監控系統

視頻監視系統主要是通過在泵閘站、橡膠壩、涵閘、河道堤防、水位監測站等站點安裝相應的視頻信息采集、傳輸、處理等設備，并利用本系統建設的業務內網完成城市防洪管理處調度中心與現地各視頻監控點的視頻系統連接，實現遠程/現地兩種方式的控制與監測，實時掌握泵閘站的上、下游、控制室、泵閘站室環境和設備運行狀況，并且可以全方位地實時視頻監視堤防險情或涉水違法事項，城市防洪管理處相關部門和下屬各管理所根據授權均可對授權范圍內的視頻監控點圖像進行遠程共享、訪問和控制，及時了解與工程安全生產運行有關情況，包括觀察河道狀態、機組運行狀態、建設設施安全情況、電氣設備運行情況等。

4.5 工程管理系統

工程管理系統包括工程運行管理系統和工程建設管理系統，工程運行管理系統主要為池州各類防洪工程運行維護提供服務，包括工程巡查維護、突發事件響應、工程維護養護、工程管理考核等內容。

4.6 綜合會商系統

綜合會商系統包括為各項突發和重要事件提供決策支持手段與環境的綜合信息服務系統、會商支持系統、應急響應系統、視頻會議系統等部分。會商支持系統、綜合信息服務系統、應急響應系統向參加會商的領導和有關人員提供各種信息支持和輔助決策功能；視頻會議系統為異地可視會商提供軟硬件支持。

4.7 通用辦公系統

通用辦公系統是一個覆蓋各部門及其直屬機構，包括領導辦公、公文管理、通用辦公的一體化辦公系統。在本系統總體框架下，以城市防洪管理處業務內網為基礎，圍繞實際辦公需要，制定規范的現行業務流程，設立覆蓋城市防洪管理處各部門及其直屬機構的辦公系統，包括公文處理與管理、通用辦公系統、特殊業務辦公等子系統的通用辦公系統，實現各部門以及直屬各單位間辦公信息互聯互通、資源共享、協同辦公，全面提高工作效率。

4.8 防汛一張圖

“一張圖”主要以GIS 地圖服務為基礎，對池州市城市防洪工程相關信息進行可視化的展現，具體功能如下：

（1）展示雨情、水情、氣象、水質、視頻、工情等在線監測信息。

（2）展示水功能區、水源地、斷面、行政區劃、河湖、測站、湖泊、涵閘、泵站、堤防、險工險段等工程設施設備的分布及基礎信息。

（3）提供各類信息的查詢與統計功能。

（4）對超警戒水位預警、超警戒雨量預警、氣象預警、水質超標預警、洪水預報等結果進行綜合告警。

5 結語

為了有效應對海綿城市建設和減輕洪澇災害需求，轉變城市防洪工程管理手段單一，管理方式落后的局面，通過建設自動化調度運行管理決策支持系統的建設，以采集各種數據為基礎，并加以處理、傳輸、存儲和管理，通過運用先進成熟的信息采集與處理、通信、計算機網絡等技術手段，建立以信息采集與管理業務為核心，服務于防汛調度管理、閘站監控、視頻監視、水情監測、工程管理、通用辦公及移動辦公等業務的信息化作業平臺，實現信息的采集自動化、傳輸網絡化、技術標準化、管理集成化等目標，對于城市防洪工程的調度運行，工程管理工作的提質增效，海綿城市的順利開展都有顯著影響，可為類似工程實踐提供參考■