“引漢濟(jì)渭”工程信息化系統(tǒng)建設(shè)的思考

張志強(qiáng)

（西安迪飛科技有限責(zé)任公司 陜西 西安 710016）

“引漢濟(jì)渭”工程是陜西省一項(xiàng)規(guī)模宏大的南水北調(diào)工程和水資源配置工程?！耙凉h濟(jì)渭”工程是一個系統(tǒng)工程，集調(diào)水、調(diào)蓄、分配、供水于一體，且與受水區(qū)乃至全省水資源的供給和優(yōu)化配置都息息相關(guān)，是一個復(fù)雜的大系統(tǒng)工程。因此，必須要借助于信息化這一手段來加強(qiáng)管理，以保證工程的安全高效運(yùn)行和效益的正常發(fā)揮。

1 “引漢濟(jì)渭”工程概況

1.1 工程概況

“引漢濟(jì)渭”工程位于陜西省中南部的秦嶺山區(qū)，跨越黃河、長江兩大水系，是一項(xiàng)由陜西省漢江流域向渭河流域調(diào)水的大型水資源配置工程。具體開發(fā)方案為：在漢江干流上修建黃金峽水電樞紐，通過庫區(qū)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(guī)劃修建的三河口水利樞紐，經(jīng)三河口水庫調(diào)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(shè)計(jì)年調(diào)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。“引漢濟(jì)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(diǎn)

特點(diǎn)一：“引漢濟(jì)渭”工程涉及陜南和關(guān)中兩大自然區(qū)，在關(guān)中供水區(qū)涉及4個水資源三級區(qū)，除“引漢濟(jì)渭”黃金峽、三河口水庫外，關(guān)中受水區(qū)內(nèi)有地表水水源9處，地下水水源19處，多數(shù)地表水源又同時(shí)供給城市和農(nóng)業(yè)用水，部分地表水源中還承接有區(qū)外調(diào)水工程（如石頭河水庫、石砭峪水庫），使得水資源的調(diào)度和聯(lián)合調(diào)節(jié)問題非常復(fù)雜。特點(diǎn)二：該工程具有線路長，工程措施復(fù)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(diǎn)。所以工程建設(shè)與運(yùn)行管理具有分布廣、層次多、管理內(nèi)容復(fù)雜的特點(diǎn)，必須要有先進(jìn)的管理平臺和手段，制定最優(yōu)的調(diào)水計(jì)劃，才能保障整個工程安全、高效運(yùn)行。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 基本目標(biāo)和功能

“引漢濟(jì)渭”工程信息化系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo)是：綜合應(yīng)用遙感（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等科技手段，以水資源優(yōu)化配置、跨流域調(diào)水的聯(lián)合高效利用為核心，以追求節(jié)水、防污、提高水資源利用效率和最終實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用為目標(biāo)，通過水資源信息的實(shí)時(shí)采集、監(jiān)測、快速傳輸和及時(shí)提供水資源優(yōu)化調(diào)度和科學(xué)管理方案等，實(shí)現(xiàn)水資源的統(tǒng)一、動態(tài)和科學(xué)管理。

基本功能：系統(tǒng)應(yīng)具有實(shí)時(shí)監(jiān)測、信息管理、遠(yuǎn)程監(jiān)控、決策支持四大功能。實(shí)時(shí)監(jiān)測是系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行的基礎(chǔ)，內(nèi)容主要包括水雨情信息（水位、流量、降水量等）、水質(zhì)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榉诸愓幍膶I(yè)數(shù)據(jù)信息和綜合數(shù)據(jù)庫，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收、分析、分類、存儲、安全管理、共享管理、查詢、統(tǒng)計(jì)、發(fā)布等功能。遠(yuǎn)程監(jiān)控是指借助攝像機(jī)、監(jiān)視器、RTU、PLC以及各種檢測、報(bào)警探頭與設(shè)備等，通過通信及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，受權(quán)用戶可通過計(jì)算機(jī)在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)對水庫、電站、閘門、泵站等的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)視、警報(bào)及控制。決策支持指從系統(tǒng)綜合數(shù)據(jù)庫中獲得相應(yīng)的專業(yè)數(shù)據(jù)資料，對水資源信息（包括歷史信息和實(shí)時(shí)信息）等進(jìn)行智能化的綜合信息分析處理，建立徑流預(yù)報(bào)、需水預(yù)測、旱情分析、河道水流演進(jìn)、水庫調(diào)度和水資源優(yōu)化配置等模型，生成決策支持成果，實(shí)現(xiàn)水量調(diào)度的科學(xué)管理。

2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

以信息流為主線，“引漢濟(jì)渭”工程信息化系統(tǒng)主要由采集系統(tǒng)、通信及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、存儲及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)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(yè)技術(shù)人員對信息系統(tǒng)有較為通俗的認(rèn)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(shè)內(nèi)容是通過利用信息技術(shù)這一手段實(shí)現(xiàn)“引漢濟(jì)渭”工程相關(guān)信息的“采、傳、存、用”，從而提高水資源調(diào)控、水工程的自動化和水管理的信息化水平。

在系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)過程中，清晰界定系統(tǒng)邊界、系統(tǒng)數(shù)據(jù)源（輸入信息）、系統(tǒng)內(nèi)部與外部的信息流程，以及系統(tǒng)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(jù)管理機(jī)構(gòu)設(shè)置及管理權(quán)限的界定來設(shè)計(jì)。根據(jù)工程特點(diǎn)并結(jié)合通信技術(shù)，筆者認(rèn)為信息結(jié)點(diǎn)可設(shè)為三級，即現(xiàn)場遙測站或監(jiān)測點(diǎn)、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(diào)度模型信息、遙感、測繪等信息可委托相關(guān)專業(yè)單位獲得。

系統(tǒng)總體架構(gòu)，參考國內(nèi)較為成熟的“數(shù)字黃河”國家防汛指揮系統(tǒng)工程總體設(shè)計(jì)，并結(jié)合“引漢濟(jì)渭”工程的特點(diǎn)，由基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用系統(tǒng)兩部分組成，如圖3所示。其中應(yīng)用系統(tǒng)主要由防洪信息系統(tǒng)、水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)、遠(yuǎn)程自動監(jiān)控系統(tǒng)、水資源預(yù)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)、水量調(diào)度管理系統(tǒng)、危機(jī)調(diào)度管理系統(tǒng)和綜合辦公及門戶網(wǎng)站組成。基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)主要是各類信息采集、數(shù)據(jù)處理和存儲全過程的軟硬件設(shè)備的有機(jī)組合，是本系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)。政策法規(guī)、組織領(lǐng)導(dǎo)、標(biāo)準(zhǔn)體系與技術(shù)支持是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)的保障和支撐。在保障項(xiàng)目建設(shè)所需經(jīng)費(fèi)投入的同時(shí)，還應(yīng)對工程建設(shè)的管理從制度上和組織上給予落實(shí)，建立嚴(yán)密的工程建設(shè)管理體系、工程運(yùn)行管理體系和人才培訓(xùn)與引進(jìn)機(jī)制。

3 計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

3.1 準(zhǔn)確認(rèn)識計(jì)算機(jī)技術(shù)的兩大特點(diǎn)

應(yīng)用系統(tǒng)是信息系統(tǒng)的重要成果，應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用效果也是信息化建設(shè)成敗的關(guān)鍵。在信息系統(tǒng)建設(shè)過程中，水利專業(yè)工程技術(shù)人員的參與是必須的，尤其是在需求分析和應(yīng)用階段，參與的越深入，需求挖掘的越充分、越透徹，系統(tǒng)的應(yīng)用效果就越好。

計(jì)算機(jī)有兩大主要特點(diǎn)：海量存儲和高速計(jì)算。例如水力演算、水文計(jì)算、模型研究、信息服務(wù)等等，借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)，只需十幾分鐘就可以計(jì)算完成，并可以進(jìn)行邏輯判斷、資料分類、情報(bào)檢索等具有邏輯加工性質(zhì)的工作，從而根據(jù)判斷結(jié)果自動確定下一步該做什么。在信息系統(tǒng)建設(shè)的需求分析階段和應(yīng)用階段，凡是專業(yè)技術(shù)工作中遇到的復(fù)雜、繁瑣的各種水利計(jì)算（其以海量數(shù)據(jù)的存儲、檢索、查詢、計(jì)算、統(tǒng)計(jì)、分析、判斷等為特點(diǎn)的工作）都可以應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，尤其是海量存儲和高速計(jì)算技術(shù)。

3.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)主要包括數(shù)據(jù)組織、存儲及命名規(guī)范，專題數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、地面監(jiān)測采樣數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)、遙感圖像數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等等。要遵循和使用國家標(biāo)準(zhǔn)或部頒標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，只有這樣才能使“引漢濟(jì)渭”工程信息化系統(tǒng)具有全面的標(biāo)準(zhǔn)化、開放性和可擴(kuò)展性，才能適應(yīng)復(fù)雜的、最為多樣化、變化最為頻繁的信息技術(shù)。在信息系統(tǒng)建設(shè)階段，要求統(tǒng)一的軟件開發(fā)工具或一家公司單獨(dú)完成是不可能的，信息系統(tǒng)的建設(shè)肯定會牽涉多家技術(shù)研發(fā)單位和多種開發(fā)工具，因此制定可靠的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)就顯得非常重要，它是數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)。

圖2 信息流程圖

圖3 總體框架

4 建議

4.1 加強(qiáng)項(xiàng)目建設(shè)及運(yùn)行管理

“引漢濟(jì)渭”工程信息系統(tǒng)是一項(xiàng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)難度大、功能眾多、涉及面廣、建設(shè)周期長的系統(tǒng)工程。為確保達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，建設(shè)時(shí)必須要：①加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)，統(tǒng)一規(guī)劃、強(qiáng)化管理、落實(shí)責(zé)任。②進(jìn)一步加大資金投入。要加強(qiáng)項(xiàng)目預(yù)算、投資計(jì)劃和前期工作。③有序開發(fā)，強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目的復(fù)雜性，易導(dǎo)致項(xiàng)目建設(shè)的盲目性，因此要科學(xué)規(guī)劃，有序開發(fā)，避免重復(fù)建設(shè)。④強(qiáng)化管理維護(hù)，抓好隊(duì)伍建設(shè)。信息化是一個漸變的過程，應(yīng)不斷加強(qiáng)項(xiàng)目建設(shè)與運(yùn)行管理，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和長期發(fā)揮效益。

4.2 加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，用活技術(shù)手段

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

業(yè)務(wù)需求變化快，信息技術(shù)發(fā)展快，必須要加強(qiáng)水利及信息技術(shù)基礎(chǔ)工作。要加強(qiáng)漢江、子午河、渭河徑流預(yù)報(bào)，需水預(yù)測，水量調(diào)度模型等基礎(chǔ)研究工作。信息技術(shù)只是手段，水利基礎(chǔ)工作研究才是信息系統(tǒng)發(fā)揮功能的重要支撐。因此，在信息系統(tǒng)建設(shè)過程中，要以水利專業(yè)為主，準(zhǔn)確理解信息技術(shù)的特點(diǎn)，尤其是海量存儲和高速計(jì)算這兩大特點(diǎn)，加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，規(guī)范專業(yè)管理，強(qiáng)化專業(yè)分析，用活技術(shù)手段。

4.3 需求牽引，應(yīng)用至上，逐步推進(jìn)

應(yīng)用需求是工程建設(shè)的原動力，開展好需求分析工作，以需求為主導(dǎo)建設(shè)好工程，是工程效益能否發(fā)揮的重要前提和基礎(chǔ)。要緊緊圍繞水資源調(diào)度與管理存在的問題，從實(shí)際出發(fā)，以需求為主導(dǎo)，組織好重要的、技術(shù)上易于實(shí)現(xiàn)的、便于推廣應(yīng)用的系統(tǒng)開發(fā)工作，力爭在較短時(shí)間內(nèi)，推動應(yīng)用系統(tǒng)投入使用，發(fā)揮效益，從而逐步推動更多系統(tǒng)投入使用，發(fā)揮更大的效益。系統(tǒng)建設(shè)要講求實(shí)效，力爭建設(shè)一批發(fā)揮效益一批。例如水資源預(yù)測報(bào)系統(tǒng)，它的基礎(chǔ)支撐就是模型庫、知識庫的開發(fā)，如果目前模型庫是不成熟的，則此系統(tǒng)應(yīng)推后開發(fā)，否則，模型庫的不成熟將導(dǎo)致應(yīng)用系統(tǒng)的不成熟或信息的空白，使工程效益無法發(fā)揮。陜西水利