尼爾基水庫(kù)工情分中心設(shè)計(jì)與應(yīng)用

聶麟童，田 巍，劉子博

（嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司，黑龍江齊齊哈爾161000）

尼爾基水庫(kù)工情分中心是國(guó)家防汛抗旱指揮系統(tǒng)二期工程松遼委工情信息采集系統(tǒng)的組成部分，分中心工情信息包括工程運(yùn)行狀況、工程險(xiǎn)情信息、防汛動(dòng)態(tài)信息等。尼爾基水庫(kù)配備險(xiǎn)情移動(dòng)采集站，實(shí)現(xiàn)與尼爾基水庫(kù)工情分中心的信息傳輸；在工情分中心建設(shè)實(shí)時(shí)工情信息上報(bào)系統(tǒng)和業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng),及時(shí)從水庫(kù)收集工程工情和險(xiǎn)情數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)、匯總并上報(bào)到松遼委防汛數(shù)據(jù)匯集平臺(tái)，為防汛決策和指揮調(diào)度提供技術(shù)支撐。

1 總體設(shè)計(jì)

尼爾基工情分中心系統(tǒng)采用瀏覽器/服務(wù)器（B/S）體系結(jié)構(gòu)，考慮到業(yè)務(wù)的復(fù)雜性和多樣性，和以后程序的可靠性、可用性、可擴(kuò)展性等方面，結(jié)合目前的主流技術(shù)，系統(tǒng)軟件平臺(tái)采用J2EE技術(shù)構(gòu)架。開發(fā)模式基于MVC的Flex的框架應(yīng)用。具體體現(xiàn)為：Flex+Blazeds+Spring+Hibernate的MVC框架。模型Model、視圖View和控制Controller，MVC是3個(gè)單詞的縮寫。MVC模式的目的，就是實(shí)現(xiàn)Web系統(tǒng)的職能分工：Model層實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的業(yè)務(wù)邏輯，通常可以用JavaBean即業(yè)務(wù)對(duì)象（BO）和services來實(shí)現(xiàn)；View層用于與用戶的交互，使用flex來實(shí)現(xiàn)；Controller層是Model與View之間溝通的橋梁，通常使用控制層（sevlet或action），即業(yè)務(wù)代理接口來實(shí)現(xiàn)，它可以分派用戶的請(qǐng)求，并選擇恰當(dāng)?shù)囊晥D以用于顯示，同時(shí)它也可以解釋用戶的輸入，并將它們映射為模型層可執(zhí)行的操作。

采用應(yīng)用框架進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，目前已經(jīng)成為開發(fā)大型企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的第一選擇。其特點(diǎn)為：屏蔽系統(tǒng)底層技術(shù)細(xì)節(jié)，提高開發(fā)效率；提高可靠性、擴(kuò)展性以及性能；提供自動(dòng)支持和管理組件的面向服務(wù)的結(jié)構(gòu)框架；開發(fā)人員將精力集中在應(yīng)用組件上，而不是底層服務(wù)上；將業(yè)務(wù)邏輯和系統(tǒng)服務(wù)分開。

該系統(tǒng)采用分層結(jié)構(gòu)，各層內(nèi)部對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行提煉，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)和設(shè)計(jì)模式完成對(duì)業(yè)務(wù)的封裝，層與層之間通過接口進(jìn)行調(diào)用，保證模塊之間的低耦合和模塊內(nèi)部的高內(nèi)聚。

2 信息流程

工情信息采集主要由工情分中心采集，通過實(shí)時(shí)工情上報(bào)系統(tǒng)上報(bào)。險(xiǎn)情采集主要通過移動(dòng)險(xiǎn)情采集站，采集上報(bào)險(xiǎn)情現(xiàn)場(chǎng)的圖片、圖像、地理坐標(biāo)，工程位置及文字說明。遇重大險(xiǎn)情，松遼委應(yīng)急移動(dòng)指揮平臺(tái)在險(xiǎn)情現(xiàn)場(chǎng)，通過水利衛(wèi)星通信網(wǎng)將采集的險(xiǎn)情現(xiàn)場(chǎng)視頻、語音實(shí)時(shí)傳至松遼委防辦和水利部。流程圖，見圖1。

3 信息分類

工情信息按照實(shí)時(shí)工情數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)及標(biāo)識(shí)符標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)時(shí)工情信息分為工程運(yùn)行狀況、工程險(xiǎn)情信息和防汛動(dòng)態(tài)信息三類。

圖1 工情信息流程框圖

3.1 工程運(yùn)行狀況信息類

尼爾基水庫(kù)工程運(yùn)行狀況信息是水庫(kù)運(yùn)行狀況。水庫(kù)運(yùn)行狀況表用于記錄大壩、泄水建筑物等的運(yùn)行狀況。主要內(nèi)容包括：工程名稱、采集時(shí)間、大壩安全等級(jí)、水位、水位狀態(tài)、水位狀態(tài)持續(xù)時(shí)間、庫(kù)容、現(xiàn)有防洪庫(kù)容、入庫(kù)流量、出庫(kù)流量等。

3.2 工程險(xiǎn)情信息

水庫(kù)工程險(xiǎn)情信息，主要包括：

1）決口險(xiǎn)情信息表用于描述堤壩發(fā)生決口時(shí)的特征、規(guī)模以及造成的災(zāi)害損失。主要內(nèi)容包括：采集時(shí)間、決口寬度、決口處流速、決口流量、決口處內(nèi)外水頭差、地形、地質(zhì)條件、影響范圍、面積、人口等。

2）漫溢險(xiǎn)情信息表用于描述堤壩發(fā)生的漫溢的特征、規(guī)模。主要內(nèi)容包括：采集時(shí)間、漫溢長(zhǎng)度、漫頂高度等。

3）管涌險(xiǎn)情信息表用于描述管涌的險(xiǎn)情特征，發(fā)生位置和險(xiǎn)情規(guī)模。主要內(nèi)容包括：采集時(shí)間、出口特征、管涌口直徑、涌水流量、涌水水柱高、涌水混濁度、管涌數(shù)目、管涌群的面積等。

4）陷坑險(xiǎn)情信息表用于描述陷坑的險(xiǎn)情特征，發(fā)生位置和險(xiǎn)情規(guī)模。主要內(nèi)容包括：采集時(shí)間、陷坑部位、陷坑深度、陷坑面積等。

5）滑坡險(xiǎn)情信息表用于描述滑坡的險(xiǎn)情特征和險(xiǎn)情規(guī)模。主要內(nèi)容包括：采集時(shí)間、滑坡類型、滑坡位置、滑坡體挫高、滑坡長(zhǎng)度、滑坡體積、滑坡面角度等。

6）裂縫險(xiǎn)情信息表用于描述裂縫險(xiǎn)情的特征，發(fā)生位置和險(xiǎn)情規(guī)模。主要內(nèi)容包括：采集時(shí)間、裂縫部位、裂縫類型、裂縫長(zhǎng)度、裂縫寬度、裂縫深度、裂縫條數(shù)等。

7）崩岸險(xiǎn)情信息表用于描述崩岸險(xiǎn)情的特征，發(fā)生位置和險(xiǎn)情規(guī)模。主要內(nèi)容包括：采集時(shí)間、距堤防的距離、崩塌長(zhǎng)度、崩塌寬度、崩塌體積等。

8）滑動(dòng)險(xiǎn)情信息表用于描述滑動(dòng)險(xiǎn)情的特征，發(fā)生位置、險(xiǎn)情規(guī)模、以及滑動(dòng)面處的地質(zhì)情況等。主要內(nèi)容包括：采集時(shí)間、滑動(dòng)類型、滑動(dòng)面角度、滑動(dòng)位移、地形、地質(zhì)條件等。

9）閘門損毀險(xiǎn)情信息表用于描述閘門險(xiǎn)情的特征信息。主要內(nèi)容包括：采集時(shí)間、損毀狀況、閘門損毀時(shí)的開啟狀態(tài)、過閘流量等。

10）滲水險(xiǎn)情信息表用于描述滲水險(xiǎn)情的特征，發(fā)生位置、規(guī)模等。主要內(nèi)容包括：采集時(shí)間、滲水部位、滲水面積、滲水量等。

11）淘刷險(xiǎn)情信息表用于描述淘刷險(xiǎn)情的特征，發(fā)生位置、規(guī)模等。主要內(nèi)容包括：采集時(shí)間、距堤（壩）頂距離、淘刷面積、淘刷深度、淘刷長(zhǎng)度等。

12）潰壩險(xiǎn)情信息表用于描述潰壩險(xiǎn)情的特征、險(xiǎn)情規(guī)模以及造成的損失等信息。主要內(nèi)容包括：采集時(shí)間、潰口寬度、潰口深度、工程現(xiàn)狀、潰壩庫(kù)水位、潰壩時(shí)庫(kù)容、潰口流量、地形、地質(zhì)條件、影響范圍、面積、人口等。

13）傾覆險(xiǎn)情信息表用于描述傾覆險(xiǎn)情的特征信息。主要內(nèi)容包括：采集時(shí)間、傾覆方向、傾覆角度等。

14）坍塌險(xiǎn)情信息表用于描述坍塌險(xiǎn)情的特征、發(fā)生位置和險(xiǎn)情規(guī)模。主要內(nèi)容包括：采集時(shí)間、坍塌部位、坍塌長(zhǎng)度、坍塌面積、坍塌體積等。

15）控導(dǎo)工程沖毀險(xiǎn)情信息表用于描述控導(dǎo)工程沖毀險(xiǎn)情的特征險(xiǎn)情規(guī)模。主要內(nèi)容包括：采集時(shí)間、沖毀體積、沖毀長(zhǎng)度、沖毀深度。

3.3 防汛動(dòng)態(tài)信息

防汛動(dòng)態(tài)信息包括：

1）搶險(xiǎn)動(dòng)態(tài)信息表。用于描述某一險(xiǎn)情的搶險(xiǎn)投入和搶險(xiǎn)進(jìn)展情況。主要內(nèi)容包括：采集時(shí)間、搶險(xiǎn)開始時(shí)間、搶險(xiǎn)方案、人員投入、動(dòng)用設(shè)備、消耗物資、折合資金、進(jìn)展情況及結(jié)果等。

2）防汛抗旱簡(jiǎn)報(bào)信息表。用于描述各級(jí)防辦在防汛抗旱過程中的簡(jiǎn)報(bào)信息。主要內(nèi)容包括：編號(hào)、標(biāo)題、填報(bào)單位、采集時(shí)間、期號(hào)、正文、編輯人、簽發(fā)人等。

3）防汛抗旱動(dòng)態(tài)信息表。用于描述針對(duì)某一區(qū)域開展的防汛抗旱工作狀態(tài)以及對(duì)該區(qū)域現(xiàn)有險(xiǎn)情和搶險(xiǎn)狀態(tài)、進(jìn)展的統(tǒng)計(jì)。主要內(nèi)容包括：編號(hào)、填報(bào)單位、標(biāo)題、工程調(diào)度情況、防守情況、人員轉(zhuǎn)移情況、險(xiǎn)情綜述、災(zāi)情、折合資金等。

4 信息采集與上報(bào)方式

4.1 信息采集

工情分中心信息采集系統(tǒng)包括：基礎(chǔ)工情數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和管理，水庫(kù)防洪工程數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和維護(hù)更新，采用數(shù)據(jù)庫(kù)復(fù)制技術(shù)，定期向松遼委報(bào)送防洪工程數(shù)據(jù)庫(kù)的更新內(nèi)容。

工情分中心能及時(shí)從工程單位收集工程險(xiǎn)情和災(zāi)情數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)、匯總并上報(bào)松遼委防辦；從松遼委獲取水情信息和有關(guān)的預(yù)報(bào)成果；從氣象部門獲取天氣和氣象形勢(shì)預(yù)報(bào)；能自動(dòng)接收和處理水庫(kù)的水情遙測(cè)數(shù)據(jù)，并將整理的成果上松遼委防辦；能接收并執(zhí)行上級(jí)防汛指揮部的調(diào)度命令；為松遼委防汛辦及相關(guān)部門提供水情、工情查詢等信息服務(wù)業(yè)務(wù)；水庫(kù)防汛日常事務(wù)輔助管理：包括文檔管理、防汛人員組織管理、防汛經(jīng)費(fèi)管理、決策實(shí)施和反饋管理等MIS功能。

實(shí)時(shí)工情信息上報(bào)系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，具有數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)審核、數(shù)據(jù)報(bào)送、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)管理、警示信息、上報(bào)情況分析和日志管理等功能。信息上報(bào)系統(tǒng)，見圖2。

4.2 上報(bào)方式

工情信息采集方式主要涉及人工統(tǒng)計(jì)上報(bào)和現(xiàn)場(chǎng)采集上報(bào)2種方式。

1）人工統(tǒng)計(jì)上報(bào)，主要針對(duì)工程運(yùn)行狀況信息和動(dòng)態(tài)信息，對(duì)需人工上報(bào)工情信息都有文件規(guī)定的辦法，按照有關(guān)規(guī)定收集、整理有關(guān)數(shù)據(jù)上報(bào)。

2）現(xiàn)場(chǎng)采集上報(bào)，主要針對(duì)工程險(xiǎn)情信息，直接前往工程出險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)，勘查險(xiǎn)情，檢查指導(dǎo)搶險(xiǎn)工作，并直接采集工程險(xiǎn)情狀況及發(fā)展演變過程，收集工程設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)、管理以及以往出險(xiǎn)情況等相關(guān)背景資料等等。同時(shí)收集搶險(xiǎn)工作進(jìn)展情況。將上述內(nèi)容直接報(bào)工情分中心。遇重大險(xiǎn)情，經(jīng)授權(quán)可將現(xiàn)場(chǎng)信息直接上報(bào)松遼委工情中心（防辦）。

圖2 實(shí)時(shí)工情信息上報(bào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

5 險(xiǎn)情移動(dòng)采集站設(shè)計(jì)與應(yīng)用

險(xiǎn)情移動(dòng)采集站是尼爾基工情分中心的重要子系統(tǒng)，系統(tǒng)采用基于安卓系統(tǒng)架構(gòu)開發(fā)，結(jié)合JAVA作為后臺(tái)開發(fā)的險(xiǎn)情信息采集站APP。實(shí)現(xiàn)水庫(kù)巡查、險(xiǎn)情采集，實(shí)時(shí)上報(bào)等功能，負(fù)責(zé)對(duì)險(xiǎn)情發(fā)生地的實(shí)時(shí)狀況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采集上報(bào)，為搶險(xiǎn)救災(zāi)決策提供第一手資料。

險(xiǎn)情移動(dòng)采集站主要采集險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)的實(shí)時(shí)圖像信息，險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)的實(shí)時(shí)圖片信息及文字信息。文字信息主要包括：防洪工程的險(xiǎn)情類別、出險(xiǎn)時(shí)間、地點(diǎn)、位置、各種代表尺寸；工程險(xiǎn)情綜合情況的描述、險(xiǎn)情原因分析、可能發(fā)生的險(xiǎn)情預(yù)測(cè)、可能影響的范圍；搶險(xiǎn)方案、通信手段、搶險(xiǎn)物資配備情況、搶險(xiǎn)進(jìn)展情況及效果等信息。由于險(xiǎn)情的發(fā)生位置和頻率的不確定性，險(xiǎn)情移動(dòng)采集站實(shí)際為實(shí)時(shí)移動(dòng)險(xiǎn)情信息的采集上報(bào)。采集現(xiàn)場(chǎng)為實(shí)際險(xiǎn)情的發(fā)生地，信息接收地為尼爾基水庫(kù)工情分中心或松遼委防辦。

6 結(jié)語

工情信息采集系統(tǒng)是國(guó)家防汛抗旱指揮系統(tǒng)二期工程建設(shè)的重要組成部分。尼爾基水庫(kù)工情信息，尤其是實(shí)時(shí)工情信息，是水庫(kù)安全度汛、科學(xué)調(diào)度、工程搶險(xiǎn)的重要信息資源，它以文字、圖片、音視頻等多媒體信息直觀反映水庫(kù)工程運(yùn)行的實(shí)際狀況，為上級(jí)部門防汛決策、指揮調(diào)度提供重要依據(jù)。尼爾基水庫(kù)工情分中心的建設(shè)使水庫(kù)防汛工作能力和工程管理水平得到進(jìn)一步提升。