陸渾灌區(qū)信息化建設(shè)規(guī)劃淺析

郝敬偉，李 敏，張宏圖

（河南省陸渾水庫(kù)管理局，河南 洛陽(yáng) 471003）

1 概述

灌區(qū)信息化是一種高效的管理手段，是一個(gè)集成了多種先進(jìn)技術(shù)的高級(jí)管理系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)由基于計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)、信息采集的硬件設(shè)備以及能夠?qū)鄥^(qū)信息進(jìn)行分析、處理的應(yīng)用軟件組成。鑒于灌區(qū)信息化系統(tǒng)具有較大的軟、硬件和信息體量，要順利實(shí)現(xiàn)灌區(qū)信息化，必須將科學(xué)、細(xì)致、全面的系統(tǒng)規(guī)劃作為起點(diǎn)，并高度重視規(guī)劃在灌區(qū)信息化建設(shè)中的作用。

深入挖掘和利用灌區(qū)的信息資源，利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段，全面提升灌區(qū)工程管理和運(yùn)行管理的效率和效能，建立集約高效、人水和諧的灌區(qū)運(yùn)行環(huán)境，是灌區(qū)信息化建設(shè)的根本目標(biāo)。灌區(qū)信息化建設(shè)具有很強(qiáng)的系統(tǒng)性，它不僅涉及到多方面新技術(shù)的應(yīng)用，還受到灌區(qū)管理體制、管理水平以及資金投入等多方面的限制，因此，各灌區(qū)的信息化建設(shè)目標(biāo)各不相同。如何限定信息化建設(shè)目標(biāo)，以及如何優(yōu)化信息化的實(shí)現(xiàn)方式，都是規(guī)劃階段應(yīng)該綜合考慮的重要問(wèn)題。

2 規(guī)劃原則

2.1 堅(jiān)持需求至上的系統(tǒng)實(shí)用性

灌區(qū)信息化建設(shè)規(guī)劃應(yīng)以實(shí)際效用為目的，在確保實(shí)用的基礎(chǔ)上做好系統(tǒng)需求分析。要確認(rèn)系統(tǒng)在操作、運(yùn)行、效果方面的實(shí)用性，確保能夠切實(shí)發(fā)揮系統(tǒng)建設(shè)效益，這是系統(tǒng)規(guī)劃的基本原則。

2.2 保持系統(tǒng)的技術(shù)先進(jìn)性

計(jì)算機(jī)、電子、通訊技術(shù)是灌區(qū)信息化系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)支撐，保持應(yīng)用技術(shù)的先進(jìn)性至關(guān)重要。當(dāng)前，各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用技術(shù)的先進(jìn)性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的生命周期和使用效率影響較大。在規(guī)劃中要充分利用各方面的前沿技術(shù)，盡量提高系統(tǒng)的科技水平，并具有一定的前瞻性。

2.3 具有良好的開(kāi)放性、可擴(kuò)展性

灌區(qū)信息化系統(tǒng)的信息采集、傳輸以及數(shù)據(jù)格式均要符合水利行業(yè)已有的相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，要具有較好的開(kāi)放性、兼容性，要盡可能統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。信息化系統(tǒng)規(guī)劃應(yīng)重視各子系統(tǒng)軟、硬件標(biāo)準(zhǔn)的使用，要保持較好的可擴(kuò)展性，以便于系統(tǒng)后期的續(xù)建、改造或升級(jí)。

2.4 具有較高的安全可靠性

灌區(qū)信息化系統(tǒng)的安全、可靠涉及軟環(huán)境和硬環(huán)境兩個(gè)方面：軟環(huán)境包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)、應(yīng)用軟件運(yùn)行維護(hù)、人員誤操作規(guī)避等；硬環(huán)境包括野外設(shè)備保護(hù)、人為破壞防護(hù)等。規(guī)劃應(yīng)明確安全防范重點(diǎn)，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)、電子、電源、信息采集設(shè)備等的安全保護(hù)設(shè)置，在這兩個(gè)方面要聯(lián)合設(shè)防。

3 面向應(yīng)用的規(guī)劃思路

3.1 以日常業(yè)務(wù)為導(dǎo)向，確定系統(tǒng)應(yīng)用目標(biāo)

灌區(qū)信息化建設(shè)的目的是服務(wù)于灌區(qū)管理，能夠滿足灌區(qū)管理業(yè)務(wù)要求，提升灌區(qū)管理水平，規(guī)劃應(yīng)當(dāng)以日常業(yè)務(wù)需求為導(dǎo)向，以堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)實(shí)用為原則來(lái)確定系統(tǒng)應(yīng)用目標(biāo)。要綜合考慮灌區(qū)現(xiàn)有的管理體制、人員配置、業(yè)務(wù)運(yùn)行等情況，以確定實(shí)用的建設(shè)內(nèi)容。系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)不可好高騖遠(yuǎn)、不求實(shí)效。

3.2 以管理模式為前提，確定系統(tǒng)主體架構(gòu)

灌區(qū)一般涉及多個(gè)層級(jí)的管理單位，以及各單位間不同的職責(zé)和業(yè)務(wù)需求，這些特性決定了灌區(qū)管理模式的多樣性。規(guī)劃應(yīng)當(dāng)以較高層的一個(gè)管理單位為中心，在區(qū)別其它各單位管理職能的基礎(chǔ)上，理清各節(jié)點(diǎn)單位所處的位置及主要業(yè)務(wù)需求。然后，以管理單位從上到下的層級(jí)為主線，合理確定系統(tǒng)主體架構(gòu)的通訊網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)流、主要設(shè)備布置位置等。

3.3 以灌區(qū)功能為限制，確定系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模

灌區(qū)信息化建設(shè)以提高管理效率和管理水平為目的。規(guī)劃應(yīng)當(dāng)在確定的系統(tǒng)應(yīng)用目標(biāo)基礎(chǔ)上，圍繞灌區(qū)功能，根據(jù)管理需要，確定各子系統(tǒng)、模塊的建設(shè)規(guī)模。在系統(tǒng)生命周期內(nèi)，建設(shè)規(guī)模過(guò)大勞民傷財(cái)、事倍功半；規(guī)模過(guò)小又難以發(fā)揮作用，達(dá)不到系統(tǒng)建設(shè)的目的。

3.4 以運(yùn)行機(jī)制為基礎(chǔ)，確定系統(tǒng)信息流

灌區(qū)的管理、運(yùn)行建立在一定的規(guī)范機(jī)制和程式上，各管理單位、部門(mén)對(duì)灌區(qū)信息的需求和使用具有較大差別。因此，灌區(qū)的管理運(yùn)行機(jī)制決定了灌區(qū)的信息流向。在進(jìn)行需求分析的基礎(chǔ)上，整合、優(yōu)化所采集的信息資源，合理確定信息的使用對(duì)象和處理存儲(chǔ)目標(biāo)，是規(guī)劃階段必須明確的重點(diǎn)思路。

4 上下統(tǒng)籌的規(guī)劃方法

灌區(qū)信息化建設(shè)要整體優(yōu)化，避免出現(xiàn)架子過(guò)大卻信息量不足，或信息冗余度大且可利用量有限等一些對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用影響較大的不規(guī)范現(xiàn)象，否則，將可能導(dǎo)致系統(tǒng)完工即廢或運(yùn)行不暢、運(yùn)用困難，與項(xiàng)目建設(shè)的初衷嚴(yán)重相悖。下面以河南省陸渾灌區(qū)信息化建設(shè)為例對(duì)規(guī)劃應(yīng)遵循的基本方法作簡(jiǎn)要闡述。

4.1 自上而下的系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化

根據(jù)灌區(qū)現(xiàn)有的管理體制、機(jī)制，確定一個(gè)信息化管理中心的設(shè)備配置和主要功能，再根據(jù)業(yè)務(wù)需求，可分設(shè)相應(yīng)的分中心。明確各管理中心對(duì)系統(tǒng)硬件、軟件及有關(guān)信息的管理職能與分工。根據(jù)灌區(qū)主要信息類型、來(lái)源，結(jié)合信息采集點(diǎn)位置環(huán)境及管理中心設(shè)置，確定信息傳輸?shù)淖罴淹緩胶头绞?，進(jìn)一步優(yōu)化傳輸線路、協(xié)議、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等，確保數(shù)據(jù)傳輸通暢、路徑最優(yōu)。

對(duì)于灌區(qū)大量的數(shù)據(jù)信息，根據(jù)業(yè)務(wù)屬性、建設(shè)和管理需要，應(yīng)統(tǒng)一整合到一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。但對(duì)于安全性要求較高、或有其它特殊使用限制的數(shù)據(jù)信息、通訊，則要建立獨(dú)立的通信網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)信息甄別與優(yōu)化整合也是系統(tǒng)架構(gòu)組建的關(guān)鍵步驟。

河南省陸渾灌區(qū)位于河南省西部，是一個(gè)集城市供水、工業(yè)供水、農(nóng)業(yè)灌溉的大型灌區(qū)，隸屬于河南省水利廳的河南省陸渾水庫(kù)管理局（以下稱省局）是其一級(jí)管理單位，行使灌區(qū)骨干工程建設(shè)和用水調(diào)度權(quán)。灌區(qū)管理實(shí)行分層包段負(fù)責(zé)制：省局下設(shè)兩個(gè)灌區(qū)管理處分別負(fù)責(zé)總干渠、東一干渠上段；其它各段干渠分別由其所在的行政區(qū)成立的專管機(jī)構(gòu)（以下稱縣局）負(fù)責(zé)；各縣局及省局下屬兩處又下設(shè)有管理段。支斗渠以下工程由受益用水戶自主管理。干渠各管理段所直接面向用水戶負(fù)責(zé)所轄區(qū)段內(nèi)的閘門(mén)啟閉、水量結(jié)算和水費(fèi)征收等工作。

鑒于以上復(fù)雜的省、縣、所三級(jí)管理體制以及統(tǒng)一調(diào)度、分段實(shí)施的運(yùn)行機(jī)制，陸渾灌區(qū)信息化工程在省局建立了信息化管理中心，在縣局建立了二級(jí)分中心，并在段所建立了視頻監(jiān)視及閘門(mén)遠(yuǎn)程控制中心。省局信息中心與各二級(jí)單位建立了VPN專用網(wǎng)絡(luò)鏈接，構(gòu)建了統(tǒng)一的灌區(qū)基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)優(yōu)化的通信網(wǎng)絡(luò)，將灌區(qū)所有信息統(tǒng)一整合到了信息中心。各縣級(jí)分中心又通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接到所轄段所，并建立了本單位內(nèi)部局域網(wǎng)。全灌區(qū)自上而下實(shí)現(xiàn)了管理職能分解及數(shù)據(jù)信息的集中處理和共享。

4.2 自底向上的信息源分析

灌區(qū)信息包括墑情、雨情、水情、工情、GIS信息、監(jiān)控音視頻、調(diào)控指令、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等，但灌區(qū)信息化不可能將這些信息全都進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和存儲(chǔ)。系統(tǒng)規(guī)劃要針對(duì)各單位、部門(mén)的業(yè)務(wù)需求，合理分析各個(gè)信息源的代表性和信息的最優(yōu)需求量，確定有限的關(guān)鍵信息源。這些信息源不僅影響到灌區(qū)信息化系統(tǒng)的運(yùn)行效能，也決定了系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模。目前，灌區(qū)各地的信息傳輸條件差別較大，應(yīng)綜合考慮各信息采集點(diǎn)和中繼傳輸點(diǎn)的通訊技術(shù)與環(huán)境安全，與前期確定的系統(tǒng)架構(gòu)相銜接，盡量統(tǒng)一信息的采集和傳輸方式。

陸渾灌區(qū)信息化系統(tǒng)采集的主要信息包括渠道水情、灌區(qū)雨情、墑情、監(jiān)控視頻、調(diào)度指令等。根據(jù)各單位業(yè)務(wù)和生產(chǎn)安全需要，通過(guò)認(rèn)真的信息需求分析，綜合信息點(diǎn)位置優(yōu)化，共規(guī)劃了干渠關(guān)鍵斷面水情采集點(diǎn)23處，沿渠較大引水口水情采集點(diǎn)40處，遙測(cè)雨量點(diǎn)24處，土壤墑情采集點(diǎn)12處，視頻監(jiān)控58點(diǎn)位，閘門(mén)遠(yuǎn)程控制12孔位。除視頻監(jiān)控及閘門(mén)遠(yuǎn)程控制信息通過(guò)租用中國(guó)移動(dòng)的光纜直接接入段所主控計(jì)算機(jī)外，其余信息均通過(guò)中國(guó)移動(dòng)的GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上傳至省局信息中心。

4.3 應(yīng)用軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

灌區(qū)信息化系統(tǒng)一般由雨水情監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制、通訊網(wǎng)絡(luò)、OA辦公等多個(gè)子系統(tǒng)組成，信息化系統(tǒng)的實(shí)際、有效應(yīng)用，離不開(kāi)各子系統(tǒng)應(yīng)用軟件的支撐。在需求分析業(yè)已完成，系統(tǒng)架構(gòu)基本定型，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、來(lái)源確定后，即可進(jìn)行專用應(yīng)用軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。應(yīng)用軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)在系統(tǒng)主體架構(gòu)內(nèi)，進(jìn)行詳細(xì)的需求分析，確定使用范圍和網(wǎng)絡(luò)安全保障。設(shè)計(jì)應(yīng)在系統(tǒng)架構(gòu)建立和信息源分析完成的基礎(chǔ)上進(jìn)行，應(yīng)在確定的系統(tǒng)架構(gòu)下盡量擴(kuò)展信息的有效利用，充分發(fā)揮應(yīng)用系統(tǒng)的使用效能。

在現(xiàn)有工程基礎(chǔ)上，結(jié)合灌區(qū)業(yè)務(wù)需求、運(yùn)行機(jī)制以及人員素質(zhì)等多方面因素，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化和信息分析，陸渾灌區(qū)信息化建設(shè)的應(yīng)用子系統(tǒng)有：雨水情遙測(cè)、用水管理、閘門(mén)遠(yuǎn)程控制、視頻監(jiān)視會(huì)商、OA辦公等。為方便各應(yīng)用系統(tǒng)的使用和管理，陸渾灌區(qū)信息化系統(tǒng)梳理了渠道水位和遙測(cè)雨量數(shù)據(jù)信息的格式和標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一了水位遙測(cè)和墑情采集設(shè)備的傳輸協(xié)議，對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化、整合，構(gòu)建了陸渾灌區(qū)信息化平臺(tái)。

5 結(jié)語(yǔ)

灌區(qū)信息化建設(shè)規(guī)劃要有一個(gè)明晰的規(guī)劃思路和方法，它是科學(xué)合理、貼合實(shí)用、準(zhǔn)確高效地完成系統(tǒng)規(guī)劃工作的基礎(chǔ)和保障。規(guī)劃應(yīng)當(dāng)以用戶實(shí)際需求為出發(fā)點(diǎn)、以當(dāng)前最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)為手段、以經(jīng)濟(jì)投入和系統(tǒng)高效運(yùn)行為目標(biāo)，在當(dāng)前水利信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)規(guī)范框架下，運(yùn)用科學(xué)、靈活的統(tǒng)籌方法，針對(duì)灌區(qū)自身特點(diǎn)及運(yùn)行管理需求，科學(xué)合理地確定灌區(qū)信息化建設(shè)目標(biāo)，統(tǒng)一技術(shù)架構(gòu)，做好總體布局。陸渾灌區(qū)信息化建設(shè)規(guī)劃可供同類灌區(qū)信息化建設(shè)參考。