江西省水庫工程運行管理信息系統(tǒng)應(yīng)用研究

楊 敏

（江西省水利規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，江西 南昌 330029）

1 引言

江西是水利大省，根據(jù)江西省第一次水利普查公報數(shù)據(jù)顯示，我省共有水庫10 819 座，水庫數(shù)量全國排名第二，水電站3 692 座，水閘11 321 座，堤防總長度為13 028 km，泵站19 572 座，其余的農(nóng)村供水工程、塘壩窖池等小型工程幾十萬座。這些水利工程為調(diào)控水資源時空分布、優(yōu)化水資源配置、防洪減災(zāi)、保護水生態(tài)、保障經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展等方面發(fā)揮了巨大的綜合效益[1]。如何規(guī)范、系統(tǒng)、高效地對水利工程進行監(jiān)管是各級水行政主管部門現(xiàn)階段需要解決的問題，建立全省水利工程運行管理防控體系，是切實加強能力建設(shè)、確保工程安全、保護水生態(tài)的有效措施。

江西省水庫工程運行管理信息系統(tǒng)以全省水庫為基本單元，運用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，建設(shè)涵蓋基礎(chǔ)信息服務(wù)、安全監(jiān)測預(yù)警、智能巡查、工程管理及考核等功能應(yīng)用系統(tǒng)，實現(xiàn)信息查詢、預(yù)警監(jiān)控、專家決策、會商交流、報表定制、在線管理等功能，打通各級水行政主管部門與水庫管理單位的數(shù)據(jù)采集和共享通道，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲、共享訪問和有效利用，全方位提高工程運行管理的規(guī)范化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化[2]。

2 現(xiàn)狀分析

在水利事業(yè)發(fā)展改革的新形勢下，十余年來，我省通過病險水庫除險加固取得了顯著的成績，大中型水庫安全狀況得以改觀，水庫投入到了正常運行管理之中，我省的水利工作也正實現(xiàn)由建到管的轉(zhuǎn)變，水庫的安全管理是水利管理工作中的重要內(nèi)容，但水庫管理工作中還存在管理技術(shù)水平相對落后、管理人員匱乏、管理手段比較單一等制約水庫充分發(fā)揮其工程效益的因素，無法滿足“規(guī)范、準確、及時”的水庫管理工作要求[3]，主要表現(xiàn)在：一是國家和地方制定了許多關(guān)于水庫安全運行管理的法律法規(guī)和技術(shù)標準，但在執(zhí)行過程中隨意性較大，工作程序、操作過程不夠規(guī)范；二是加固后水庫基礎(chǔ)信息和數(shù)據(jù)已發(fā)生了較大的改變，沒有統(tǒng)一的平臺收集、匯總，影響水行政主管部門的決策和工作；三是水庫管理單位技術(shù)人員水平有限，監(jiān)測數(shù)據(jù)不能及時上報，監(jiān)測資料不能及時加以分析，管理部門難以實時了解大壩安全狀況；四是水庫安全管理的信息量大、動態(tài)性強，但多數(shù)水庫運用傳統(tǒng)的手段進行管理，工作效率及管理水平低下；五是每年汛期水庫巡查人員每日需定期開展水庫巡查工作，巡查過程存在巡查人員未巡查或巡查方式、路線僅靠個人經(jīng)驗判斷，隱患、險情發(fā)現(xiàn)不及時等現(xiàn)象，對防洪工程正常運行存在重要影響。

3 建設(shè)需求與建設(shè)原則

3.1 建設(shè)需求

（1）用戶需求

系統(tǒng)設(shè)省、市、縣、水庫四級用戶。省級用戶主要負責全面指導、監(jiān)督管理全省水庫運行管理；市級用戶主要負責指導該市水庫運行管理工作，掌握該市大壩安全狀態(tài)信息，及時發(fā)現(xiàn)問題并處理；縣級用戶主要負責本縣（市）水庫大壩運行管理工作，掌握大壩安全狀態(tài)；水庫大壩管理單位負責本水庫實時監(jiān)測、巡查、維養(yǎng)等水庫大壩運行管理日常工作，及時匯總上報安全管理信息[4]。

（2）功能需求

系統(tǒng)的具體建設(shè)需求為：一是能綜合展示、統(tǒng)一管理江西省水庫大壩的基礎(chǔ)信息，信息資料準確清晰；二是實現(xiàn)水庫大壩水雨情、工情數(shù)據(jù)的采集、統(tǒng)計、分析，在線監(jiān)測大壩安全和險情預(yù)警[5]；三是通過移動信息化的手段，實現(xiàn)水庫大壩巡查工作的規(guī)范化、自動化；四是實現(xiàn)水庫大壩移動端的展示及管理，水庫的實時運行管理信息定制化查詢[6]；五是實現(xiàn)水庫大壩管理工作的在線化、流程化、信息化，特別是工作資料、報告的自動生成，做到統(tǒng)一編制、統(tǒng)一管理。

3.2 建設(shè)原則

（1）加強監(jiān)督，分級管理

我省水庫的分布面廣，管理部門多，必須加強對項目建設(shè)的統(tǒng)一領(lǐng)導和協(xié)調(diào)。在具體內(nèi)容的實施過程中，需進行分級管理，按省、市、縣水行政主管部門以及水庫管理單位各負其責，系統(tǒng)的使用歸口各職能部門。

（2）統(tǒng)籌規(guī)劃，分步實施

系統(tǒng)建設(shè)是一項復(fù)雜的工程，各組成部分既相互獨立，又密切聯(lián)系，因此需統(tǒng)籌規(guī)劃。體系建設(shè)又是一項涉及面廣，技術(shù)要求高，資金需求多的項目，由于我省水庫大壩的數(shù)量多，管理人員多，管理方式各異，而財力有限，需要分階段、分層次設(shè)定目標分步實施。

（3）注重應(yīng)用，講求實效

系統(tǒng)建設(shè)以“用”為出發(fā)點和落腳點，科學地用、規(guī)范地用是建設(shè)的目標，因此，要以面向全省水利工程的實際監(jiān)測活動和運行管理要求，充分加強監(jiān)測設(shè)施的利用效率，全面保證監(jiān)測活動的有效實施，重點突出監(jiān)測分析和預(yù)警預(yù)測，達到簡明、快捷、準確、及時的管理目標[7]。

（4）統(tǒng)一標準，技術(shù)領(lǐng)先

體系建設(shè)涉及到一些網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)建設(shè)，要遵循國家制定的有關(guān)標準和規(guī)范，安全監(jiān)測的設(shè)計、施工要統(tǒng)一標準，監(jiān)測儀器和監(jiān)測方法要統(tǒng)一要求和標準[8]。在此技術(shù)上，采用先進的技術(shù)和設(shè)備，在滿足需求的條件下優(yōu)先使用國產(chǎn)硬件與軟件。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1 平臺架構(gòu)

根據(jù)江西省大中型水庫的管理體制及特點，以水庫安全管理為主線，從業(yè)務(wù)需求分析入手，梳理出系統(tǒng)的總體業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)流程，根據(jù)業(yè)務(wù)需求、業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)流程確定各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)功能。系統(tǒng)采取“省級部署、分級應(yīng)用”的方式建設(shè)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及標識符應(yīng)嚴格遵行現(xiàn)行國家、行業(yè)有關(guān)標準規(guī)范和山洪災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)相關(guān)技術(shù)要求[9]。平臺架構(gòu)設(shè)計見圖1 所示。

圖1 平臺架構(gòu)設(shè)計圖

4.2 功能設(shè)計

4.2.1 基礎(chǔ)信息管理子系統(tǒng)

（1）水庫大壩基礎(chǔ)信息管理

水庫基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)以水庫大壩注冊登記資料為準，數(shù)據(jù)信息內(nèi)容主要包括：水庫基本情況、管理體制、水文與水庫特征、工程結(jié)構(gòu)、運行管理、安全管理、工程圖表等；通過模型樹展示工程項目列表，對不同權(quán)限的用戶分別提供各工程基礎(chǔ)信息記錄的增加、刪除、修改、上傳、下載、篩選、瀏覽等功能；同時，以GIS 地圖的形式，綜合展示水庫地理位置、水庫周圍環(huán)境、水庫主要信息等，實現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息與水庫基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的深度融合，實現(xiàn)地圖二、三維一體化展示和水利信息統(tǒng)計、查詢。

（2）注冊登記管理

按照《水庫大壩注冊登記辦法》的要求，注冊登記按申報、審核、公布發(fā)證等工作步驟進行，注冊登記管理將實現(xiàn)各階段涉及的資料智能化管理。

4.2.2 安全監(jiān)測預(yù)警子系統(tǒng)

（1）水雨情工情數(shù)據(jù)采集

目前我省已建設(shè)大量的水雨情工情采集設(shè)備，本項功能采用水文標準接口進行數(shù)據(jù)接入，系統(tǒng)以水文數(shù)據(jù)標準為依據(jù)，建立數(shù)據(jù)接口，提供標準的數(shù)據(jù)接口（包括http、WebService、數(shù)據(jù)庫表、XML、socket 等），通過前置機的形式完成數(shù)據(jù)接入。其中水雨情包括水位和雨量數(shù)據(jù)，工情包括滲流觀測數(shù)據(jù)、位移觀測、水庫水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)等[10]。

（2）數(shù)據(jù)處理分析

1）數(shù)據(jù)處理

根據(jù)實時采集降雨資料和水位資料，綜合分析實時雨情、時段雨量、降雨以及水庫水情、水庫水情過程等信息，供相關(guān)人員時刻掌握水情汛情發(fā)展態(tài)勢。

根據(jù)采集大壩工情觀測資料，綜合水雨情資料，繪制水庫大壩的不同橫縱斷面的大壩滲流壓力（揚壓力）、位移、滲漏量等監(jiān)測指標，生成有關(guān)參數(shù)的過程線、相關(guān)線及分布圖。

2）分析評價

對監(jiān)測信息資料進行初步處理及分析評判，如果有異常、疑難問題則需要進行較復(fù)雜的模型分析，或者通過遠程專家會商平臺召集專家進行遠程診斷，并提供相應(yīng)反饋分析結(jié)果的輸出。

（3）監(jiān)測預(yù)警

1）水雨情監(jiān)測預(yù)警。該模塊與省防汛決策支持系統(tǒng)對接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和功能的共享，接入決策和支持系統(tǒng)的水雨情監(jiān)測預(yù)警模塊；主要包括水位超汛限預(yù)警、強降雨預(yù)警等，同時可以查詢單個水庫的實時監(jiān)測信息和歷史信息，并通過圖表形式展示。

2）工情預(yù)警。提供對大中型水庫滲壓、滲流、位移等工情監(jiān)測產(chǎn)生的預(yù)警，包括工情預(yù)警、工情分析、數(shù)據(jù)填報等。

4.2.3 智能巡檢管理子系統(tǒng)

智能巡檢管理子系統(tǒng)是用于水庫大壩日常巡視檢查工作的管理工具系統(tǒng)，由智能巡檢平臺（后臺系統(tǒng)）、智能巡檢儀（定制手持終端硬件）組成，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖見圖2。

圖2 網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

智能巡檢平臺功能要求：平臺的功能應(yīng)包括巡檢過程的計劃、執(zhí)行、上報等環(huán)節(jié)和巡查結(jié)果的統(tǒng)計、監(jiān)督、上報等。具體需實現(xiàn)以下功能：

（1）在GIS 地圖上直觀了解水庫的巡檢情況、巡檢員位置，記錄整個巡查過程的路線、時間等，實時監(jiān)控巡檢員巡檢情況。

（2）及時對巡檢員進行任務(wù)調(diào)度、通知提醒（通過巡檢計劃管理、內(nèi)部消息、短信平臺實現(xiàn)）。

（3）巡查工作完成后，管理人員可以在PC 端對巡查報告進行查看及審閱，對發(fā)現(xiàn)的問題進行解決或上報處理等。

（4）實現(xiàn)對以下參數(shù)的統(tǒng)計功能：統(tǒng)計省市縣巡查水庫的應(yīng)檢、實檢座數(shù)及其百分比；統(tǒng)計巡查的應(yīng)檢、實檢次數(shù)及其百分比；統(tǒng)計上報問題（隱患）的水庫座數(shù)、問題個數(shù)；統(tǒng)計險情的水庫座數(shù)、險情個數(shù)等。

（5）根據(jù)與巡查移動端上報的巡查人員數(shù)據(jù)、次數(shù)數(shù)據(jù)、時間數(shù)據(jù)進行比對，進而實現(xiàn)對巡查工作的考核管理。

（6）根據(jù)巡查報告數(shù)據(jù)，系統(tǒng)整理得出多次巡查的隱患統(tǒng)計分析，水庫管理人員根據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果可自動短信通知相關(guān)負責人和領(lǐng)導。

（7）可導出打印檢查表，存檔備案。

4.2.4 管理考核子系統(tǒng)

管理考核子系統(tǒng)是對水庫管理單位管理能力和水平的考核認定而設(shè)立，包括規(guī)章制度建立模塊、運行年度總結(jié)管理模塊和按照《江西省水利工程管理及維修養(yǎng)護考核辦法》對水庫大壩安全運行進行管理考核，系統(tǒng)提供考核單位自評、設(shè)區(qū)市考核、省級驗收、省級核查、省級抽查、考核評價排名、整改管理、考核評價查詢等功能。

5 結(jié)語

（1）結(jié)合我省水庫工程存在的問題，綜合分析了水庫運行管理系統(tǒng)的需求，運用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，提出了基于J2EE 技術(shù)框架和B/S 三層結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計方案，形成省、市、縣、水庫四級統(tǒng)一應(yīng)用管理系統(tǒng)，全方位提高工程運行管理的規(guī)范化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。

（2）江西省水庫工程運行管理信息系統(tǒng)為我省水庫的管理提供了全新的管理模式，該平臺的應(yīng)用將進一步推動我省水庫管理工作“強監(jiān)管、補短板”落地見效，對管理者起到輔助作用。

（3）現(xiàn)階段，雖然已經(jīng)實現(xiàn)了水庫運行管理信息化，但是尚需更深層次的研究，繼續(xù)探索智慧水利的建設(shè)，進一步提高水庫管理相關(guān)管理和服務(wù)水平。