水利管理與三防指揮系統(tǒng)的需求分析

劉轍

（新疆水利水電學(xué)校 新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市 830000）

隨著人們生活水平的提高，經(jīng)濟發(fā)展而帶來的環(huán)境問題愈發(fā)明顯，從而洪澇災(zāi)害、干旱災(zāi)害、生態(tài)與環(huán)境關(guān)系等問題也愈演愈烈。如果能獲取可用的水利數(shù)據(jù)，就能很好地預(yù)防這些災(zāi)害問題，水利數(shù)據(jù)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟建設(shè)和人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚臄?shù)據(jù)資源，而獲取水利數(shù)據(jù)也就成為人們的重要任務(wù)。

近年來，計算機技術(shù)有了飛躍性的進(jìn)展，水利信息化也開始發(fā)展起來，并且在各地區(qū)實際應(yīng)用中有著不可小覷的重要性。但是，我們不得不承認(rèn)，目前的水利信息化還有巨大的改進(jìn)空間，其存在的沒有統(tǒng)一的發(fā)展計劃、各地區(qū)之間較為獨立，不能很好地溝通等問題，使得目前的水利信息化效率低下，目標(biāo)單一。

我們需要重新認(rèn)識水利信息發(fā)展程度，重視提高水利計算機水平，增強水利信息化應(yīng)用程度，從而可以在更高層面上引領(lǐng)水利信息化的發(fā)展。

水利信息化是一個整體，而并非一個地區(qū)一個標(biāo)準(zhǔn)，水利信息化的發(fā)展應(yīng)該以“整體化”為目標(biāo)，共享各地區(qū)之間水利信息化的資源，為不同地區(qū)水利信息化制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，打破各個地區(qū)水利信息化“信息孤島”的現(xiàn)狀，只有這樣才能使水利信息化健康、快速的發(fā)展。因此，我們需要一個統(tǒng)一的平臺對水利信息數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，建設(shè)水利管理與三防指揮系統(tǒng)的想法呼之欲出。統(tǒng)一的管理平臺可以改變原有的水利信息管理模式的傳統(tǒng)的水利數(shù)據(jù)管理方法，加快水利信息化健康發(fā)展，提高水利數(shù)據(jù)信息的管理與處理效率。同時，統(tǒng)一的水利信息管理平臺在提高技術(shù)水平的同時，也能夠解放工作人員，簡化工作人員的任務(wù)，從而提高工作效率。

1 水利信息化的現(xiàn)狀

與國內(nèi)相比，國外水利信息化領(lǐng)域應(yīng)用時間較早，水利信息化水平也比較完整和完善。與此同時，伴隨科學(xué)手段與法律政策的進(jìn)步，國外水利信息化的管理也日臻完善。國外對水利數(shù)據(jù)的維護應(yīng)用不但早已開啟數(shù)字化維護過程，而且還研究并應(yīng)用了具體的水利和三防指揮方面的系統(tǒng)，合理的維護日常生活內(nèi)的各類水利資源，完成對水利資源、指揮內(nèi)容的統(tǒng)一有效操作，構(gòu)造電子目錄，用以預(yù)防洪澇災(zāi)害、干旱災(zāi)害、生態(tài)與環(huán)境關(guān)系等問題。

國內(nèi)的水利信息化工作始于“七五”期間，迄今為止已有20多年的應(yīng)用時間。在之前的系統(tǒng)內(nèi)，不論硬件還是軟件，距離標(biāo)準(zhǔn)要求都有一段距離，無法實現(xiàn)對大量的水利信息進(jìn)行處理， “九五”期間，國家正式啟動“金水工程”，全國水利系統(tǒng)初具雛形，取得了不小的成果。

國內(nèi)水利信息化的發(fā)展時間短，因為缺少經(jīng)驗，還存在很多問題：首先，沒有一致的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，通常是一個地區(qū)一個標(biāo)準(zhǔn)，這就給信息的共享造成了巨大的困難，也影響了水利信息化的健康發(fā)展。開發(fā)平臺在一個單位內(nèi)部沒有統(tǒng)一，造成信息難以交換，更不能共享；缺乏統(tǒng)一的安全保障措施，形成重復(fù)購置軟、硬件資源，造成浪費；應(yīng)用系統(tǒng)未能從全局出發(fā)，大多沒有建設(shè)數(shù)據(jù)中心，或沒有意識到其重要性。

與國內(nèi)相比，國外水利信息化領(lǐng)域應(yīng)用時間較早，雖然水利信息化在國外發(fā)展的十分順利，國外也擁有非常成熟的水利管理與三防指揮系統(tǒng)，但國外與我國的國情存在太多差異，因此國外的系統(tǒng)并不可以直接用于國內(nèi)水利信息管理。我們需要做的是取長補短，在學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)和管理模式的基礎(chǔ)上，在充分考慮我國國情的前提下，開發(fā)出健康、高效、實用的水利管理與三防指揮系統(tǒng)，從而對水利信息數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一有效的管理。

2 需求分析

2.1 系統(tǒng)需求概述

水利管理與三防指揮系統(tǒng)能夠?qū)⑺畔⒑腿罉I(yè)務(wù)結(jié)合起來，不僅能夠提供水利數(shù)據(jù)信息，還能夠為會商決策提供信息支持。系統(tǒng)的功能劃分情況如圖1所示。

圖1：系統(tǒng)需求包圖

實時信息監(jiān)視功能主要是對汛情、工情進(jìn)行動態(tài)監(jiān)視，獲取并分析監(jiān)視獲得的信息。涵蓋水情、三防雨情、氣象局雨情、風(fēng)情、視頻信息、工情信息、衛(wèi)星云圖和熱帶氣旋等。綜合信息管理功能可以實現(xiàn)對三防、水利信息的整合與統(tǒng)一展現(xiàn)。包括工程信息、防守力量、水雨風(fēng)情信息、雨情信息和氣象等。其中，水利管理與三防指揮工程信息設(shè)計了添加水利管理與三防指揮測站、修改測站、查看水（船）閘信息、查看電排站信息、查看險段信息和查看防洪堤圍信息等操作。三防業(yè)務(wù)功能是維護水利管理與三防指揮三防日常辦公事務(wù)，三防業(yè)務(wù)人員可以借助系統(tǒng)完成以下操作：水利管理與三防指揮汛前檢查；水利管理與三防指揮汛期、險情、災(zāi)情、物資；水利管理與三防指揮工程項目；水利管理與三防指揮指揮人員。其中，災(zāi)情統(tǒng)計模塊設(shè)計了添加災(zāi)情基本內(nèi)容、修改災(zāi)情基本內(nèi)容、查看災(zāi)情基本內(nèi)容、查看洪澇基本災(zāi)害內(nèi)容、查看農(nóng)林牧漁業(yè)災(zāi)害內(nèi)容、查看工業(yè)交通運輸災(zāi)害內(nèi)容、查看水毀工程基本信息、查看死亡人員統(tǒng)計信息、查看水利設(shè)施基本情況、查看城市受淹情況統(tǒng)計和查看實時洪澇災(zāi)害信息等操作。會商決策支持功能可以處理會商預(yù)案、完成洪水預(yù)報會商操作，方便在合理研究的過程中，構(gòu)造最終決策，帶來穩(wěn)定的環(huán)境。系統(tǒng)運行維護功能是三防指揮系統(tǒng)的一個重要的、通用的功能，能夠給水利管理與三防指揮系統(tǒng)以及外部應(yīng)用操作的訪問帶來功能強大的集中式維護手段。其核心作用是維護不同操作員、對水利管理與三防指揮操作員的權(quán)限進(jìn)行劃分、維護水利管理與三防指揮系統(tǒng)日志。

2.2 業(yè)務(wù)流程分析

2.2.1 實時信息監(jiān)視流程分析

實時信息監(jiān)視用于處理水情、三防雨量、氣象局雨情、風(fēng)情、視頻、工情、衛(wèi)星云圖、熱帶氣旋這八個子功能。視頻信息的業(yè)務(wù)流程圖如圖2所示。

圖2：視頻信息流程活動圖

在查看視頻信息時，首先進(jìn)入視頻信息模塊，然后選擇視頻信息節(jié)點，然后選取某一視頻點，顯示出視頻圖像。同時系統(tǒng)也支持詳細(xì)查詢，可進(jìn)行站點攝像頭的選取和攝像頭控制。

2.2.2 綜合信息管理流程分析

水文洪水預(yù)報的業(yè)務(wù)流程圖如圖3所示。

圖3：水文洪水預(yù)報流程活動圖

綜合信息管理功能包括工程信息、防守力量、水雨風(fēng)情信息、雨情信息和氣象信息這五項基本功能。以水雨風(fēng)情信息功能中的水文洪水預(yù)報為例，水文洪水預(yù)報負(fù)責(zé)處理水文洪水預(yù)報資料，可提供水文洪水預(yù)報查詢、水文洪水預(yù)報增加、水文洪水預(yù)報刪除、水文洪水預(yù)報修改和水文洪水預(yù)報導(dǎo)出。

2.3 系統(tǒng)角色分析

水利管理與三防指揮系統(tǒng)的使用者主要有水利信息監(jiān)控人員、信息管理人員、三防業(yè)務(wù)管理人員、會商決策人員和系統(tǒng)運行維護人員。不同的用戶角色管理不同的功能模塊，方便對系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一有序的管理。水利信息監(jiān)控人員負(fù)責(zé)監(jiān)控并獲取水利信息數(shù)據(jù)；信息管理人員則可維護三防與各類水利工程資料，處理水利管理與三防指揮數(shù)據(jù)分析階段內(nèi)出現(xiàn)的所有內(nèi)容；三防業(yè)務(wù)管理人員主要負(fù)責(zé)三防日程辦公事務(wù)的管理；會商決策人員主要負(fù)責(zé)為最終決策提供相應(yīng)的信息；系統(tǒng)運行維護人員主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)運行維護功能，保證系統(tǒng)可以穩(wěn)定操作，涵蓋系統(tǒng)管理員添加、系統(tǒng)管理員刪除、系統(tǒng)管理員授權(quán)，提供水利管理與三防指揮數(shù)據(jù)庫處理，確保系統(tǒng)內(nèi)對應(yīng)的操作均能映射存儲在水利管理與三防指揮數(shù)據(jù)庫，確保水利管理與三防指揮系統(tǒng)和水利管理與三防指揮數(shù)據(jù)庫兩者的一致程度。

2.4 功能性需求分析

2.4.1 實時信息監(jiān)視功能分析

實時信息監(jiān)視功能主要負(fù)責(zé)對各種汛情、工情進(jìn)行實時監(jiān)視，向信息監(jiān)控人員提供實時監(jiān)控信息，具體監(jiān)視水情、三防雨情、氣象局雨情、風(fēng)情、視頻、工情、衛(wèi)星云圖與熱帶氣旋等。

水利信息監(jiān)控人員在進(jìn)行水情信息管理時，可以在通過單擊目標(biāo)站點來查詢水位和流量信息的24H過程線。在進(jìn)行三防雨情和氣象局雨情管理時，通過單擊站點來顯示雨情信息24H過程線及其詳細(xì)信息。在衛(wèi)星云圖管理時，可通過選擇分別來查詢不同類別、不同日期、不同時段的云圖。

2.4.2 綜合信息管理功能分析

綜合信息管理功能用于維護三防資料，其他水利工程資料、數(shù)據(jù)分析階段內(nèi)形成的其他資料，確保信息得到高效、有序、及時的管理。其主要包括工請信息、防守力量、水雨風(fēng)情信息、雨情信息和氣象信息等基本模塊。

工情信息包括對測站信息、水（船）閘信息、電排站信息、險段信息、和排區(qū)信息的查詢、增加、修改、刪除；防守力量包括對堤段防守力量、上堤通道、庇護中心、物料倉庫、三防指揮機構(gòu)、防守分工、物料種類與物料儲存資料查詢、物料儲存資料增加、物料儲存資料修改、物料儲存資料刪除；雨情信息包括對雨情信息中、時段雨情信息和雨情資料的檢索；氣象資料涵蓋氣象局風(fēng)情資料、氣象局雨情資料和風(fēng)情信息的數(shù)據(jù)查詢。

2.4.3 三防業(yè)務(wù)功能分析

系統(tǒng)的三防業(yè)務(wù)用于處理水利管理與三防指揮的三防日常辦公事務(wù)，負(fù)責(zé)使用的用戶是三防業(yè)務(wù)人員，分析了水利管理與三防指揮的汛前檢查、水利管理與三防指揮汛期管理、險情、指揮人員、災(zāi)情、物資的統(tǒng)計和水利管理與三防指揮工程項目等七個基本功能。

在汛前檢查模塊中，主要對汛期安全隱患的排查，以便做到安全度汛。汛前檢查功能主要包括江海堤圍險段信息、險閘信息、堤圍險段信息、應(yīng)急度汛工程、防汛隊伍組織和防汛綜合匯總。在汛期管理模塊中，主要對汛期信息的管理，能夠最大限度的了解對汛期情況。

汛期管理功能主要包括上堤人數(shù)和汛期簡報。其中，上堤人數(shù)中，能夠完成對上堤人數(shù)信息的增、刪、改、查操作。

在險情統(tǒng)計模塊中，主要對險情信息的統(tǒng)計，以便更好的管理險情信息。險情統(tǒng)計功能主要包括閘竇險情和堤圍險情。

指揮人員功能主要包括防守分工、鎮(zhèn)街三防指揮所負(fù)責(zé)人、萬畝以上防汛負(fù)責(zé)人、主要聯(lián)圍段負(fù)責(zé)人和順大圍段負(fù)責(zé)人。

在災(zāi)情統(tǒng)計操作時，主要是分類別的統(tǒng)計災(zāi)情信息。災(zāi)情統(tǒng)計功能主要包括基本災(zāi)情統(tǒng)計、洪澇基本災(zāi)害、農(nóng)林牧漁業(yè)災(zāi)害信息、工業(yè)交通運輸災(zāi)害信息、水毀工程基本信息、死亡人員統(tǒng)計、水利設(shè)施基本情況、城市受淹情況統(tǒng)計和實時洪澇災(zāi)害資料。

工程項目功能主要包括水利建設(shè)計劃、重點工程計劃、重點工程進(jìn)度、防汛抗旱工作安排與防汛經(jīng)費使用情況。

2.4.4 會商決策支持功能分析

會商決策支持功能主要負(fù)責(zé)為確定最終方案決策提供必要的信息支持。包括三防預(yù)案和洪水預(yù)報等基本模塊。

三防預(yù)案包括對防汛應(yīng)急預(yù)案、防風(fēng)應(yīng)急預(yù)案、防暴雨應(yīng)急預(yù)案、地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案和預(yù)警信息管理，在每個模塊都可以用動畫的形式顯示防汛應(yīng)急預(yù)案。洪水預(yù)報包括測站特征水位、潮位預(yù)報信息、洪峰傳播時間、洪水預(yù)報計算、洪峰水位對照、歷年最高水位、洪水預(yù)報信息和洪峰級別顯示，其中的每個模塊都能實現(xiàn)相應(yīng)信息的查詢、修改等操作。

2.4.5 系統(tǒng)維護管理功能分析

系統(tǒng)運行維護管理功能是一個輔助功能，它與其他操作共同完成。分析的業(yè)務(wù)是：水利管理與三防指揮用戶、角色、角色成員、日志、水利管理與三防指揮系統(tǒng)鏈接、視頻的管理等基本模塊。

系統(tǒng)運行維護管理的用例圖如圖4所示。

圖4：系統(tǒng)運行維護管理功能用例圖

用戶管理能夠展示水利管理與三防指揮系統(tǒng)的用戶資料；角色管理能夠處理角色資料；角色成員維護顯示系統(tǒng)的用戶所處的角色；日志管理記錄水利管理與三防指揮系統(tǒng)登錄與操作日志，提供水利管理與三防指揮日志查詢、水利管理與三防指揮日志刪除；水利管理與三防指揮系統(tǒng)鏈接管理可以維護系統(tǒng)的友情鏈接；視頻管理能夠記錄水利管理與三防指揮登錄界面存在的視頻資料。

2.5 非功能性需求分析

水利管理與三防指揮系統(tǒng)非功能性涵蓋很多方面，例如系統(tǒng)操作的響應(yīng)速度、系統(tǒng)的運行環(huán)境、系統(tǒng)的效率等。

通常認(rèn)為在一個軟件系統(tǒng)中，非功能性需求和軟件系統(tǒng)的質(zhì)量密切相關(guān)。不同的系統(tǒng)對應(yīng)的非功能性需求也會有所不同。其中，在對水利管理與三防指揮系統(tǒng)的非功能性需求階段，則圍繞水利管理與三防指揮系統(tǒng)安全性、可靠性、可維護性與可移植性展開分析。

系統(tǒng)的可靠性作為水利管理與三防指揮系統(tǒng)性能中關(guān)系系統(tǒng)質(zhì)量的指標(biāo)，用于描述水利管理與三防指揮系統(tǒng)在特定時間中、特定條件中、保證沒有任何故障運行的具體能力。對水利管理與三防指揮系統(tǒng)而言，其可靠性的指標(biāo)及其目標(biāo)為：可靠度達(dá)到98%；失效率不超過3%；平均無故障間隔至多為1年。

系統(tǒng)的可維護性則描述在具體環(huán)境內(nèi)，水利管理與三防指揮系統(tǒng)可以保持或者能夠保持特定操作需要的性能。具體能夠提供更改性、適應(yīng)性、完善性及預(yù)防性處理，水利管理與三防指揮系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮腏ava語言編寫實現(xiàn)，這種編程模式提高了軟件的可理解性、可測試性和可修改性。

系統(tǒng)的安全性是很重要的一個非功能性需求，尤其是對于我們的水利管理與三防指揮系統(tǒng)更加重要。假設(shè)水利管理與三防指揮系統(tǒng)存在安全隱患，輕則影響系統(tǒng)的正常使用，重則能夠阻礙防汛、防旱的工作大局。

通過需求分析后，我們可以開始著手系統(tǒng)設(shè)計，最終完成水利管理與三防指揮系統(tǒng)。水利管理與三防指揮系統(tǒng)可以實現(xiàn)實時信息監(jiān)視、綜合信息管理、三防業(yè)務(wù)、會商決策支持和系統(tǒng)運行維護管理五個功能。其中，實時信息監(jiān)視實現(xiàn)的功能包括水情信息、三防雨情、氣象局雨情、風(fēng)情、視頻、工情、衛(wèi)星云圖和熱帶氣旋。綜合信息管理實現(xiàn)了工程、防守力量、水雨風(fēng)情、雨情和氣象信息。三防業(yè)務(wù)實現(xiàn)水利管理與三防指揮汛前檢查、管理，實現(xiàn)水利管理與三防指揮險情、指揮人員、災(zāi)情、物資和水利管理與三防指揮工程項目的統(tǒng)計。會商決策支持包括三防預(yù)案和洪水預(yù)報。系統(tǒng)運行維護管理實現(xiàn)水利管理與三防指揮用戶、角色、角色成員、日志、水利管理與三防指揮系統(tǒng)鏈接、視頻的管理等基本模塊。使用本系統(tǒng)能夠提高水利信息化程度，簡化水利數(shù)據(jù)信息管理。