水库信息管理中心系统建设方案20180816

水库信息管理中心系统建设方案 1水库工程信息化系统建设概述水库工程信息化系统建设概述 建立与水利工程地位相适应 能有效地促进水利工程可持续发展的信息化 体系是非常必要的 水利信息化是一个跨学科 跨专业的新型研究课题 主要 涉及水利 信息 控制 计算机及自动化专业领域的基础知识和应用 实现目 标是利用先进实用的计算机网络技术 水雨情自动测报技术 自动化监控监测 技术 视频监视技术 大坝安全监测技术 实现对水利工程的实时监控 监视 和监测 管理 基本达到 无人值班 少人值守 的管理水平 系统通常划分 为水情自动测报系统 闸门监控 视频监视 大坝安全监测等子系统 以信息 管理中心处为中心若干子系统组成局域网系统 各子系统既能相互独立运行 又能相互通信 交换信息联合运行 2水库工程信息化系统建设原则水库工程信息化系统建设原则 1 统一规划标准 打破水库管理局中部门之间的界限 立足水工程管理 全局 统筹规划 统一技术标准 做到全局管理水利信息化建设一盘棋 管理局各个部门都要服从总体规划 避免重复建设 根据实际需要及可 能 急用先建 逐步推进 2 先进安全实用 采用先进 成熟的技术 加强系统安全建设 实现 实用性 先进性 开放性 标准性 安全性 统一 为系统集成运行 技术升级提供保证 3 分级建设管理 应该按照 谁受益 谁建设 谁管理 的要求 充分 调动管理局各部门参与信息化建设的积极性 信息化建设的专项资金首 先要用于重要信息采集 骨干网络 网管中心等基础性和重要应用系统 的建设项目上 4 各种资源充分共享 管理局内部要实现资源共享 充分利用水利公共 信息基础设施和相关行业信息资源 如尽可能利用水文 电信 农业 环保 气象等部门的信息资源和网络 达到与省 市 流域机构等水利 业务主管部门的互联互通 资源共享 5 技术先进 意识超前 通过建设和完善各类信息系统的建设 为水利 工程信息共享提供数据接口 在关键部位和项目上采用最新的技术 以 保证在一定的时间内系统不落后 延长工程使用寿命 6 改造与新建相结合 首先对水利工程范围内已建系统进行完善 然后 根据任务要求 开发建设新的信息化系统 同时考虑新旧系统之间的数 据整合问题 7 全局性和整体性原则 在把握全局性的基础上 从水利工程运行管理 指挥调度决策的角度出发 充分考虑水库实际运行的需求 实现系统全 局信息资源 硬件 软件 网络和数据 的共享 使系统能真正的在水 库运行管理及指挥调度决策中发挥决策支持的作用 8 先进性和成熟性原则 系统开发研究及建设要尽可能采用最先进的技 术 方法 软件 硬件和网络平台 确保系统的先进性 同时兼顾成熟 性 使系统技术成熟 运行可靠 系统在满足全局性与整体性要求的同 时 能够适应未来技术发展和需求的变化 使系统能够可持续的扩展和 发展 9 标准化和开放性原则 系统的建设要严格按照国家 地方和行业的有 关标准与规范 如空间数据分层与编码 数据质量与元数据标准 公文 标准等 并适当考虑与国际接轨 在没有标准与规范的情况下 要参照 国家 地方和行业的相关标准与规范 制订相应的标准与规范 系统的 分析 研究 设计 实现和测试要严格按照软件工程标准和规范 并尽 可能采用开放技术和国际主流产品 以确保系统符合国际上的各种开放 标准 10 可维护性和扩展性原则 为了确保系统的可持续发展 系统应具有 较强的可维护性和扩展性 当机构调整 认识变动 业务内容与流程变 更时 能方便地进行系统流程和功能的调整 以适应系统需求变化 系 统能够方便地进行管理与维护 软 硬件的升级不影响正常运作 系统 功能 结构以及数据库可方便地扩展 11 安全性和保密性原则 保证网络环境下数据的安全 防止病毒入侵 非法访问 恶意更改毁坏 采取完备的数据保护和备份机制 未了防止 非授权用户的非法入侵和授权用户的越权使用 系统应进行各种级别的 权限控制 并具备审核功能 自动记录用户访问的情况和操作过程 以 备日后查询 12 高性能 稳定性和可靠性原则 在系统开发研究及设计时 应从系 统结构 技术措施 软硬件平台 技术服务和维护响应能力等方面综合 考虑 确保系统较高的性能 如在网络环境下对空间图形的多用户并发 操作要具有较高的稳定性和响应速度 综合考虑确保系统应用中最低的 故障率 确保系统的稳定性 13 经济 时效性原则 系统建设投资要控制在用户所能承受的范围内 并尽可能利用现有的资源 软件 硬件 数据和人员 按计划在规定 的时间内高质量高效率实现系统的总体与阶段性目标 3信息管理中心的功能结构信息管理中心的功能结构 3 1建设目标建设目标 建立水利工程信息化系统 是实现水利工程科学运行数字化 信息化 现 代化管理必不可少的手段和平台 通过选取性能可靠的软硬件和系统开发 采 用现代计算机监控的各项技术手段 对大坝安全监测 水雨情 闸门监控 视 频监视 办公自动化各子系统进行有机集成 实现资源共享 科学调度 合理 利用水资源 充分发挥水库最大的经济和社会效益 将利用先进实用的计算机 网络技术 自动化监控监测技术 视频监视技术 大坝安全监测技术 实现对 工程的异地实时监控 监视和监测 管理 基本达到少人值守 现场无人值班 的管理水平是该系统的总目标 利用宽带网络 无线网络 Web GIS 数据存储 信息服务等前瞻技术 建立先进的综合自动化工程体系 为水利管理各项工作的现代化进程提供先进 的技术手段 具体目标如下 1 建成覆盖整个流域的通信网络和水库计算机网络系统 保障水雨 信息采集 水库工情采集 洪水预报和防汛调度系统功能的实现 为水 信息的共享和管理提供技术支持 以保障防汛指挥的命令迅速下达 重 要汛情及时上报 提高防洪效益的目标 2 该系统的建设进一步提高洪水预报的精度 对洪水风险进行分析 优化水资源调度的方案 减少下游灾区的经济损失 提高水资源的利用 率 实现洪水管理 3 通过建设水库大坝安全监测系统 及时发现和排除工程隐患 以 保障水库工程的安全稳定运行 4 通过建设水库视频监视系统 加强水库的安全保卫工作 以保护 单位的设备和个人财产免受损失 5 通过建设渠道和溢洪道闸门远程自动控制系统 提高水库工程运 行管理的自动化水平 6 通过对水电站监控系统的改造 进一步提高水库发电站运行管理 的自动化水平 7 通过建设水质自动监测系统 可以对水库入库口 取水口和库区 水质进行实时的监测管理 以保障供水的质量 8 建设符合国家水利数据库建设的标准和规范的水库综合数据库平 台 便于数据交换 数据共享 并提高数据分析的能力 9 以系统工程 信息工程 决策支持工程等开发技术为手段 建立 一个能为省 市和水利工程管理局领导提供防汛指挥决策支持的系统 使各级防汛指挥机构的工作效率 质量 效益和水平得到明显提高 3 2建设任务和内容建设任务和内容 信息化工程跟进信息的采集 传输 处理 分析等流程 其基本任务有 数据采集系统 通信网络系统 综合数据库系统 业务应用系统 信息服务系 统建设 防汛会商系统以及大屏幕显示系统建设和信息化保障环境 围绕水工 程的重要业务应用 建立和完善信息化综合体系 1 信息采集系统 利用先进的技术手段开发建设的信息采集系统 以 形成综合信息采集系统 并提高系统整体效率为主要内容 信息采 集系统主要有水雨情自动测报系统 大坝安全监测系统 视频监控 系统 水电站监控系统 闸门测控系统 供水自动监测系统 水质 监测系统 形成从微观到宏观多层次协同作业 结构相对完备的综 合信息采集体系 2 网络通信系统 利用 GSM 超短波 光纤 PSTN 等手段 建成连 接水库各水雨情测报站 视频监控点 大坝安全监测点 水电站监 控系统 闸门测控点 供水监测点 水质监测站的数据通信网络系 统 建成连接水库办公区 各业务行政科室和外部上级相关水利部 门的计算机网络和水库管理局信息中心 为水库业务应用提供数据 交换 视频信息传输 语音通信和因特网等服务 信息管理中心网络系统为数据库系统 闸门自动化监控系统 视频监控系 统 大坝自动化监测系统以及水情测报系统提供网络支撑 在办公区域建立局 域网 完善计算机网络建设是水库信息化化建设的基础 水工程的各类信息只 有通过计算机网络系统才能够搜集到一起 并进行整合和应用 另外 计算机 广域网还是保证水库鱼外界联系的纽带 所以建立完善的计算机网络系统是水 库信息化建设的基础和必要条件 3 综合数据库平台 综合数据库平台在水库信息汇集 存储 处理和 服务的过程中发挥核心作用 是构成完整水工程信息化体系的重要 基础部分 通过综合数据库平台的建设 实现信息资源的共享和优 化配置 满足业务应用多层次 多目标的综合信息服务需求 综合数据库系统是信息管理系统的信息支撑层 存储和管理各应用子系统 所需的公共数据 为应用子系统提供支持服务 同时 各应用子系统间数据交 换的主要方式之一也主要是通过综合数据库进行 综合数据库划分以下几个数 据库 实时水雨情库 工情信息科 图形库 动态影像库 超文本库 为充分利用采集来的信息进行水库管理的应用开发研究 必须对数据进行 统一的综合管理 这样才能提高信息综合应用的效率以及更好的保证数据的安 全 因此信息管理中心的设计还必须建立统一的数据管理系统 提供数据的综 合管理功能 此外 数据管理系统还要提供数据交换功能 数据管理与维护功 能等 4 业务应用系统 水库业务应用系统依托于信息采集 通信与计算机 网络和综合数据库平台等水利信息基础设施 业务应用系统的主要 内容有 防汛决策支持系统 包括水文气象预报子系统 汛情评估 子系统 洪水预报子系统 洪水调度仿真子系统 洪水风险分析子 系统 灾情评估子系统 人力物资调度子系统 防汛会商子系统 水库优化调度子系统 大坝安全评价系统 水电站监控系统 供水 综合管理系统 水库行政综合管理系统 包括管理局办公自动化系 统 财务管理系统 人事管理子系统 物资管理子系统 工程管理 子系统 管理局因特网站子系统 水库信息服务子系统 数字化档 案管理系统 包括数字化档案子系统 图书管理子系统 文献资料 检索子系统 应用系统整合等软件系统 5 大屏幕拼接墙显示系统 建设大屏幕显示系统 主要实现对监控视 频信号的集中管理 存储和综合利用 能够接入视频信号 并实现 集中控制切换至显示系统 大屏幕显示系统作为一种群体决策的重 要方式 也是水工程进行各种重大决策的主要方式 所以提供良好 的会商环境也是信息化建设进一步提高的表现 6 与外部相关系统的接口功能 主要包括与其他专业系统如视频图像 监控系统 水情自动测报系统 水质自动监测系统 大坝安全监测 系统和闸门自动监测系统的接口 与水文部门 气象部门及上级防 汛指挥系统的接口等 7 水工程信息化系统的保障环境 水工程信息化系统工程是一项涉及 专业多 工作复杂的系统工程 为了使信息化系统可靠 稳定的运 行 需要对系统维护进行专门的设计 包括管理机构设置 人员设 置 设备配置及规章制度等 保障环境由水库信息化标准体系 安 全体系 建设及运行管理 政策法规 运行维护资金和人才队伍等 要素共同构成 保障环境是水工程信息化综合体系的有机组成部分 是信息化得以顺利进行的基本支撑 为保证信息基础设施与业务应 用建设的顺利进行 运行的持续稳定和功能的有效发挥 保障环境 的建设必须与之相结合 相协调 并适度超前 建立良好的管理模 式来确保信息化建设的顺利实施 产生良性激励机制 在充分发挥 水利信息系统作用的同时提高其自身功能 从而尽可能地发挥出信 息化的社会效益及经济效益 促进水利现代化进程 4信息管理中心结构设计信息管理中心结构设计 4 1信息管理中心结构信息管理中心结构 在水工程信息管理中心内部 主要建设会商系统和软件系统两个部分 会 商系统主要包括中心的网络建设 中控系统建设 会议系统建设和基础设施的 建设 软件主要包括综合数据库的建设和信息服务系统的建设 中心的软件可 以分为三个层次 数据层 应用层和人机交互层 数据层负责将应用系统涉及 的所有数据收集到数据库中进行存储 并向各种应用层面快速提供相关的数据 应用层是整个软件系统的核心 它以业务应用为目标 通过数据层的数据支持 将业务应用生成业务应用逻辑 在应用层之上是人机交互层 人机交互层提供 人机交互界面 人机交互界面主要包括基于浏览器的交互和基于客户端软件下 的交互 人机交互层通过向会商系统提供 RGB 信号实现与会商系统的集成 整 合 其次 信息管理中心需要提供与其他专业系统 主要有视频监控系统 水 质监测系统 水情自动测报系统 大坝安全监测系统和闸门自动监测系统 的 接口 上述系统的数据将通过相应数据接口传输到综合数据库进行统一保存 在应用层 各专业系统软件要按照中心软件提供的标准进行开发 以便与应用 方面的整合 在交互层 各专业系统通过向会商系统提供 RGB 信号实现与会商 系统的集成 最后 在整个系统的外部 信息管理中心须和上级防汛指挥系统 气象部 门 水文部门进行交互 信息管理中心需要建立相应的数据接口接收气象部门 提供的相关的气象信息 水文部门提供的相关的水文信息以及上级防汛指挥系 统会向信息管理中心下达调度指令 系统的总体结构如下所示 中心数据库 上上级级主主管管部部门门水水库库MIS系系统统会会商商系系统统 水文局气象部门 视频监控 闸门控制 大坝安全监测 水情监测水质监测 图 4 1 系统总体结构 4 2信息管理中心总体结构功能信息管理中心总体结构功能 4 2 1信息采集层信息采集层 信息采集层是水库信息化系统所有信息的来源 这些信息的获得需要通过 不同采集方法和措施 这些获得信息的手段和措施以及相应的系统就组成了采 集层 采集层采集的信息主要有水雨情 闸位 流量 图像 工情 水质 含 沙量等信息 信息采集层由以下系统组成 1 水雨情自动测报系统 主要完成对水库流域和库区的雨量站的降雨量 蒸发量等数据进行自动采集和数据管理 以便管理人员可以随时掌握 上游的来水状况 并作为洪水预报和防洪调度的依据 所采集的数据 可以以 GIS 图表等多种表现形式供网络用户查询 2 视频监测系统 系统主要完成对管理局的办公区 水库大坝进行全天 候视频图像监控 使水库管理人员在监控中心就能随时了解到管理局 办公区的人员来往情况 安全情况 便于水库管理局的日常安全管理 也可以了解大坝上过往行人的状况 闸门的运行状况及坝前坝后的安 全状况 3 大坝安全监测系统 系统主要完成对大坝浸润线 渗流监测和数据分 析软件的实现提供平台 以提高大坝工程安全监测的时效性 可靠性 和自动化水平 4 闸门测控系统 系统主要完成对水库的泄洪洞和溢洪道的闸门进行远 程自动控制 通过计算机监控系统达到闸门水位 闸门工情信息采集 与传输 达到能够在监控中心进行远程控制闸门启闭以及闸门自动控 制 结合视频监控系统 可以直观了解水闸的运行工况以及周围环境 以实现无人值守和闸门自动化控制 5 供水监测系统 系统主要完成水库对工业供水及农业灌溉用水情况进 行监测 供水是水库经济效益的主要来源 通过对供水系统的分析研 究 主要对水量计量系统进行建设 6 水质监测系统 系统主要完成入库点和库区取水口处的自动监测和实 验室化验分析 系统采用自动监测仪器法和实验室实验分析法对水质 的 20 多项指标进行监测和分析 为库区的水环境 净化水质提供科学 的依据 杜绝乱排污水 对排污单位进行监督和管理 4 2 2通信网络层通信网络层 通信网络层是信息化数据传输交流的基础 是数据传输的介质 包括数据 通信部分和计算机网络部分 数据通信部分主要是对所有采集的数据传输的基 础 采用 GSM 4G 超短波 光纤等多种传输方式 计算机网络部分主要是对 水库管理局内部和外部的网络建设 包括内部办公和外部交流网络 通信网络层主要由以下系统组成 1 数据通信系统 采集的数据通过远程有限或无线等通信方式进行传输 采集系统中水雨情自动测报系统通信方式依据设计确定的方式 视频监控系统 通信方式采用光纤传输 大坝安全监测系统通信方式采用有线电缆 光纤传输 或 GSM 4G 网络传输 2 计算机网络系统 该系统主要包括水库管理局内部网络和外部网络的 建设 它将极大地提高内部各部门的数据共享 信息交流和管理局与上级单位 的信息沟通以及对外界的信息沟通能力 该系统具体包括 管理局信息中心网 络系统 管理局办公区网络系统 管理局防汛会商室网络系统 管理局与上级 水利单位的网络系统 管理局对外 Internet 网络系统 智能 WIFI 系统 4 2 3综合数据层综合数据层 水库信息化系统的建设需要建立一个公用 统一的数据存取平台 它是整 个信息化系统数据存取的基础 由多个相对独立又互有关系的数据库组成 主 要包括基础数据库 实时数据库 多媒体数据库 超文本数据库 空间数据库 方法模型库等 数据层专门针对数据进行有效的管理和访问 可以有效地保护 系统重要的资源数据库 也解决了系统中数据资源多样化及异种数据库系统之 间交互问题 4 2 4业务应用层业务应用层 业务应用层主要完成洪水预报 水库调度 防汛决策 用水管理 行政办 公 日常管理等业务数据分析 处理 表现等功能 是水库调度 决策 指挥 的过程 业务应用层主要由以下系统组成 1 防汛决策支持系统 2 水文气象预报子系统 主要对库区水资源的时空分布进行预报 为水 资源的合理利用和优化调配提供基本依据 根据前期和现时的水文 气象等要 素 对洪水的发生和变化过程作出定量 定时的科学预测 为水库调度提供依 据 主要预报项目有最高洪峰水位或流量 洪峰出现时间 洪水涨落过程 洪 水总量等 3 汛情监视子系统 该系统主要提供对库区汛情信息多种形式的显示 查询功能 提供基于整个库区上下游电子地图的水雨情和工情查询 从不同的 区域 不同时间对水雨情信息进行查询 提供表格化和图形化的数据 并进行 比较分析 4 洪水预报子系统 该系统主要是根据采集的实时雨量 蒸发量 水位 等资料 对未来将发生的洪水做出洪水总量 洪峰发生时间 洪水发生过程等 情况的预测 并通过采用水文学 水力学 河流动力学及 GIS 系统的有机结合 建立洪水预报数学模型 实现洪水预报的动态仿真 5 洪水调度仿真子系统 该系统主要是依据实时雨 水 工情信息和预 报成功 采用调度模型 自动模拟仿真 生成调度预案 制定实时调度方案 进行方案仿真 评价和优选 并且具有汛情分析 信息查询 报告编制 系统 管理等辅助功能 6 洪水风险分析子系统 主要根据采集的实时水雨情数据对洪水风险的 预测和分析 以及对险情影响的区域和后果进行预测 对洪水淹没区域的分析 淹没程度的分析以图表分析和 GIS 分析 7 灾情评估子系统 该系统主要对洪水淹没区的灾前预评估 灾中实时 监测评估和灾后评估的管理 系统主要通过洪水调度仿真 GIS 和社会经济信 息相结合的方法 8 人力物资调度子系统 系统根据人力 物资情况 以及出现的洪灾对 交通网络 抗洪物资等的影响 建立资源分配实时调度模型 确定人力和救灾 物资到达抢险救灾地区的行进路线 到达时间等参数 制定出优化的人力 物 资调度方案 在此基础上 结合电子地图 显示出主要物资仓库的物资调运清 单 调运路线 到达现场时间等信息 显示出各抢险救灾部队调动情况 以及 抢险地点 行进路线 到达现场时间等信息 为防汛抢险现场指挥的领导进行 人力 物资调度提供辅助决策信息支持 9 防汛会商子系统 该系统主要根据现有防洪工程情况和调度规则制定 调度方案 做出防洪决策 下达防洪调度和指挥抢险的命令 并监督命令的执 行情况 效果 根据水雨