水利信息化管理平台的设计与研究

马舒文

（浙江省钱塘江管理局勘测设计院，浙江 杭州 310016）

1 水利信息化管理概述

我国水利信息包含水生态信息、水资源分布信息、水环境监测信息、水利防旱防汛信息和水利工程管理信息等多个维度。我国水利资源主要分布在大型河流、湖泊及人造运河附近，水利资源的利用关系到自然资源维护、自然环境保护、社会经济发展潜力和人口分布等多项国家发展要素，具有非常重要的战略意义。

我国水利信息化管理工作最早开端于上世纪70年代，经历了启动阶段、试点应用阶段和全面落地阶段三个时期，各个时期的主要工作进展见表1。

表1 我国水利信息化发展阶段概述

2 水利信息化管理平台的设计与研究

2.1 水利信息化管理平台需求分析与建模

2.1.1 系统运行与维护性能需求分析

水利信息具有动态性、不确定性和分散性这些特征，这就要求水利信息化管理平台在信息采集、数据管理和系统运行方面都要稳定可靠：（1）在线监测模块要具有数据校验、数据加密、数据防篡改等保护功能。（2）水利信息数据要符合国家相关标准，具有良好的数据结构、必要的冗余和可扩展性。（3）系统应当具备长时间稳定可靠运行的能力和必要的容错能力。

2.1.2 工程运行管理模块需求分析

某水利管理处所管辖的工程管理所定期开展水利工程设备设施安全检查工作，排查重点包含但不限于闸门、主机泵、启闭机、清污机、高低压电气设备等。水利工程运维人员奔赴现场进行全面检查并填报巡检记录表，对部分隐患进行现场就地整改，将暂时无法解决的问题整合成隐患排查报告后上报给领导，上级领导通过开会协商敲定处置意见。管理所依据上级处置意见制定处置方案并落地执行，将处置过程和处置结果反馈。

2.1.3 河湖巡查管理模块需求分析

某水利管理处需要对所管辖地区的多处湖泊河流的陆地陆域、水域进行巡查管理，巡查重点包含但不限于水域、水文观测设施、水利管理标识、沿湖口门控制设施、湖堤湖滩等，见表2。

表2 河湖巡查重点内容

2.1.4 系统功能性需求分析

水利信息化管理平台至少要包含信息采集模块、数据管理模块和日常业务管理模块，各个模块的基本功能为（1）信息采集模块。包含闸站监控、流量采集和视频监视3个子模块。闸站监控子模块主要负责监控某水利管理处所辖的M个水利工程闸站的闸位、水泵机组运行情况、设备温度、电气量和水位等信息进行采集，并可以通过系统远程控制M个闸站。流量采集子模块负责采集某水利管理处所辖的M个水利工程过闸上下游引排水流量数据，并对数据进行汇总分析生成各种电子文档。视频监视子模块负责对某水利管理处所辖的M个水利工程进行场所宏观监视、重点区域实时监视和安防监控。（2）数据管理模块。该模块收集某水利管理处所辖的M个水利工程的行政办公档案、人力物料资源档案、工程基本信息、工程观测信息、河湖巡检信息及工程检查信息等，各种数据资源进行统一管理，并对水利管理处、地方水文单位、地方气象单位等机关开放部分数据接口，实现数据资源的共享。（3）日常业务管理模块。该模块包含水利工程管理、河湖管理、防汛指挥管理和运维管理4个子模块。水利工程管理包含工程基本信息管理、工程监控与告警管理、应急处置管理、工程巡查与观测管理和工程维修养护管理等功能。河湖管理包括河湖基本信息管理、河湖巡查执法养护管理和遥感信息管理等功能。防汛指挥管理包括水情监视、雨情监视、工情监视及防汛调度管理等功能。运维管理包括信息采集设施管理、服务器设施管理、数据库设施管理和存储设施管理等功能。

2.2 水利信息化管理平台系统设计

2.2.1 系统软硬件总体框架设计

水利信息化管理平台以某省水利数据中心、水利工程管理系统和河湖资源管理系统为支撑，包含用户界面层、业务应用层、数据资源层、通信网络层和采集传输层5个层次，各个层次的设计框架：（1）采集传输层。采集传输层的数据来源主要为人工监测信息、直接监测信息和间接监测信息。直接监测信息由各种现地段采集设备进行收集；间接监测信息主要来源于地方水文局、地方气象局、省水利厅、水利管理局现有的可共享数据。（2）通信网络层。通过水利控制专网、政务内网和互联网实现数据的高效传送。（3）数据资源层。该层主要负责各类采集数据和业务流程数据的汇总与存储。为各类业务应用提供数据存储、数据灾备和数据管理等服务。主要数据库包含元数据库、基础数据库、多媒体数据库、业务数据库、监测数据库、空间数据库和共享交换数据库。（4）业务应用层。该层由各类应用支撑软件、平台运行支撑环境和各类定制应用服务构成，是系统用户使用各种功能的后台支撑。该层提供数据处理服务、事务处理服务、业务图标自动化服务、用户认证服务及告警服务等。（5）用户界面层。该层为用户调用水利信息化管理平台功能提供统一功能集成界面、登录界面、后台管理界面和权限控制界面。该层针对不同级别的用户分配相应的查看、管理和编辑权限，确保各级别用户有序配合维护系统安全。

2.2.2数据库设计

水利信息化管理平台数据库设计严格遵循《基础水文数据库表结构及标识符标准》《水资源监控管理系统数据库表结构及标识符标准》等管理规范，结合项目实际需求完成元数据库、基础数据库、多媒体数据库、业务数据库、监测数据库、空间数据库和共享交换数据库的字段设计、功能设计与实地部署，实现对监测数据和业务流程数据的统一处理与存储，见表3。

表3 水利信息化管理平台数据库分类及存储内容

2.2.3 重点模块设计

水利信息化管理平台包含数据管理中心、水利工程监控和日常业务管理3个重点模块，各个模块之间相对独立并通过定制开发的业务接口实现数据互通和功能组合：（1）数据管理中心模块提供数据汇集、数据资源目录管理和数据库运维管理3项服务。（2）水利工程监控模块提供统一远程控制和统一视频监视2项服务。（3）日常业务管理系统提供工程管理、河湖管理、防汛指挥管理和运维管理4项服务，各模块详细设计见表4。

表4 水利信息化管理平台重点模块设计

3 结束语

以“需求推动信息系统建设，技术提升水利管理效能”为切入视角，展开讨论水利信息化管理平台的设计策略，内容涉及系统需求分析、水利信息化管理平台设计与实现等多个维度。随着网络基础设施建设和应用技术的不断推进，影响水利信息化管理平台的硬件瓶颈和计算能力瓶颈将被逐步克服，基于5G高速网络的水利信息化虚拟现实与远程调度指挥平台将是水利信息化未来发展的重点。