江西省水庫工程運行管理信息系統應用研究

楊 敏

（江西省水利規劃設計研究院有限公司，江西 南昌 330029）

1 引言

江西是水利大省，根據江西省第一次水利普查公報數據顯示，我省共有水庫10 819 座，水庫數量全國排名第二，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。這些水利工程為調控水資源時空分布、優化水資源配置、防洪減災、保護水生態、保障經濟社會可持續發展等方面發揮了巨大的綜合效益[1]。如何規范、系統、高效地對水利工程進行監管是各級水行政主管部門現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、確保工程安全、保護水生態的有效措施。

江西省水庫工程運行管理信息系統以全省水庫為基本單元，運用“互聯網+”技術，建設涵蓋基礎信息服務、安全監測預警、智能巡查、工程管理及考核等功能應用系統，實現信息查詢、預警監控、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據采集和共享通道，實現數據的集中存儲、共享訪問和有效利用，全方位提高工程運行管理的規范化、數字化、網絡化、智能化[2]。

2 現狀分析

在水利事業發展改革的新形勢下，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由建到管的轉變，水庫的安全管理是水利管理工作中的重要內容，但水庫管理工作中還存在管理技術水平相對落后、管理人員匱乏、管理手段比較單一等制約水庫充分發揮其工程效益的因素，無法滿足“規范、準確、及時”的水庫管理工作要求[3]，主要表現在：一是國家和地方制定了許多關于水庫安全運行管理的法律法規和技術標準，但在執行過程中隨意性較大，工作程序、操作過程不夠規范；二是加固后水庫基礎信息和數據已發生了較大的改變，沒有統一的平臺收集、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人員水平有限，監測數據不能及時上報，監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、動態性強，但多數水庫運用傳統的手段進行管理，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、路線僅靠個人經驗判斷，隱患、險情發現不及時等現象，對防洪工程正常運行存在重要影響。

3 建設需求與建設原則

3.1 建設需求

（1）用戶需求

系統設省、市、縣、水庫四級用戶。省級用戶主要負責全面指導、監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信息，及時發現問題并處理；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；水庫大壩管理單位負責本水庫實時監測、巡查、維養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

系統的具體建設需求為：一是能綜合展示、統一管理江西省水庫大壩的基礎信息，信息資料準確清晰；二是實現水庫大壩水雨情、工情數據的采集、統計、分析，在線監測大壩安全和險情預警[5]；三是通過移動信息化的手段，實現水庫大壩巡查工作的規范化、自動化；四是實現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，做到統一編制、統一管理。

3.2 建設原則

（1）加強監督，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的統一領導和協調。在具體內容的實施過程中，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，系統的使用歸口各職能部門。

（2）統籌規劃，分步實施

系統建設是一項復雜的工程，各組成部分既相互獨立，又密切聯系，因此需統籌規劃。體系建設又是一項涉及面廣，技術要求高，資金需求多的項目，由于我省水庫大壩的數量多，管理人員多，管理方式各異，而財力有限，需要分階段、分層次設定目標分步實施。

（3）注重應用，講求實效

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

（4）統一標準，技術領先

體系建設涉及到一些網絡信息系統建設，要遵循國家制定的有關標準和規范，安全監測的設計、施工要統一標準，監測儀器和監測方法要統一要求和標準[8]。在此技術上，采用先進的技術和設備，在滿足需求的條件下優先使用國產硬件與軟件。

4 系統實現

4.1 平臺架構

根據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，從業務需求分析入手，梳理出系統的總體業務流程和數據流程，根據業務需求、業務流程和數據流程確定各種業務系統功能。系統采取“省級部署、分級應用”的方式建設，系統數據庫表結構及標識符應嚴格遵行現行國家、行業有關標準規范和山洪災害預警系統建設相關技術要求[9]。平臺架構設計見圖1 所示。

圖1 平臺架構設計圖

4.2 功能設計

4.2.1 基礎信息管理子系統

（1）水庫大壩基礎信息管理

水庫基礎信息數據以水庫大壩注冊登記資料為準，數據信息內容主要包括：水庫基本情況、管理體制、水文與水庫特征、工程結構、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，對不同權限的用戶分別提供各工程基礎信息記錄的增加、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、水庫周圍環境、水庫主要信息等，實現基礎地理信息與水庫基礎數據的深度融合，實現地圖二、三維一體化展示和水利信息統計、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、公布發證等工作步驟進行，注冊登記管理將實現各階段涉及的資料智能化管理。

4.2.2 安全監測預警子系統

（1）水雨情工情數據采集

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

（2）數據處理分析

1）數據處理

根據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，供相關人員時刻掌握水情汛情發展態勢。

根據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、滲漏量等監測指標，生成有關參數的過程線、相關線及分布圖。

2）分析評價

對監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，并提供相應反饋分析結果的輸出。

（3）監測預警

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

2）工情預警。提供對大中型水庫滲壓、滲流、位移等工情監測產生的預警，包括工情預警、工情分析、數據填報等。

4.2.3 智能巡檢管理子系統

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

圖2 網絡拓撲圖

智能巡檢平臺功能要求：平臺的功能應包括巡檢過程的計劃、執行、上報等環節和巡查結果的統計、監督、上報等。具體需實現以下功能：

（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，實時監控巡檢員巡檢情況。

（2）及時對巡檢員進行任務調度、通知提醒（通過巡檢計劃管理、內部消息、短信平臺實現）。

（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，對發現的問題進行解決或上報處理等。

（4）實現對以下參數的統計功能：統計省市縣巡查水庫的應檢、實檢座數及其百分比；統計巡查的應檢、實檢次數及其百分比；統計上報問題（隱患）的水庫座數、問題個數；統計險情的水庫座數、險情個數等。

（5）根據與巡查移動端上報的巡查人員數據、次數數據、時間數據進行比對，進而實現對巡查工作的考核管理。

（6）根據巡查報告數據，系統整理得出多次巡查的隱患統計分析，水庫管理人員根據統計分析結果可自動短信通知相關負責人和領導。

（7）可導出打印檢查表，存檔備案。

4.2.4 管理考核子系統

管理考核子系統是對水庫管理單位管理能力和水平的考核認定而設立，包括規章制度建立模塊、運行年度總結管理模塊和按照《江西省水利工程管理及維修養護考核辦法》對水庫大壩安全運行進行管理考核，系統提供考核單位自評、設區市考核、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 結語

（1）結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的需求，運用“互聯網+”技術，提出了基于J2EE 技術框架和B/S 三層結構體系的設計方案，形成省、市、縣、水庫四級統一應用管理系統，全方位提高工程運行管理的規范化、數字化、網絡化、智能化。

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

（3）現階段，雖然已經實現了水庫運行管理信息化，但是尚需更深層次的研究，繼續探索智慧水利的建設，進一步提高水庫管理相關管理和服務水平。