“引汉济渭”工程信息化系统建设的思考

张志强

（西安迪飞科技有限责任公司 陕西 西安 710016）

“引汉济渭”工程是陕西省一项规模宏大的南水北调工程和水资源配置工程。“引汉济渭”工程是一个系统工程，集调水、调蓄、分配、供水于一体，且与受水区乃至全省水资源的供给和优化配置都息息相关，是一个复杂的大系统工程。因此，必须要借助于信息化这一手段来加强管理，以保证工程的安全高效运行和效益的正常发挥。

1 “引汉济渭”工程概况

1.1 工程概况

“引汉济渭”工程位于陕西省中南部的秦岭山区，跨越黄河、长江两大水系，是一项由陕西省汉江流域向渭河流域调水的大型水资源配置工程。具体开发方案为：在汉江干流上修建黄金峡水电枢纽，通过库区良心河抽水泵站和“黄～三”引水隧洞工程，将汉江干流的水引入到汉江支流子午河上规划修建的三河口水利枢纽，经三河口水库调蓄后，再通过秦岭隧洞工程把水引至渭河支流黑河金盆水库。设计年调水总量15.5亿m3，其中黄金峡水库10.5亿m3，三河口水库5.0亿m3。“引汉济渭”工程主要由六大部分组成：黄金峡水电枢纽工程、良心河抽水泵站工程、“黄～三”引水隧洞工程、三河口水利枢纽、秦岭隧洞工程、金盆水库增建工程等。

1.2 工程特点

特点一：“引汉济渭”工程涉及陕南和关中两大自然区，在关中供水区涉及4个水资源三级区，除“引汉济渭”黄金峡、三河口水库外，关中受水区内有地表水水源9处，地下水水源19处，多数地表水源又同时供给城市和农业用水，部分地表水源中还承接有区外调水工程（如石头河水库、石砭峪水库），使得水资源的调度和联合调节问题非常复杂。特点二：该工程具有线路长，工程措施复杂，整个工程由电站、泵站、超长隧洞、水库等建筑物混和组成的特点。所以工程建设与运行管理具有分布广、层次多、管理内容复杂的特点，必须要有先进的管理平台和手段，制定最优的调水计划，才能保障整个工程安全、高效运行。

2 系统总体设计

2.1 基本目标和功能

“引汉济渭”工程信息化系统建设的目标是：综合应用遥感（RS）、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、通信技术、计算机技术等科技手段，以水资源优化配置、跨流域调水的联合高效利用为核心，以追求节水、防污、提高水资源利用效率和最终实现水资源的可持续利用为目标，通过水资源信息的实时采集、监测、快速传输和及时提供水资源优化调度和科学管理方案等，实现水资源的统一、动态和科学管理。

基本功能：系统应具有实时监测、信息管理、远程监控、决策支持四大功能。实时监测是系统建设和运行的基础，内容主要包括水雨情信息（水位、流量、降水量等）、水质信息、需水信息、供水信息、工情信息、管理信息等。信息管理是指将实时数据、文本数据、多媒体数据、历史数据转变为分类整编的专业数据信息和综合数据库，并实现数据的接收、分析、分类、存储、安全管理、共享管理、查询、统计、发布等功能。远程监控是指借助摄像机、监视器、RTU、PLC以及各种检测、报警探头与设备等，通过通信及计算机网络技术，受权用户可通过计算机在网络上实现对水库、电站、闸门、泵站等的实时远程监视、警报及控制。决策支持指从系统综合数据库中获得相应的专业数据资料，对水资源信息（包括历史信息和实时信息）等进行智能化的综合信息分析处理，建立径流预报、需水预测、旱情分析、河道水流演进、水库调度和水资源优化配置等模型，生成决策支持成果，实现水量调度的科学管理。

2.2 系统总体结构

以信息流为主线，“引汉济渭”工程信息化系统主要由采集系统、通信及计算机网络系统、存储及数据库管理系统、应用系统四部分组成（附图1），可简要的理解为“采、传、存、用”。通过这四个字可帮助水利工程专业技术人员对信息系统有较为通俗的认识，如采什么信息、如何采集、如何传输、如何存储、如何分类管理，明白水利信息化的主要建设内容是通过利用信息技术这一手段实现“引汉济渭”工程相关信息的“采、传、存、用”，从而提高水资源调控、水工程的自动化和水管理的信息化水平。

在系统的规划建设过程中，清晰界定系统边界、系统数据源（输入信息）、系统内部与外部的信息流程，以及系统输出的成果信息流向（信息输出）等，都是十分重要的。信息流程可根据管理机构设置及管理权限的界定来设计。根据工程特点并结合通信技术，笔者认为信息结点可设为三级，即现场遥测站或监测点、枢纽工程分中心、西安中心。信息流程图如图2所示。水文历史信息、调度模型信息、遥感、测绘等信息可委托相关专业单位获得。

系统总体架构，参考国内较为成熟的“数字黄河”国家防汛指挥系统工程总体设计，并结合“引汉济渭”工程的特点，由基础设施和应用系统两部分组成，如图3所示。其中应用系统主要由防洪信息系统、水质监测系统、远程自动监控系统、水资源预测预报系统、水量调度管理系统、危机调度管理系统和综合办公及门户网站组成。基础设施建设主要是各类信息采集、数据处理和存储全过程的软硬件设备的有机组合，是本系统建设的基础。政策法规、组织领导、标准体系与技术支持是实现系统建设目标的保障和支撑。在保障项目建设所需经费投入的同时，还应对工程建设的管理从制度上和组织上给予落实，建立严密的工程建设管理体系、工程运行管理体系和人才培训与引进机制。

3 计算机技术和数据标准

3.1 准确认识计算机技术的两大特点

应用系统是信息系统的重要成果，应用系统的应用效果也是信息化建设成败的关键。在信息系统建设过程中，水利专业工程技术人员的参与是必须的，尤其是在需求分析和应用阶段，参与的越深入，需求挖掘的越充分、越透彻，系统的应用效果就越好。

计算机有两大主要特点：海量存储和高速计算。例如水力演算、水文计算、模型研究、信息服务等等，借助于计算机技术，只需十几分钟就可以计算完成，并可以进行逻辑判断、资料分类、情报检索等具有逻辑加工性质的工作，从而根据判断结果自动确定下一步该做什么。在信息系统建设的需求分析阶段和应用阶段，凡是专业技术工作中遇到的复杂、繁琐的各种水利计算（其以海量数据的存储、检索、查询、计算、统计、分析、判断等为特点的工作）都可以应用计算机技术，尤其是海量存储和高速计算技术。

3.2 数据标准是数据共享的基础

数据标准主要包括数据组织、存储及命名规范，专题数据标准、地面监测采样数据标准、数据交换标准、遥感图像数据、基础地理数据标准等等。要遵循和使用国家标准或部颁标准、行业标准，只有这样才能使“引汉济渭”工程信息化系统具有全面的标准化、开放性和可扩展性，才能适应复杂的、最为多样化、变化最为频繁的信息技术。在信息系统建设阶段，要求统一的软件开发工具或一家公司单独完成是不可能的，信息系统的建设肯定会牵涉多家技术研发单位和多种开发工具，因此制定可靠的数据标准就显得非常重要，它是数据共享的基础。

图2 信息流程图

图3 总体框架

4 建议

4.1 加强项目建设及运行管理

“引汉济渭”工程信息系统是一项结构复杂、技术难度大、功能众多、涉及面广、建设周期长的系统工程。为确保达到预期的目标，建设时必须要：①加强组织领导，统一规划、强化管理、落实责任。②进一步加大资金投入。要加强项目预算、投资计划和前期工作。③有序开发，强化标准。项目的复杂性，易导致项目建设的盲目性，因此要科学规划，有序开发，避免重复建设。④强化管理维护，抓好队伍建设。信息化是一个渐变的过程，应不断加强项目建设与运行管理，确保系统安全稳定运行和长期发挥效益。

4.2 加强基础研究，用活技术手段

图1 系统结构示意图

业务需求变化快，信息技术发展快，必须要加强水利及信息技术基础工作。要加强汉江、子午河、渭河径流预报，需水预测，水量调度模型等基础研究工作。信息技术只是手段，水利基础工作研究才是信息系统发挥功能的重要支撑。因此，在信息系统建设过程中，要以水利专业为主，准确理解信息技术的特点，尤其是海量存储和高速计算这两大特点，加强基础研究，规范专业管理，强化专业分析，用活技术手段。

4.3 需求牵引，应用至上，逐步推进

应用需求是工程建设的原动力，开展好需求分析工作，以需求为主导建设好工程，是工程效益能否发挥的重要前提和基础。要紧紧围绕水资源调度与管理存在的问题，从实际出发，以需求为主导，组织好重要的、技术上易于实现的、便于推广应用的系统开发工作，力争在较短时间内，推动应用系统投入使用，发挥效益，从而逐步推动更多系统投入使用，发挥更大的效益。系统建设要讲求实效，力争建设一批发挥效益一批。例如水资源预测报系统，它的基础支撑就是模型库、知识库的开发，如果目前模型库是不成熟的，则此系统应推后开发，否则，模型库的不成熟将导致应用系统的不成熟或信息的空白，使工程效益无法发挥。陕西水利