黑龙江省旱情分中心试点项目设计综述——国家防汛抗旱指挥系统试点工程项目

安云凯，侯松岩

(1.萝北县水务局，黑龙江萝北154200;2.黑龙江省防汛抗旱保障中心，哈尔滨150001)

近年来，黑龙江省干旱灾害愈加频繁，影响范围扩大，造成损失也愈加严重，尤其是近几年来受气候等多种因素的制约，旱情形势更加严峻，直接影响到城乡供水安全、粮食安全和经济社会的可持续发展。黑龙江省旱情分中心试点项目是国家防汛抗旱指挥系统一期工程黑龙江省抗旱决策指挥系统一项重要的试验工程，通过我省部分地区墒情信息采集和网络系统传输工程建设，对旱情进行实时的监测、分析、预警，能够为工农业生产提供较为准确的旱情数据信息，正确指导抗旱工作的及时有效开展，减轻干旱的危害。

1 试点建设的设计目标

1)完成哈尔滨市、绥化市墒情监测基本数据采集系统的建设，建设2个旱情分中心固定信息采集区、移动信息采集点的地理勘测、土建及设备仪器的安装调试及所属14个固定墒情站、移动墒情监测站的定位、地理勘测、土建及设备仪器的安装、调试、运行。

2)完成哈尔滨市、绥化市墒情信息传输网络的建设。完成2个旱情分中心计算机网络硬件设备的安装、调试及系统的集成，14个旱情信息站墒情信息接收和传送设备的安装、调试。

3)完成省旱情信息监测中心、省旱情信息中心的旱情监测网络墒情接收设备及系统的安装与调试，保证地、市、县旱情监测点的数据采集、接收、解码、纠错、入库与监视的正常运行，为旱情信息管理、决策分析提供必要的、准确的基础数据。

2 试点项目系统构成

黑龙江省旱情分中心试点项目有3个组成部分:①旱情监测决策分析系统;②旱情信息网络传输系统;③旱情信息采集系统。由于现代土壤水分监测仪器的自动监测、定位、传输等功能的集成化研发，旱情信息采集系统与网络传输系统紧密联系，互相交叉。

2.1 旱情监测决策分析系统结构

黑龙江省旱情监测决策分析系统由监测预报、信息管理、数据库维护、网络发布4个子系统组成，数据库包括水资源、水利工程、土壤墒情、气象、城市抗旱、生态环境、地方经济、旱情信息、土地利用等信息。该系统的功能结构如图1。

图1 旱情监测决策分析系统功能结构图

2.2 旱情监测传输网络系统结构

1)网络结构。本工程信息传输采用两种方式，固定墒情站点采集的墒情信息通过GSM网以短信的形式实时传到县信息站、市分中心、省监测中心和省旱情信息中心;县信息站、市分中心、省监测中心和省旱情信息中心相互间通过计算机网络传输信息。根据本工程的建设范围和需实现的功能的需要，计算机网络系统主要由地区网(省级广域网)和分中心部门网(分中心内部局域网)构成，网络结构见图2。

2)组网方式。地区网采用星型结构，中心结点设在省中心，逐级向下延伸。省中心通过骨干网与国家防办相连，与2个分中心和14个县级站互连的主信道采用省政务信息网(10M ATM)，备用信道采用公网ADSL(不对称2M)或PSTN(56K)信道;与14个县级站互连的主信道采用公网ADSL(不对称2M)，备用信道采用PSTN(56K)信道。部门网采用100M交换到桌面的以太网技术组建。全网网络互联协议采用TCP/IP协议，采用Internet/Intranet运行模式。

3)IP地址。采用私有地址和公用地址混合编址方案进行。私用地址统一采用A类10.23.X.X。

2.3 旱情信息采集系统

旱情信息采集系统主要由固定墒情监测站、移动墒情监测点和旱情信息站组成，其任务就是监测和传送我省哈尔滨、绥化地区的土壤旱情，监测指标主要是土壤相对湿度，原则上每个市县设一个旱情信息站，每个信息站下设1个固定旱情监测站和1个移动旱情监测点。1个全省旱情信息中心站、1个全省旱情监测中心、2个旱情信息分中心、14个县市信息站、14个固定监测站、14个移动监测站。该系统的功能结构如图3。

图2 网络监测传输网络系统结构图

图3 旱情信息采集系统结构图

3 试点项目系统设备设施配置

3.1 旱情监测决策分析系统设备设施配置

1)应用的软硬件环境。软件环境Windows NT;硬件环境:PC机，最低配置为 内存256M，CPU主频 166M，GeForceⅢPI200以上的显卡，1M以上的通信传输宽带线路。该系统的设施配备如表1。

2)编码语言与软件开发工具。信息管理模块VB6.0、Supermap，旱情遥感监测与预报模块ArcView、VB，旱情遥感监测模型率定MATLAB，墒情预报模型与参数率定Fortran、VB，数据库维护模块SQL Server、VB。

3.2 旱情信息网络传输系统设备设施配置

分3个不同层次类型进行网络配置，即省中心网络配置、旱情信息分中心网络配置、县(市)防办网络配置。

1)黑龙江省中心网络配置。一期工程建设中主要配置数据接收设备。其他必须网络、计算机、通信等设施暂时与防汛指挥系统设备共用。详见表2。

表1 黑龙江省旱情决策系统软件系统配置表

表2 黑龙江省旱情信息中心设备配置表

2)地市信息分中心网络配置。网络操作系统选Windows 2000 Server，配置数据库系统、防病毒软件和一定的应用软件。硬件设备主要配置交换机、服务器、UPS不间断电源和微机工作站等。

3)县(市)信息站设备配置。本次县(市)信息站主要配备数据接收控制前置机和数据处理用计算机，不组建部门网。

3.3 旱情信息采集系统设备设施配置

旱情信息采集系统由固定墒情监测站、移动墒情监测点及旱情信息站组成。土壤墒情固定监测站采用国际先进的土壤水分电测量技术，实现了墒情自动监测、定位、传输等功能。监测设备主要包括土壤水分传感器、数据采集器、存储发送软件、数据接收终端机、接收软件等硬、软件设备和测站架台设施。移动墒情监测仪器采用智能化土壤水分快速测试仪，主要由土壤水分传感器、测试仪器仪表、GPS接收机以及上位机软件等组成。设备配置见表3、表4、表5。

表3 固定墒情信息监测点设备配置(单站)

表4 移动墒情信息采集点设备配置(单站)

表5 县(市)旱情信息站设备配置表(单站)

4 系统功能

通过该项目的实施，监测哈尔滨市、绥化市的干旱发生及发展状况，积累连续的土壤墒情变化与相关气象基本数据，建立旱情变化规律研究的数据库基础，并为全省其他地区旱情监测工作的全面开展探索出高效、经济、可行的旱情监测数字化的建设模式和运行模式。

1)墒情数据采集功能:在哈尔滨市、绥化市两个地区实现控制区域土壤墒情状况的实时监测。

2)墒情数据传输功能:所采集的数据，通过PSTN通信网实现实时分级传送和通过GSM网的一点四级传送及实现分中心气象信息采集及通过PSTN通信网定期传送。

3)通过黑龙江省旱情监测中心的旱情分析及数据库管理平台，实现墒情信息、气象信息及其他相关信息的数据库管理。

4)实现监测区域旱情变化的程度、面积、分布等情况的在线分析、查询、制图、报表等功能。

5)监测的旱情状况实现地、县分级统计，省旱情监测中心汇总分析，并由省旱情信息中心向上传送国家防办，向下指导地市县的抗旱工作。

5 系统特点

1)准确性。墒情信息通过国内先进的土壤水分传感器经土工试验滤定调校后，进行自动和人工采集，土壤墒情信息准确。

2)及时性。墒情信息每天定时测报，也可随时召测，通过PSTN通信网和GSM网在30 min内传送省旱情分中心，较常规测墒方法提前2 d左右的时间。

3)试验性。为全省旱情监测工作的全面开展探索出高效、经济、可行的建设模式和运行模式。

4)规律性。大面积监测干旱的发生及发展状况，积累连续的土壤墒情变化与相关气象数据，深入研究旱情变化规律。

5)科学性。运用高技术手段，分析和建立卫星遥感与地面土壤水分变化间的模型，通过GIS系统及计算机技术的应用，提供旱情的分级量化图象信息，为抗旱指挥建立科学、先进、实用的平台。

6 结语

近些年来，随着信息技术的发展及硬、软件价格的不断下降，信息技术广泛应用于农业生产的相关领域，在发达国家已成为提高农业生产的最有效手段。该项目把计算机、网络等技术与土壤墒情监测、旱情预报结合起来，建设抗旱决策指挥系统，是我省水利抗旱工作的重要转折，是抗旱减灾的必要保障。

［1］ 黑龙江省水利科学研究院.国家防汛抗旱指挥系统一期工程黑龙江省旱情分中心试点项目实施方案［R］.哈尔滨:黑龙江省防汛指挥系统建设项目领导小组办公室，2006.