山洪灾害监测预警系统建设方案

莫晓劲

（湖南省水利厅防汛通讯中心 长沙市 410007）

1 概 述

山洪灾害监测预警系统是通过有线和无线相结合的方式远程对雨水情信息、工情信息等进行实时监测，结合气象、水文和国土信息，当雨量和水位达到一定警戒值的时候，发出预警信息，同时，通过GIS 地图的灾害分析预演和专题图功能为各级政府的防治山洪灾害提供决策支持，提供报表统计、日志记录等辅助功能的省级平台系统。

2 总体要求

系统总体要求是：设计先进、运行稳定、安全可靠、操作易用、数据准确。

2.1 信息需求

系统主要完成以下功能：

（1）气象云图信息查询：可以查询卫星云图、天气预报等。

（2）雨水情查询统计：可以实现单站、多站实时或者历史数据报表和图形化查询。

（3）监测功能：对雨水情监测站点进行实时监测。

（4）预警功能：分为手动预警和自动预警，分别又包含电话、短信预警、广播预警，所有预警分为黄、橙、红三级。

（5）决策支持：实现水情、雨情、工情的查询和统计分析，同时支持网络和移动终端两种查询方式，支持灾害的自动分析与预案管理功能。

（6）地理信息查询：实现基于WEBGIS 信息查询、电子地图导航和标绘等功能。

（7）系统管理:实现系统的机构管理、用户管理、权限管理及系统的操作日志管理。实现数据备份与恢复以及基础数据维护和管理。

（8）工情信息：可以实现单站、多站实时和历史工情信息和运行参数的查询。

2.2 体系结构

系统采用B/S 的三层架构模式，数据库和应用服务器集中在省中心，数据前段采集分布在各地，功能应用集中在中心。以综合数据库为核心，地理信息系统为平台，通过WEB 服务，利用浏览器实现信息查询分析显示和用户交互，通过权限用户分发的方式提供使用者使用。做到了结构清晰，使用方便，维护简介，升级快捷。

（1）客户端是通用的Web 浏览器，采用Web 浏览器的好处在于客户端不需要事先安装任何软件，界面统一、友好，维护方便。

（2）中间层是位于服务器端的Web 服务器和地图应用服务器。服务器承担了请求解释、数据库查询、请求转发、信息组织、结果输出等任务。

（3）后端是数据库层，保存系统的各种数据。如系统涉及到的数据有水情数据、空间地理数据、文档资料数据、视频录像数据、用户账号数据等。

山洪灾害监测预警系统在后端数据库层实现了对各种数据的统一管理，在应用层通过实现地图应用逻辑、数据应用逻辑，结合Web 服务器和应用服务器实现了整个应用系统的功能。在表示层由通用浏览器具体完成系统提供的所有功能。

2.3 技术指标

（1）采用网络地理信息系统技术（WEBGIS），实现信息的在线查询，用户可以随时随地的查询雨情、水情、工情等信息。

（2）采用网络数据库技术，实现山洪数据的存储管理和共享。

（3）使用动态交互式网页技术，实现系统和用户的良好交互。

（4）使用安全加密方式管理全部用户

3 总体设计

3.1 总体结构图

系统基于Windows 2003 Server 以上服务器操作系统，采用B/S 结构，以综合数据库为基础，采用COM+组件（包括MapXtreme 平台和数据入库及传输组件）为中间层，通过IIS 服务提供多个模块的用户交互。图1 为系统总体结构图。

图1 系统总体结构图

3.2 软件系统界面

软件系统界面风格统一，符合人机工程原理，同时体现水利业务特点，既能满足防汛业务的需要，又能使操作简单、方便、快捷，符合绝大多数人的使用习惯。图2 为山洪灾害监测预警系统主界面图。

图2 山洪灾害监测预警系统主界面

3.3 数据集中，分层应用

系统采用数据集中，分层应用的模式，各个相应的行政区可以把本系统作为独立系统的一部分独立运作。图3 为网络拓扑结构图。

图3 网络拓扑结构图

4 数据库设计及WEBGIS 平台选型

4.1 数据库

数据库采用分布式部署，从遥测系统前置接收机接收的数据通过入库软件同时进入2 个镜像数据库，通过计算机局域网络连接，同步软件进行数据共享，数据访问使用统一的安全认证。

根据系统的信息需求和数据库设计原则，综合数据库从内容上划分为：山洪灾害数据库、工情数据库、雨水情信息数据库、气象预报数据库（包括气象信息与云图信息）、地理信息数据库（即图层空间数据库）、其他信息数据库（单位机构信息、图像信息、视频信息等）。

数据库结构按照编号为NFCS－DSS－DD－01 的《国家防汛指挥系统工程》实时雨水情表结构规范标准（修订版）进行设计。

数据库管理软件使用基于B/S 结构实现，部署于系统管理员专用的数据管理计算机上。

4.2 地理信息系统（WEBGIS）平台选型

地理信息系统选择时需要能实现以下主要功能：

（1）简单、直观，用户可迅速掌握所有基础和专业的GIS 功能。

（2）功能层次结构清晰，分类明确，易于使用。

（3）各项操作按照用户习惯与需求简化，实现各种功能更加简捷高效。

（4）集成度高，综合性强，适应水利行业对GIS方面的需求。

（5）操作简便，帮助详尽，交互界面贴近用户习惯，满足用户需求。

（6）文字简练达意，以贴近大众的表达方式描述专业功能，更能适应不同层次用户的状况。

根据市场调研及考察，我们最终选择Mapinfo公司的MapXtreme7.0 作为山洪灾害监测预警系统的的WEBGIS 基础平台。

5 系统功能设计

（1）水情信息。提供基于WEBGIS 地图的实时水情标注、监控、报警提示、水情日、旬、月、年报查询、各类水情统计报表、过程线及相关图形生成、水情历史特征值查询、水情预报和统计分析成果展示等功能。

（2）雨情信息。提供基于WEBGIS 地图的实时雨情标注、雨情告警提示、任意时段雨量等值线（面）图的绘制、雨情日、旬、月、年报查询、各类雨情报表生成、降雨极值（年、月、日、时）查询以及统计对比分析、典型频率，模块支持分省、市、县（区）分级统计展示等。

（3）工情信息。提供基于WEBGIS 地图各类水利工程标注、包括水文站、大中型水库电站、堤垸、灌区、内湖、防汛物质储备点工情信息，城市防洪风险图、实时灾情图片、录像等。

（4）地图鹰眼。实现基于WEBGIS 信息查询、电子地图导航和放大、缩小、标绘等功能。

（5）动态监控。对所有山洪灾害隐患地区雨情站点信息的WEBGIS 实时全面监控，从面上直观了解最近时段山洪区雨情信息。

（6）监测预警。系统自动监视告警测站，在WebGIS 平台上进行展示，系统在监视画面中以醒目的颜色标注出告警区域。并可手动方式或自动方式通过预警发布服务对相关负责部门或负责人发出电话、短信、传真等方式的预警信息。

（7）决策分析。通过水情、雨情、工情等数据统计对灾害进行自动分析与预警演习。此模块还包括灾情评估、专题图功能、防汛管理、防汛会商支持等功能。

（8）卫星云图。提供大尺度、高清晰度的红外、水汽、三维卫星云图实时显示及动画演示、典型洪水期间云图趋势动画查询等功能。

（9）气象信息。提供气象短信预警信息、天气短时、中期、长期文字预报、红外、水汽、多普勒雷达信息查询、台风路径演示、气象温度实况、气象影视信息、天气气象图、气象中小尺度系统信息查询等。

（10）系统管理。提供系统用户分级权限登录管理、短信发布对象管理、传真对象维护管理、防汛数据修改维护等。并实现数据备份与恢复以及基础数据维护和管理。

（11）其他信息。考虑到前瞻性和扩展性，办公自动化（OA 系统），行政管理，旱情信息，防汛业务，水利新闻等水利有关的信息资源将来都可以整合到这个平台之中，各自模块也可以独立访问独立运作，在原有责权体系的基础上，管理各自数据实现业务上的独立应用和预警发布。因此此模块提供将来其他功能扩展的接口。

6 结 语

山洪灾害监测预警系统主要功能是用于山洪灾害的监测与预警，不仅是针对山洪灾害，对其他水情、雨情、闸情、滑坡等都留有扩展接口也可以增加相关模块功能。此系统可建立全省（市、县）统一的联动应急管理，平台融合信息交换、视频监控、全球定位（GPS）、地理信息（GIS）、公共通信（手机、电话）等功能，通过决策分析模块对接收的信息进行分析管理做出决策支持，通过本系统达到应急防汛工作一体化管理，积极预防和减轻重大山洪灾害损失。