沂沭泗流域防汛会商系统建设与应用

张凤翔，王 磊，马 莹，侯婷婷

（1. 沂沭泗水利管理局，江苏 徐州 221009；

2. 沂沭泗水利管理局水文局（信息中心），江苏 徐州 221009）

沂沭泗流域防汛会商系统建设与应用

张凤翔1，王 磊2，马 莹1，侯婷婷1

（1. 沂沭泗水利管理局，江苏 徐州 221009；

2. 沂沭泗水利管理局水文局（信息中心），江苏 徐州 221009）

为提高沂沭泗流域防汛会商决策的时效性与科学性，建设沂沭泗流域防汛会商系统。在已建相关业务应用系统及多种结构化和非结构化信息的基础上，对已建相关系统进行有效集成，构建相关业务组件，以 Web 方式开发满足目前汛期防汛会商所需的各种功能模块，达到信息、数据与应用资源的共享及服务的便捷应用。防汛会商系统能够快速收集准备相关汛情具体情况、工程详细信息等资料，为防汛会商决策提供支撑，确保防汛会商决策科学、及时、高效。

流域；防汛会商；防汛决策；会商系统；资源共享；建设应用

0 引言

沂沭泗流域地处我国南北气候过渡地带，属暖温带、半湿润季风气候区，降水年内分布不均，多集中于汛期，降水年际变化较大。由于流域地理位置特殊、天气形势复杂多变、洪涝灾害多发易发，沂沭泗流域洪水具有来骤去缓的特性，上游河道洪水来势迅猛，中下游河道、湖泊及水库的洪水则由交错的水系和控制性涵闸调度运用后组合形成，洪水调度中某一控制点的动作往往会对全局产生一连串的反应。因此对流域防洪调度的及时性和实效性要求很高，洪水调度的科学决策需要第一时间掌握防洪工程运行管理情况，及时收集、整理、会商各类防汛信息。

沂沭泗防汛经过多年的信息化建设，已经基本构建了水情信息服务、防汛信息服务、水闸工情监控、沂沭泗防汛抗旱指挥等多个业务应用系统[1-2]。但这些系统的开发平台和操作系统不尽相同，特别是部分业务功能应用和数据库管理系统差异较大，形成信息孤岛，难以实现信息资源的有效共享。如何在保证信息安全的前提下，实现局域、异构操作系统和数据库环境下的信息集成，已成为当前沂沭泗流域防汛技术创新急需思考与解决的问题。因此，为加快防汛抗旱指挥决策和业务工作的现代化水平，在充分继承已建相关业务系统的基础上，开发沂沭泗流域防汛会商系统可以提供及时、全面、准确的防汛动态信息，提高防汛会商决策的实效性和科学性。

1 防汛会商系统总体方案

1.1 总体结构

防汛会商系统通过集成已建相关业务应用系统及多种结构化和非结构化信息，在数据、应用共享的基础上，采用 Web 方式开发构建相关业务组件。数据中心除负责将相关业务应用系统的数据进行抽取、转换、入库外，还负责收集气象、水情、工情和灾情等信息，通过数据共享组件完成数据入库。基于 GIS 信息查询、会商准备等业务模块将以数据中心为基础，对各方面防汛信息以图片、文字、过程线、表格、声音、视频等进行展示。各级用户可通过 Internet 网络进行业务应用系统的访问、数据查询和业务操作。沂沭泗流域防汛会商系统总体结构如图 1 所示。

图1 系统总体结构图

1.2 数据库来源

防汛会商系统涉及到的数据库主要包括气象、实时水雨情、历史水雨情、基础工程、实时工情等数据库。基础数据主要来源于已建立的相关数据库，其中，水雨情数据来源于水雨情数据库，基础工情数据则需对目前沂沭泗直管工程的基本信息进行整理后入库，实时工情数据可通过相关检测设备及工情监控系统进行集成。最终，基于应用层加工后的数据将同步更新到防汛会商系统的新建数据库中。

1.3 开发技术

防汛会商系统主要采用以下几种开发技术：

1）三层架构。三层架构是一种标准模式的模块划分方法，防汛会商系统充分利用三层架构技术，基于模块化程序设计思想，采用分层式结构设计，实现分解应用程序的需求。

2）WebGIS 技术。WebGIS 是利用 Web 技术扩展和完善地理信息系统的一项技术。防汛会商系统通过搭建统一的 WebGIS 平台，完成气象、雨情、水情、基础工情、灾情和实时工情等实时和非实时信息的快速查询，统计，分析和判断。

3）Ajax 技术。Ajax 是一种创建交互式网页应用的网页开发技术，防汛会商系统使用 JavaScript 开发的 Ajax 组件，使得系统应用仅由少量页面组成，且不需要打断用户的操作，不刷新整个页面，使用异步方式与服务器通信。

4）Web Service 安全技术。Web Service 安全规范提供一个机制集合帮助 Web Service 开发者保护SOAP 消息交换。防汛会商系统利用 Web Service 安全技术进行安全设计，会商平台提供用户使用 CA 证书的登录入口和基于用户名及密码的用户身份认证方式，通过角色管理实现应用系统的安全访问管理控制，通过集成数字签名技术保证数据的安全，同时，会商平台应用软件支持使用 CA 证书，基于 SSL协议实现信息传输安全。

5）SOA 架构。SOA 是一种面向服务的体系结构模式，防汛会商系统在规划和设计时应充分加以考虑，将应用程序的不同功能单元通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。

6）.NET 平台。防汛会商系统开发采用 .NET 平台技术，C# 能够在 .NET 平台上快速有效地创建应用程序，是一种简单、现代和类型安全的面向对象的编程语言，同时，在 .NET 平台的支持下，开发人员还能够使用 C# 语言创建功能强大而灵活的 Web应用程序。

7）EXT2.0 框架。防汛会商系统开发运用EXT2.0 框架，开发 Array，Data，Widget，Form，Grid 等常用组件，编程思想都是基于面向对象编程（OOP）的，扩展性相当好。

8）软件集成技术。防汛会商系统包含多种类型的数据来源、信息表现方式及知识与经验处理，还要适应开放网络应用环境，结构呈现多层次松散耦合的基本特征。通过对集成技术及防汛会商系统集成分析，特别是考虑到系统集成数据涉及范围广、功能模块关系复杂、集成系统技术架构多样和时间跨度大等因素，系统集成的技术选定 MVC（Model-View-Controller）集成模式，按照 3 层 Web 结构划分为表示层、业务层和数据层。表示层由 Web 窗体组成，实现 View 和 Controller 的功能；业务层通过运行支持环境完成系统的业务逻辑；数据层包括数据对象、访问组件等，由业务层和数据层共同实现 Model 的功能。通过映射 MVC 模式 3 个部分到.NET 体系结构中的相应组件，构建基于 MVC 模式在 .NET 框架下的分析系统应用模型。

2 防汛会商系统建设方案

2.1 业务系统集成

防汛会商系统通过建立底层结构联系横贯整个组织内外的异构系统、应用、数据源等，包括与通用的 Office 文档集成，与常用通用平台工具集成，以及通过界面、数据和功能等集成的方式，将水情信息服务、防汛信息服务、闸坝工情监控和防汛指挥等系统进行连接与集成。

2.2 基础数据整理

基础数据整理主要是防汛会商专用数据库的建库和对防汛会商所需的基础数据库、地图数据、文件信息等内容进行集成整理，具体整理内容如下：

1）防汛会商专用数据库。数据库建设包括防汛值班会商所要用到的基础表，及按所要集成业务系统的相关表结构补充的相关基础表，以满足部分信息的数据同步功能要求。

2）基础数据库。对实时水雨情、工情、气象信息等数据库转换接口，进行数据同步组件的开发，保证防汛会商系统获取的相关信息为最新实时信息。

3）基础地图数据。对 GIS 基础地图进行转换，以适应新的 GIS 平台的要求，同时增加相应动态监控图层，在地图中可在线查询相应工程的实时数据和工情监控视频。

4）基础文件信息。标准化相关防汛文件信息，统一录入到值班会商系统专用数据库中，完成在线查询。

2.3 防汛会商系统设计

2.3.1 功能结构

防汛会商系统采用功能、界面集成方式，集成水情信息服务、防汛信息服务、防汛指挥、闸坝工情监控等 B/S 系统的相关信息及功能应用，展示防汛值班和会商的信息，并通过地图、标绘等功能将信息组织联系起来提供给客户，达到信息、数据与应用资源的共享及服务的便捷应用。系统功能结构如图 2 所示。

图2 系统功能结构图

2.3.2 功能模块

1）文件检索模块。文件检索是指对数据库或文件中存储的数据、文档、图片等信息进行检索，检索方式包括普通检索、全词匹配、排序方式、排列方式、发布日期、返回记录、常用搜索词列表等多种搜索方式。

2）会商管理模块。主要包括以下 3 个功能：

a. 会商信息准备。包含模板定制、信息编辑、信息预览等功能，会商和值班人员能够按照模板预先定制，迅速制作合适的会商信息，满足防汛会商业务所需。

b. 会商信息展示。包括 HTML 文本信息展示、关联文档在线展示、地图标绘材料展示、历史会商信息查询、快速切换等功能，在基于 WebGIS 应用统一管理平台上，通过系统提供的查询方式快速定位到水库、蓄滞洪区、城市和闸坝，通过不同的视图View 即可访问相关业务信息，具体包括非结构化数据、结构化数据和应用系统在内的全部授权信息资源，支持声音、文字、数字、图形、图像的显示，以各种先进手段展现需要的信息，把防洪形势迅速展现到会商现场。

c. 会商后信息处理。主要对已完成的会商信息进行锁定，对会商内容按照时间、主题进行分类存储，并对关键词进行索引以便查询，对会商会议中相关领导专家提出的具体意见和决策增加在线记录、决议发布等功能。

3）值班管理模块。值班管理模块涉及到所有参与防汛值班的处室和人员，对应内容包括值班室监视、值班登记、值班记录生成及查询等模块。值班监视模块用于实时水情、雨情、工情、气象等汛情信息监视；值班记录查询可以根据条件查询相关值班登记信息；值班登记主要用于登记值班的人员信息、记录及处理、报告文档；值班安排生成及查询用于按照指定规则生成“值班安排”，包括调整值班人员增加、删除、查询、修改，及值班人员顺序的维护，并可查询值班安排的时间、计划值班领导和人员等已经生成的“值班安排”信息。

4）GIS 模块。GIS 模块是防汛会商系统核心功能模块之一，通过 WebGIS 平台可以直观展示会商系统业务数据，快速准确定位到地图上地理要素位置及其要素信息，并以图片、文字、动画等形式展示，从而实现图文一体的数据交互平台，对应 GIS基础和扩展 2 部分功能开发 。基础功能包括放大、缩小、漫游、测距、点选择、矩形选择、多边形选择、圆形选择、导航图等操作；扩展功能主要包括在电子地图上，用户可以进行要素查询、上下文业务信息查询、当前区域业务要素查找定位、图层控制、文本贴面信息、贴面监视等操作。

5）地图标绘模块。标绘模块是防汛会商系统的重点建设任务之一，主要包括标绘系统用户交互、标绘 GIS 和地图编辑。标绘模块与 GIS 平台实现无缝结合，在 GIS 地图展示的任何时刻可以对其进行标绘，实现地图状态改变后标绘信息的随之改变，如地图状态的缩放、漫游、切换流域等。标绘操作中，用户可以通过常规、图形、基本图形和水利工程符号等 4 类工具在地图上绘制图形，添加工程符号和标注信息。地图在缩放漫游等操作时，标绘信息仍保留在地图上并进行相应的缩放和漫游。标绘信息中挂接的文档、图片等内容在地图上实时更新，标绘库信息管理中对标绘内容实时预览和维护。

6）系统管理模块。主要包括用户管理、权限管理、安全和备份、日志管理、系统配置管理等功能。用户管理用于用户信息的查询维护、用户的分组管理及对集成系统具体访问规则的维护管理；权限管理用于系统访问权限设定和功能权限分配管理，系统必须登录后才能被赋予访问权限，且不同的用户有不同的访问权限，保证不同的用户只能访问不同的数据内容；安全和备份采用固定时间备份与智能日志的形式；日志管理用于将访问系统的用户、尝试登录的用户、模块访问记录、基础数据和功能修改的相关信息存储到专用数据库中，方便对系统使用情况进行监控，保证数据安全；系统配置管理包括对系统运行环境进行维护，对相关业务数据库连接方式进行管理，对文件传输环境和权限设置进行管理。

3 防汛会商系统应用效果

3.1 功能逐步增强

沂沭泗流域防汛会商系统投入运行 5 年来，系统运行稳定，设备运行正常。在系统运行过程中，注意加强系统的运行维护管理，逐步建立健全了系统的常态管理，不断充实完善系统内容，经过 5 年的不断升级和完善，系统功能逐步增强，逐步向多层次、全方位、综合性应用系统发展。目前，沂沭泗流域防汛会商系统涵盖防汛值班、会商、资料查询等，为沂沭泗流域防汛抗旱工作提供了实时、可靠的信息服务，不仅具有社会（防汛）效益，而且对沂沭泗直管防洪工程的维护、运行及管理发挥了重要作用。

3.2 功能模块性能大幅度提升

沂沭泗流域防汛会商系统各模块较好地体现了人机界面友好、采集技术先进、展现内容直观简单明了、手段形式多样的特点。系统架构不仅符合当前技术需求，且在可扩展性和兼容性上都达到较高水平，为今后系统升级维护打下了坚实基础。系统对现有模块升级改造后，各模块性能都得到较大提升，尤其是 GIS 模块功能和性能的提高最为显著，标绘模块的易用性和可用性提高较大，其余业务模块的更改也在不同程度上提高了防汛日常工作效率。

3.3 查询信息快速准确

以前，要了解沂沭泗防洪工程、防汛实时动态、险工水毁情况等信息，必须打电话到防汛值班室或到档案室查询才能获取信息。如今，各级领导尤其是参加防汛会商或直接从事防汛工作的领导和相关人员，在办公电脑上进入该系统进行查询，便可了解沂沭泗防汛工作的实时动态，大幅度提高了防汛决策的实效性、可靠性和科学性。

3.4 作用和效益得到充分发挥

防汛会商系统运行以来，经历了几十次恶劣天气的考验（如超强台风、强台风、台风、热带风暴），如 2011 年第 9 号台风“梅花”、2012 年第 9 号台风“苏拉”和第 10 号强热带风暴“达维”，2014 年第 10 号台风“麦德姆”，特别是 2012 年沂河、沭河分别出现 1993 和 1991 年以来最大洪水[3]。在抗洪救灾中，防汛会商系统以水雨情实时传输、查询、分析能力和强大的防汛会商功能，大大提高了洪水预报的分析能力和洪水调度决策的科学性与实效性，在防汛抗洪救灾工作中发挥了显著作用[4]。

4 结语

沂沭泗流域防汛会商系统已成为沂沭泗防汛抗旱工作中不可或缺的非工程措施，摆脱了已有相关业务系统之间信息无法有效沟通的局面，实现局域、异构操作系统和数据库环境下的信息集成，将分散的信息资源更好地统一、整合、管理，在统一的 WebGIS 平台中实现值班信息、气象、水情、基础工情、灾情和实时工情的在线查询，通过统一的数据信息交互展示模块完成资料收集、会商准备、信息关联应用、会商信息展示、会商后信息处理、数据共享、汛情监视、值班管理等业务，为沂沭泗流域防汛决策提供了强大的科技支撑，有力地促进了沂沭泗流域防汛抗旱信息化、现代化和数字化发展[5]。防汛会商系统除了顶层的防汛会商决策运用外，通过延伸和扩展系统的功能和作用，在沂沭泗直管防洪工程运行、管理和维护中也发挥了重要作用，取得了较好的实际应用效果和经济效益。在今后的使用、维护过程中，可进一步充分利用系统的扩展性，尽可能开发系统其它各项扩展功能，使系统更好地满足防汛工作的需要。

[1] 朱泽永，李相峰，厉滨，等. 南四湖防汛通信系统信息化建设概况[J]. 治淮，2013 (2): 24-25.

[2] 杨殿亮，洪为. 信息化技术在沂沭泗水利信息系统中的应用[J]. 治淮，2006 (12): 35-37.

[3] 郑大鹏. 精心调度 严密防控 沂沭泗流域安全防御“12•7”暴雨洪水[J]. 中国水利，2012 (14): 16-17.

[4] 张凤翔. 沂沭泗流域“12•7”暴雨洪水防御措施分析与思考[J]. 治淮，2013 (2): 9-10.

[5] 吴恒清，钱名开. 以水利信息化带动水利现代化对策探讨[J]. 水利信息化，2012 (2): 17-18.

Construction and Application of Flood Control Consultation System in Yi-Shu-Si River Basin

ZHANG Fengxiang1, WANG Lei2, MA Ying1, HOU Tingting1
(1. Water Conservancy Administration of Yi-Shu-Si River Basin, Xuzhou 221009, China;
2. Yi-Shu-Si River Basin Administrator Bureau (information center), Xuzhou 221009, China)

In order to improve the effectiveness and scientificalness of the flood control decision, flood Control Consultation System of the Yi-Shu-Si River Basin is constructed on the basis of the existing related application system and a variety of structured and unstructured information. It integrates the existing related system effectively, structures the relevant business components, and develops various functional modules in the way of web, for the current flood control consultation in flood season. It achieves the convenient application of information, data and application resources sharing and service, collects and prepares materials such as the basic situation of the relevant flood, detailed engineering information, etc, to provide support for flood control decisions and ensure the flood control decisions to be scientific, timely, efficient.

river basin; flood control consultation; flood control decision; consultation system; resource sharing; construction apply

TP391；TV697

A

1674-9405(2015)02-0063-05

2015-01-12

张凤翔（1981－），男，江苏邳州人，高级工程师，主要从事防汛抗洪、水利管理等工作。