漳泽水库综合信息平台研究

2015-12-16任建营

水利建设与管理 2015年1期

任建营

(山西省漳泽水库管理局，山西长治 046021)

1 引言

漳泽水库管理局自20世纪九十年代始，已先后投资建设了水库流域雨水情遥测系统、洪水预报调度系统、大坝渗流安全监测系统、防汛会商决策系统、视频监控等应用系统以及办公局域网和门户网站等系统。由于应用软件系统在不同时期由不同公司建设，导致各个系统只能独立运行，无法实现数据共享，形成信息孤岛，各数据库之间缺乏信息共享机制与手段，既没有发挥最大效益，也无法实现统一管理与维护。许多数据库为解决特定研究或业务应用而建，服务目标单一，相关文档不全，给后续扩展和改造增加了困难，更难以被其他系统调用和共享。

因此，整合现有信息资源，达到信息共享，统一规划建设水库业务应用平台，全面提升水库管理及应急处理的支撑与服务能力势在必行。

2 平台建设目标

实现现有专业应用系统的整合及开发工作，淘汰现有的C/S应用系统，采用先进的J2EE架构，实现B/S结构应用系统的开发。建设水库综合数据平台，实现安全运行、防洪调度、监控系统、办公自动化四大系统功能。

3 平台框架结构

3.1 功能架构

水库信息化建设涉及到信息采集、传输、存储、管理、应用等，其关键在于实现各种采集数据的整合、规范数据库结构和以采集信息为基础的业务应用，为水库管理单位、上级领导及公众信息服务。系统的总体框架包括信息采集与工程监控体系、资源共享服务体系、综合业务应用体系、网络及服务器等软件硬件设施、技术标准及建设与运行管理规程。总体框架图见图1。

3.2 网络结构

系统网络结构如图2所示。

图1 系统总体框架

图2 系统网络结构

3.3 数据整合

3.3.1 水雨情自动测报系统数据流程

漳泽水库雨情遥测站通信采用GPRS通讯方式。数据流程如下:

由RTU采集水雨情数据→水雨情监测工作站→水库水雨情监测中心站的水雨情数据库服务器。

3.3.2 大坝安全监测系统数据流程

大坝安全监测站将渗流压力、渗流量、变形等信息通过MCU传至水库大坝监测工作站，再传至水库大坝监测中心站大坝安全数据库服务器，水库监测中心站经过统计分析，得到大坝安全分析结论数据。

3.3.3 洪水预报数据流程

水雨情信息采集系统→数据库及数据库管理系统→洪水预报系统→洪水调度系统→数据库及数据库管理系统。

3.3.4 视频数据流程

视频数据传到水库监测中心视频服务器中保存。在水库监测中心建立网站，通过WEB方式向外发布视频信息，用户通过授权浏览水库视频信息。

4 系统功能实现

4.1 水库管理综合数据库

按照国家水利部数据库建设的标准和规范，将水雨情测报、大坝安全监测、视频及会商、洪水预报调度等水利自动化系统统一数据汇集、存储，有机集成于一个网络平台中。同时采用面向服务的架构设计思想，基于数据中心技术及空间数据引擎(SDE)技术实现水利空间数据和非空间数据在关系型数据库中的统一存储与管理。数据格式多样，包括矢量、栅格、影像等空间数据和图片、图表、文档等非空间数据，通过空间数据引擎、GIS中间件等技术实现各类数据的统一管理与访问。

水库工程信息包括:水库工程概况、特性参数、设计标准及洪水调度方式与规则、流域自然地理、水文气象特性，水库下游防护点防洪能力、堤防工况及其保护区社会经济情况。

水雨情数据库建立标准:《水雨情数据库表结构与标识符》(SL 323—2011)。

将水库的水雨情数据实时写入该数据库，同时数据库需建立查询及维护(输入、修改、删除等)功能。

洪水预报调度数据库建立标准:《水文情报预报规范》、《水雨情数据库表结构与标识符》、《水情信息编码》。

水库中心站大坝安全监测数据库建立标准:《大坝安全监测数据库表结构与标志符》。实时大坝安全监测信息应存入相应的表中。

4.2 大坝安全监测系统

基于统一平台、资源共享的理念，大坝安全监测自动化系统将库水位、渗流压力、渗流量、水平位移/竖向位移等信息传至水库大坝监测中心站。水库监测中心站将上述信息经过统计分析，得到大坝安全分析结论数据，全面提升水库安全管理与服务能力。

利用大坝安全监测系统自动监测数据、人工观测数据和巡视检查记录等，依据水库大坝安全评价导则及专家经验，采用合理的数学模型和评判准则，建立大坝安全分析评价模型，实时综合分析大坝安全运行性态，评定大坝安全类别，对大坝隐患实时进行预警，为水库工程的安全运行和汛限水位动态控制提供辅助决策。

4.3 防洪调度管理系统

4.3.1 雨情信息

实时雨量数据通过现有设备进行采集，通过综合数据库平台开放数据接口统一保存。实时雨量/日雨量/历史雨情数据显示:以电子地图配合表格形式显示当前各站点降水量信息和地图分布情况，可点击查询各站点信息，实现按时段查询。

4.3.2 水情信息

a.水情信息的采集，采用仿Excel样式，使数据的录入、修改、查询、操作更加简便，展示更加直观。

b.实现水库实时水情、河道实时水情显示及分析，水库蓄水量、出入库流量、库水位变化、水位库容分析，河道水位流量过程线、多站水位对比、多站流量对比、河道断面水位图绘制等功能。

4.3.3 工情信息

工情管理是将水利工程设施综合进行管理，包括水库大坝、溢洪道、泄水洞等，可以对这些水利设施进行查询，浏览该水利设施的位置、详细信息，同时可以对这些水利设施进行建模或360°全景图制作，在三维地图上展示，可以直观地了解该水利设施的构造情况。

4.3.4 洪水预报

4.3.4.1 自动洪水预报

当降雨发生时，根据实时遥测的水文数据，预报一定时期内入库洪水总量、洪峰、峰现时间、入库洪水过程等，结果自动存入数据库，不做任何人工修改，其预见期范围内的结果作为预报方案优劣的考核依据。

预报结果可查看实测流量与预报流量的对比曲线，以及相应的洪量、洪峰流量、洪峰时间、洪水频率等详细信息的对比。

4.3.4.2 人工干预洪水预报

根据实测的雨量和降雨预报估计未来的入库洪水。未来时期降雨估计，可以用模型预报，也可据气象卫星云图或使用者的经验判断。

4.3.4.3 洪峰流量频率曲线

根据历年洪峰频率，利用皮尔逊Ⅲ型曲线生成洪峰流量频率曲线。以洪水频率作为洪水的判别条件:洪水频率与洪峰流量、洪水总量等洪水要素密切相关，同时洪水频率的大小决定了优化调度模型的选择。

4.3.4.4 参数修正

模型参数的估计，依赖于水文资料。一般水文资料系列越长，供参考的信息就越多，估计出的参数就越能反映流域实际情况。许多水库流域，在系统软件启动时能用于模型参数率定的水文资料系列很短，或根本就没有水文资料。模型参数修正模块，就是在系统软件运行过程中，随着水文资料的累积，可以不断修正模型参数，使得系统软件应用时间越长，越能反映流域实际情况，使用效果越好。

4.3.4.5 历史洪水模拟

用当前使用的预报模型和模型参数，对历史上洪水特点与当前洪水相近的洪水进行模拟，分析当前模型模拟历史洪水的效果，进而评估当前模型预报未来将发生洪水的可能效果和误差情况，为决策者和洪水调度提供更多的参考信息。

4.3.5 洪水调度

4.3.5.1 洪水调度

根据不同的需要，在软件中设计了几种适合不同情形的调度模型，针对不同的模型可以任意调整控制条件，获得不同的调度方案，为调度决策时的系统仿真提供了强有力的工具。

4.3.5.2 典型洪水调度

本功能所采用的洪水过程为频率洪水(如图3中所指百年一遇洪水等)和模拟洪水，频率洪水包括了5年一遇、10年一遇、20年一遇、50年一遇、100年一遇，200年一遇、300年一遇、1000年一遇、2000年一遇和模拟10种频率洪水，可用于水库防洪运行计划的制作和水库规划设计计算。