黄龙滩水库调度会商系统设计与实现

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(1.中国水利水电科学研究院，北京　100038；2.北京中水科水电科技开发有限公司，北京　100038；3.湖北省黄龙滩水电厂，湖北 十堰　432005)

水库调度是一种控制与运用水库的技术管理方法，需要运用水库的调蓄能力，按照来水、蓄水实况和水文预报成果，有计划地对入库径流进行蓄泄。在保证工程安全的前提下，根据水库承担任务的主次，按照综合利用水资源的原则进行调度，正确处理好兴利用水与防洪安全之间的矛盾，最大限度地满足国民经济各部门的需要[1]。随着水利现代化程度的提高和水利信息化的发展，对防汛工作进行快速、实时、准确、自动、智能化处理，提高洪水预报调度的工作效率和准确性，是提升防汛管理能力的关键，也是防汛信息化所面临的重要课题。水库调度会商是一个群体决策的过程，包括防洪和兴利两个方面，通过调度模拟及信息的掌握和分析，有效地发挥群体智能，寻找最优的调度方案，是水库调度工作中最重要的工作环节[2]。水库调度会商系统利用现代网络、通信、多媒体等技术，将与水库调度相关的水情、雨情、工情、险情和灾情等信息以及当前调度形势、方案和决策问题, 经分类、加工、处理后，形象、直观、全面地呈现在会商现场，提供参与会商者做出进一步分析、决策的系统平台，是决策者能够快速做出正确、科学决策的有效工具[3]。

通过对黄龙滩水电厂水库调度会商工作进行需求分析，在现有水情水调自动化、气象卫星云图等系统的基础上，设计实现了黄龙滩水库调度会商系统，可快捷收集、编排各种水库调度业务相关信息和知识，直观呈现到会商现场，辅助水库调度决策。

1　系统研发的必要性

1.1　黄龙滩水库概况

黄龙滩水电厂位于鄂西北堵河下游，十堰市黄龙镇以上4km的峡谷口处，水库大坝控制流域面积11140km2，干流全长343km，占整个堵河流域面积的95%，坝址多年平均流量191m3/s。水库校核洪水位(P=0.2%)251.7m以下总库容为11.7亿m3，设计洪水位248.2m，正常蓄水位247.0m，死水位222.0m，属于季调节水库。工程于1976年底完建竣工，是一个以发电为主，同时具有供水、航运、发展渔业等综合效益的大型水利枢纽，主要建筑物有拦河坝、溢洪道、引水系统、地面厂房、开关站、升船机和供水系统等。

1.2　系统研发的必要性

黄龙滩水电厂为国家电网公司湖北省电力公司直属的大型水力发电企业，现有装机51万kW。1980年6月因水库流域发生50年一遇的洪水，主厂房被淹，造成了巨大的经济损失[4]。电厂对水库调度工作十分重视，现已经建成了水情水调自动化、机组及闸门监控、工业电视监控、气象卫星云图等业务系统，可用于与水库运行有关的信息监视、预报、调度和管理。但各系统独立运行，提供的信息资料相对比较分散，难以满足水库调度会商对相关信息“全精快”、动态集成展示的实际需求，很有必要在现有水库调度业务系统的基础上设计开发一套水库调度会商系统，用以快捷收集、整理、编排、展示和管理会商资料，并支持会商决策处理，满足黄龙滩水库调度会商工作的实际需求。

2　系统总体设计

2.1　系统研发主要目标

为了节省投资，避免重复建设，系统设计与开发应依托黄龙滩电厂现有水库调度相关业务系统，紧密围绕水库调度会商工作的实际需求，建立会商的软件及硬件环境，开发快捷收集、编排和直观展示与水库调度、运行管理有关的各类气象、水情、工情、预报成果、调度方案等功能，以便于会商人员迅速、全面掌握流域水雨情实况及其水库调度计算分析成果，为水库调度会商决策提供依据，并对会商资料和决策方案形成记录，以便于存档和有效管理。

2.2　系统研发总体要求

依据黄龙滩电厂对水库调度会商系统的需求分析，针对系统研发提出总体要求如下：

a.在不影响现有业务系统的前提下，充分利用现有系统的成果，在数据接口上与本系统无缝集成，尽量不重复开发、采购，将建设成本控制到最低。

b.系统应具有一定的先进性、稳定性、可靠性和可扩充性，网络配置安全、合理，满足《电力监控系统安全防护规定》要求。

c.系统软件开发优先采用B/S架构,数据运算及存储都在服务器端进行，支持多用户操作使用。

d.系统界面清晰友好、操作简捷，雨、水情及工情的信息表达多样化，包括图形、报表和文本，可任意编排，力求会商演示时条理清晰，重点突出，一目了然。

3　系统网络部署

《电力监控系统安全防护规定》中明确要求发电企业内部基于计算机和网络技术的业务系统，应当划分为生产控制大区和管理信息大区。生产控制大区可以分为控制区(安全Ⅰ区)和非控制区(安全Ⅱ区)，管理信息大区内部在不影响生产控制大区安全的前提下，可以根据企业不同安全要求划分安全区。黄龙滩水电厂已经建成的机组及闸门监控系统部署在安全Ⅰ区；水情水调自动化系统主要部署在安全Ⅱ区，其中WEB服务器部署在Ⅲ区；气象卫星云图、厂MIS等系统部署在Ⅲ区。考虑到系统软件开发采用B/S架构，需要支持多用户操作使用，本次设计将水库调度会商系统也部署在Ⅲ区，并配置了会商专用工作站及LED大屏幕，系统整体网络结构如图1所示。

图1　黄龙滩水情水调自动化系统+会商系统网络结构

4　系统软件平台

系统的运行基于Windows平台,与现有水情水调自动化系统共用Web服务器，选择Internet/Intranet的B/S方式解决方案,便于多用户使用。主要系统软件及版本如下：

a.数据库管理软件：利用现有Web服务器所配备的数据库软件Microsoft SQL-SERVER。

b.网站发布软件：Internet Information Services(IIS)8.5。

前端开发语言采用ASP.NET C#，搭配JavaScript处理实时响应操作。网页设计需符合HTML/HTML5的网页设计规范，同时兼容市面上主流的浏览器，如IE、Firefox、Chrome等。后台系统支持软件开发采用IIS作为服务支撑，计划任务处理模块采用WCF服务寄宿于IIS或者Windows Service方式。

5　系统软件功能设计与实现

5.1　系统软件功能总体要求

该系统软件功能要求满足水调值班员针对某一会商议题进行材料收集、整理、编排，并在水调会商时进行演示汇报，总体要求如下：

a.具备用户控制及管理功能，只有授权用户才能登录。

b.具备建立会商模板的功能，会商资料及次序能够自定义配置。

c.具备顺序或交互显示相关会商资料的功能。

d.具备对会议信息和相关会商材料进行管理的功能。

e.具备会商服务日志及其查询管理功能。

5.2　用户控制方案

系统用户分三类，各类用户操作权限如下：

a.普通用户：只提供会商文件查询及演示功能菜单。

b.管理员：除了具备查询及演示功能以外，还具备会商文件编制、会商文件及模板管理、系统配置等功能。

c.超级管理员：比管理员多一个用户管理功能，在页面上可以添加、删除用户，修改用户密码和用户类别等功能。

5.3　系统主要功能架构及数据流程

系统数据源为黄龙滩电厂现有水情水调自动化、气象卫星云图、电厂MIS等系统，流域雨、水情、工情信息以及预报结果、调度方案、方案评估等都来自于这些业务系统。用户在筹备某一议题的会商时，首先运用会商素材收集功能将会商所需的基本资料存储到集成信息数据库，然后运用会商文件编制功能建立、编排该议题的会商文件，再保存到会商文件及模板数据库，供会商时汇报演示以及各级用户查询、管理。系统主要功能架构及数据流程如图2所示。

图2　系统主要功能架构及数据流程

5.4　会商素材收集功能

系统的素材收集功能主要依赖黄龙滩电厂现有的水库调度业务系统，其中有些输出界面即可为调度会商提供直观的展示素材，获取途径有2种方案：

a.修改现有系统的软件的源代码，针对显示界面增加保存功能，将界面图形直接(处于安全Ⅱ区的系统需通过物理隔离设备)保存到系统集成信息数据库。

b.利用屏幕拷贝或专业界面抓取软件集成开发专用工具，截取所需的界面图形，再保存到集成信息数据库。

为了确保不影响现有系统的正常运行，该设计选择方案2，即使现有系统软件没有源代码也可实施，还适用于网页中相关素材的获取。该功能开发集成了第三方工具snapshot,实现用鼠标拖动选择屏幕显示区域自动截图到粘贴板中，再读取最新加入粘贴板的图形数据存入集成信息数据库。

5.5　会商文件编制功能

会商文件编制功能主要由会商方案建立、会商文件编制、会商页面编辑及会商文件保存等操作功能组成。

a.会商方案建立：通过弹出窗口界面输入会商时间、会商地点、参加人员、会商议题及初步的会商纪要等，设计界面见图3，并且也可在会商过程中通过“增加”“编辑”“删除”功能进一步完善。

图3　会商方案建立窗口界面

b.会商文件编制：各类会商议题及其页面可作为模板保存在数据库中，会商文件编制时用户可通过加载相应类型的会商模板，界面上可显示会商概要及所有页面列表，页面配置的“上移”“下移”“增加”“删除”“编辑”等功能即可快捷建立并编制新的会商文件，设计界面见图4。

图4　会商文件制作界面

c.会商页面编辑：功能开发采用所见即所得富文本WEB编辑器UEditor开源插件，提供页面编辑工具栏，支持复制、粘贴功能，页面可插入图形、表格和文字，方便快捷排版、编辑，并可运用页面预览功能进行交互调整、修改，设计界面见图5。

d.会商文件保存：执行该功能时会弹出保存发布对话框，可输入发布时间、会商类型、发布单位、批准人、审核人、编制人等会商文件属性信息，将编制的会商文件保存发布到会商文件及模板数据库，供会商、查询、浏览、管理使用。

e.会商模板：水库调度会商分为常规会商与应急会商2大类，常规会商用于日常定期会商，包括日、周、旬、月、汛期等各时段确定调度计划；应急会商用于突发事件，如:流域突降大雨、水库或河道水位暴涨、河提塌方、河流突发污染、急需调整调度方案等。为方便会商文件编制工作，可预先利用会商文件编制功能建立各类议题的会商模板，会商文件编制时用户只需直接填充各页面新的汇报资料即可完成会商文件编制工作。

5.6　会商文件演示功能

用户通过加载所选议题的会商文件，采用会商演示工具栏，控制会商演示过程，类似于PPT的幻灯片播放，演示主要功能设计如下：

a.会商演示提供会商文件自动播放与手动播放功能，自动播放时各页面停留时间可以设置。

b.提供会商演示工具栏，配有前后翻页、播放及暂停、选择页面、全屏显示等功能,通过简单的键盘、鼠标操作对演示过程进行控制。

c.提供辅助演示小工具，画笔及清除功能，会商演示时可以在页面上进行勾画标注。

5.7　会商资料管理功能

每一次水调会商结束后，都需要对讨论、决策过程中产生的调度实施方案、会商纪要等重要成果资料进行整理和存档。为了对会商资料进行有效管理，系统设计功能如下：

a.管理员用户可对会商记录进行后期维护，提供编辑会商纪要及其存档的功能。

b.管理员用户可对所有的会商文件以及会商形成的档案记录进行管理和维护，提供增加、删除、修改、查询等功能。

c.普通用户可以选择会商议题、会商时间、发布时间、会商类型、发布单位、批准人、审核人、编制人等查询条件，对全部会商文件及其档案记录进行筛选查询。

6　结　语

黄龙滩水库调度会商系统依托现有水情水调自动化、气象卫星云图及厂MIS系统进行设计与开发，基于B/S架构，以较小的投资实现了会商素材收集、会商文件编制、会商文件演示、会商文件及其成果资料管理等功能，可将分散的各类气象、水情、工情、灾情等信息资源快捷收集、整理编排形成会商文件，用于水库调度会商时集中汇报演示，并可对会商文件及其会商成果形成档案记录，进行有效管理。系统在黄龙滩水电厂投入试运行以后，明显提高了水库调度会商工作效率，取得了较好的实际应用效果。期望用户在使用过程中建立水调会商制度，根据实际需求进一步提出改进建议。该系统的设计与开发为水电厂及水库管理部门建设水库调度会商系统提供了新的现实思路和技术手段。

[1]陈崇德,陈天鹰,刘明忠,等.漳河水库洪水调度会商制度的实践[J].水利建设与管理,2003(5):71-72,74.

[2]赵杰，汪妮，解建仓，等.防汛会商决策服务研究及应用[J].水利信息化，2011(5):31-36.

[3]周惠成，何斌，梁国华.防汛会商系统集成化管理研究及应用[J].水科学进展，2006(2):283-287.

[4]高亮.对黄龙滩电厂“水淹厂房”分析及处置的探讨[J].科技风，2014(8)：244-245.