基于水库标准化管理的信息平台研究与建设

戴春祥 朱承明 段科萍

摘 要：为更好地推动工程管理标准化建设，实现水利现代化发展目标，大溪水库以强化水库安全管理为重点，不断完善水库信息化功能体系，着力构建现代化的水库智能管理信息系统，建立了大坝安全监测系统、水情测报系统、洪水预报系统和“智慧大溪”信息系统。涵盖安全监测、水雨情信息、洪水预报、工程监控、运行调度、工程管理、水政管理、水文信息、科技档案及办公自动化等水库管理业务，改变了传统的水库管理模式，提高了水库工程管理现代化水平，初步实现了水库管理的信息化和标准化。

关键词：水库工程 信息化 智能水库 信息管理平台 调度系统 巡检系统 系统研究

溧阳市大溪水库（以下简称大溪水库）位于溧阳市西南部低丘陵山区，工程于1958年兴建，后经三次较大规模续建，2009年进行除险加固改造，是一座以防洪、灌溉、供水为主，结合水生态保护的大（Ⅱ）型水库。水库总库容11280万m3，设计水位15.48m（青岛基面，下同），校核水位15.98m，防洪面积200km2，设计灌溉面积50km2，城镇年供水2000万m3。工程设有主坝一座，全长475.0m，副坝一座，全长210.0m，为均质土坝。主坝溢洪闸1座，共3孔，闸孔总净宽3×2.5m，设计最大泄洪流量120m3/s，配弧形钢闸门3扇，采用3台400kN固定卷扬式启闭机，另有灌溉涵洞3座。

大溪水库致力于工程管理的规范化、制度化、科学化，积极探索工程管理标准化、精细化、信息化、现代化，建立了较为规范、系统的工程管理体系。近年来，大溪水库利用工程除险加固、管理考核等机遇，以强化水库安全管理为重点，以水库信息化建设为突破，着力构建现代化的水库智能管理信息系统，建立了大坝安全监测系统、水情测报系统、洪水预报系统和“智慧大溪”信息系统。涵盖安全监测、水雨情信息、洪水预报、工程监控、运行调度、工程管理、水政管理、水文信息、科技档案及办公自动化等水库管理业务。另外，通过GPS、GIS、RS“3S”技术，为水库日常管理提供移动巡查、网上办公、在线监测、水文监测、考核评价等功能，改变了传统的水库管理模式，提高了大溪水库工程管理、水文信息、防汛决策等管理任务和现代化水平，初步实现了水库管理的标准化和智能化。2017年11月，大溪水库高分通过国家级水利工程管理单位考核验收。

1.项目研究背景

水利是经济社会可持续发展、生态文明建设的基础和保障。由于我国水资源在时间和空间分布上极不均衡，水库作为国民经济的重要基础设施，肩负着防汛减灾、水资源管理以及改善水环境等重任，在区域防洪、兴利、供水、灌溉等方面发挥的作用十分重要。孙振刚等根据2013年全国第一次水库普查数据统计分析表明我国已拥有10万m3及以上水库大坝9.8万余座。虽然近10年来我国进行了大规模的病险水库除险加固，但是由于水库管理工作是一项复杂的系统工程，面广点多，内容复杂，水库的大坝安全运用仍是水库管理的重点。新时期，水利行业以推进大坝在线监测、水雨情预报、洪水预报模型等信息化手段，强化水库安全管理，提高了水库行业整体安全管理水平。針对水库管理面临着从传统水利向现代水利、可持续发展水利方向转变的迫切需要。葛从兵等以实现水库科学调度为研究重点，探讨了水库信息化的可行性和信息化的内容;冯爱斌分析了黄壁庄水库的信息化建设成果提出了水库应用系统建设的重点、组织管理和发展方向;陈喜从水库工程信息化系统构建出发，再对信息化技术在水库工程的具体运用进行了研究;张力分析了水库信息化建设中的一些问题，并针对问题提出了一些加强水库工程信息化建设的措施;孔祥芹基于互联网的发展，对水库工程管理信息化建设提出了一些建设性的意见。由这些研究可见水库管理单位亟需通过水利信息化建设，改变传统的工程管理模式，从而实现水库信息化、自动化，继而实现智能化，为此，推进水库信息管理系统平台研究与应用非常必要。

2.信息系统总体结构

大溪水库信息化经过多年的建设与发展，取得了明显成效，2014年初步建成了包括：大坝安全监测系统、水情测报系统、洪水预报系统等3项业务信息系统。2017年，通过对水库日常管理任务的梳理，结合水库标准化建设，又开发了服务水库综合业务的“智慧大溪”信息系统。同时，对原有3个系统进行了整合与优化，使大溪水库形成了目前以大坝安全监测系统、水情测报系统、洪水预报系统、“智慧大溪”信息系统等4个核心业务系统为主要架构的信息系统。该系统涵盖了水库安全监测、水雨情信息、洪水预报、工程监控、运行调度、工程管理、水政管理、水文信息、科技档案及办公自动化等业务应用。尤其是针对水库日常业务管理研发的大“智慧大溪”信息管理系统，对其他水库工程管理信息化建设具有很好的借鉴价值。大溪水库信息系统结构图如图1所示。

3.信息系统设计

3.1 综合信息系统结构

大溪水库研发的“智慧大溪”信息系统整合现有的大坝安全监测数据、水雨情实时数据、溢洪闸闸门启闭数据、移动巡检实时数据、水库设施定位和水库基本特征等数据，通过综合信息数据汇总实时展示水库各业务开展情况和成果，为工程管理人员快捷、高效、准确的作出决策与判断，提供实时的科学依据，从而全面提高了水库日常管理的效率与水平。“智慧大溪”信息系统包括：综合展示、移动巡查系统、信息化管理和后台管理四个子系统。“智慧大溪”信息系统结构所图2所示。

3.2 综合信息系统功能

“智慧大溪”信息系统主要包括：综合展示系统、移动巡查系统、信息化管理系统和后台管理等四个子系统。

3.2.1 综合展示子系统

“智慧大溪”综合展示子系统主要包括：气象信息、水雨情数据、巡查监控、设备管理和工程概况5个功能模块。该系统融合大溪水库水雨情实时数据、水库闸门开闭实时数据、移动巡查监控、水库设施定位和水库基本特征数据，通过各类输出终端以及移动终端，实时展示水库各业务开展情况，集中展示大溪水库工程管理以及信息化建设成效。“智慧大溪”系统功能如图3所示。

3.2.2移动巡查子系统

移动巡查系统主要包括：工程巡查、水行政巡查、应急巡查和巡查查询4个功能模块。为运行人员提供移动巡查手段，实时记录巡查轨迹和巡查记录，并可以上传大溪水库信息化管理后台系统，包括执法巡查、涉水建设项目管理等。为日常巡查管理和水库管理层监督考核提供科学的管理数据。移动巡查系统功能结构所图4所示。

3.2.3信息化管理子系统

信息化管理子系统主要包括：水雨情、工程管理、视频监控、工程调度、安全管理、档案管理、水生态保护、白蚁防治和学习题库9个功能模块。该子系统是“智慧大溪”系统的核心，功能业务模块紧扣水库标准化建设内容设置。该子系统提供的业务模块满足现有各类水库信息化管理需求，基本覆盖了大溪水库的日常管理和考核评价等工作。信息化管理子系统功能结构所图5所示。

3.2.4后台管理子系统

大后台管理子系统主要包括：任务下达、通知公告、用戶管理、部门管理和权限管理等5个功能模块。主要服务于管理人员，提供了后台数据库数据的维护，提供包括增删、查改等功能，移动巡查任务下派、通知公告、用户管理、部门管理和权限管理等功能。移动巡查系统功能结构所图3所示。后台管理子系统功能结构所图6所示。

3.3 移动巡查APP系统结构

大溪水库移动巡查APP系统主要包括：巡查任务、水行政巡查、工程巡查、历史任务和通知公告等5个功能模块。该巡查系统提供基于GIS地图的相关操作工具，管理人员能及时准确的发现问题，快速制定问题解决措施，并且能够提升库区的设备设施的管理维护能力。移动巡查系统功能结构所图7所示。

3.4 移动巡查APP统功能

巡查任务模块主要包括：巡查任务下载、制定巡查计划、巡查内容的上报和水行政巡查等4个功能。巡查任务模块功能结构所图8所示。

巡查任务下载：巡查人员可从服务器上下载巡查计划，也可自行制定计划，按照日常巡查计划到指定区域巡查，无论有无发现违法行为，都要点击巡查签到（每个巡查点签到一次，要上传一次照片），系统提示签到成功，系统自动标注人员位置和签到时间。巡查任务下达：巡查人员可在线获取后台服务制定的巡查计划，并根据计划中设定好的路线进行巡查。制定巡查计划：巡查人员可自行创建巡查计划，并执行创建好的巡查计划，在巡查计划执行中，巡查人员可手动打点，填写巡查内容，巡查内容包含巡查记录、照片、视频。巡查内容上报：巡查人员可以将完成的巡查计划及巡查的内容和文件一起上报到服务器。

水行政巡查主要包括：水行政巡查包含水陆巡查和陆路巡查，水行政巡查主要针对库区及周边陆地上发生的一些突发事件和违法行为进行记录和上报，当巡查人员在巡查过程中，发现违法行为后，进行拍照取证，填写相应内容后，上报到后台服务器。

工程巡查主要包括：日常巡查、年度巡查、特别巡查，工程巡查主要针对库区内的设备设施定期进行检查，当巡查人员在巡查过程中，发现问题后，进行拍照取证，填写相应内容后，上报到后台服务器。

历史任务主要包括：提供用户可以查询每次上传的巡查数据，按顺序排列，查看某次巡查信息

通知公告主要包括：通知公告模块提供用户可以获取后台管理者发布的公告信息。

4.系统数据库开发

数据库是应用系统的信息支撑平台，用于存储和管理各专业应用系统所需的数据，为业务应用系统提供信息支持服务。目前，大溪水库已经建立了实时数据库。数据库硬件采用一主一备的高可用性数据中心架构，并配置高性能品牌机架服务器/高密度品牌服务器、大容量高性能存储和光纤交换系统。部署安全防火墙，加强安全和数据访问管理。部署数据连续性保护设备，保障数据在主备用系统中的一致性，实现数据连续性保护。数据中心的各类数据库，为各个应用系统提供数据，实现不同的应用系统统一数据源，实现数据共享。各个数据库实现统一开发平台、统一传输模式、统一维护管理，实现水库等各类信息的统一存储。

5.系统的应用评价

“智慧大溪”信息平台的建设完成了多个平台系统的集成，汇集了监控系统数据库、水雨情数据库的实时数据，使之可以通过系统前端界面以图表的形式进行展示;系统对部分具有较强内在关联的业务，系统通过统计分析报表的形式进行呈现，完全替代了传统的人工统计方式，并将各工程信息、测绘单位提供的地籍图等数据资料叠加到地图中展示，结合GIS平台的操作特性（放大、缩小、漫游、图层控制、量距等）查看方式更为直观和灵活，同时，实现了了水政执法的远程监管新模式，提高了水库管理工作效率。

6.结论

大溪水库按照水库标准化管理的要求，结合工程管理现代化建设方向，在现有分散系统的基础上，进行资源整合，研究开发“智慧大溪”综合信息系统，对水库工程各个信息化分系统的重要数据进行采集、存储、分析、管理，实行一个平台综合信息的发布、查询，同时，运用移动互联网技术开展水库移动巡查，提高了巡查效率，加强了过程管理，确保水利工程能够安全运行。该信息系借助信息化管理手段，通过先进的信息技术强化标准化过程控制、流程管理，规范了管理行为、提高了水库管理工作成效，促进工程管理标准化落地生根，在全省水库工程管理信息化建设具有示范借鉴作用。

参考文献：

[1]溧阳市大溪水库管理处.溧阳市大溪水库技术细则[R].溧阳：溧阳市大溪水库管理处，2016：1-7.

[2]溧阳市大溪水库管理处.溧阳市大溪水库管理现代化规划（2011-2020）[R].溧阳：溧阳市大溪水库管理处，2016：1-20.

[3]孙振刚，张岚，段中德，等.我国水库工程数量及分布[J].中国水利，2013（7）：10-11.

[4]葛从兵，陈剑，等.水库信息化探讨[J].水利建设与管理，2006（4）：54-56.

[5]冯爱斌.水库信息化管理探讨[J].河北水利，2015（1）：47.

[6]陈喜.水库工程管理信息化建设探讨[J].电子技术与软件工程，2016（2）：224.

[7]张力.水库工程管理信息化建设探讨[J].探索科学，2016（6）：144.

[8]孔祥芹. 水库工程管理工作信息化建设探讨[J].科学与财富，2017（3）：233.

[9]溧阳市大溪水库管理处.溧阳市大溪水库信息管理系统软件需求规格说明书[R].溧阳：溧阳市大溪水库管理处，2017：1-18.