老挝国家水资源信息数据中心示范建设项目中心站设计与实现

雷昌友 陈卫 高明 王志飞

摘 要：本文对中心站建设项目概况进行了简要描述，阐述了中心站总体设计思路，着重介绍了数据应用系统的组成和各子系统功能及模块，总结了老挝部署实施过程中的难点问题，项目实施使老挝水文信息化建设走上新的台阶。研究可供其它水文监测系统中心站建设借鉴与参考。

关键词：老挝数据中心;总体结构;水文实时监控;水文信息展示;数据应用系统;功能设计

中图法分类号：TV213                                            文献标志码：A

1  项目概况

澜沧江—湄公河水资源合作项目于2016年获中国财政部、外交部立项批复。其中，老挝国家水资源信息数据中心示范建设项目（简称“老挝数据中心项目”）由长江水利委员会水文局（简称“长江委水文局”）独立承担完成。中心站建设是项目主要内容之一，包括完成老挝数据中心站机房、会商室、计算机网络系统、数据库系统和应用软件平台的设计与实施。针对老挝数据中心项目中心站现状及存在的问题，长江委水文局实地调研查勘老挝现状并结合老挝自然资源环境部、水资源司、气象水文司多方需求，科学编制了实施方案，数据中心中心站最终在老挝气象水文司建成实现。

2  总体结构设计

中心站是老挝国家水资源信息数据中心示范建设项目信息接收、处理、发布和应用的核心，可将自动监测站采集的水位、雨量、流量等信息进行汇集、处理、入库和展示。

中心站机房和会商室设在老挝气象水文司，中心站由计算机网络系统（含硬件与软件）、数据应用系统、数据库系统和视频会商系统组成。中心站总体结构如图1所示。

2.1   数据应用系统

数据应用系统主要完成以下工作：对系统各监测站的水雨情和流量信息进行实时接收、处理并写入实时数据库;对实时数据库的数据进行分析计算及处理后写入水资源数据库;水资源数据库的数据管理与维护工作，提供人工数据录入接口;支持以图表的方式查询实时和历史水资源相关信息。

2.2  计算机网络系统

计算机网络系统为系统的数据接收、处理、分析计算和查询等数据应用提供硬软件平台。计算机网络采用万兆以太网技术，按功能区划分为内网和外网。内网以万兆以太网交换机作为核心交换机，接入层交换机使用千兆线路与核心交换机相连;外网接入配置核心汇聚路由器和防火墙，防火墙作为数据中心边界接入和隔离，提供用户安全接入、抗攻击、入侵检测、防病毒、高性能VPN、带宽管理等综合安全保障。为保障网络的稳定性，内、外网均采用双网冗余结构设计[1]。

2.3  数据库系统

数据库系统是中心站数据存储核心，为确保数据存储的可靠性，将2台服务器组成的一个双机热备集群作为数据库系统的存储介质。

根据数据存储的需求，数据库系统划分为实时数据库和水资源数据库。实时数据库存储实时监测的水雨情和工况等信息，为监测数据接收处理系统提供数据存储服务;水资源数据库存储经过分析、整理、计算后的水雨情信息，为水资源信息展示查询平台提供数据支撑，并留有地下水、水质等其它水资源数据库开发接口。

2.4  视频会商系统

视频会商系统为水资源管理提供会商与展示服务，会商系统由大屏显示系统、会议发言系统、会议扩音系统、集中控制系统和信号处理系统组成。大屏显示系统由46寸3×4拼接LCD显示单元、多屏处理器、大屏控制软件等部分构成，能逼真地还原DVD、视频会议、有线电视、摄像机和计算机的视频信号，可在多种画面之间切换，为重大会议的讨论、重要决策提供直观方便的服务，快速直观地为会议提供所需材料;会议发言系统包括数字会议控制主机和会议话筒，会议话筒以“手拉手”方式连接到会议控制主机;会议扩音系统根据会议室的面积及会议特点，配置功率放大器及音箱;集中控制系统通过触摸屏控制面板、计算机或掌上遥控器对各种独立的设备和系统进行方便、灵活的集中控制;信号处理系统通过矩阵、切换器、分配器等设备将各种信号源的输入和输出进行组合分配，达到信号合理传输的功能。

3  数据应用系统功能设计与实现

3.1  数据应用系统的组成

老挝水资源信息数据中心站数据应用系统由监测数据接收处理系统、数据分析计算及处理系统、数据管理与维护系统和水资源信息展示查询平台系统组成[2]（如图2所示）。

3.2 数据应用系统信息处理流程

老挝水资源信息数据中心站核心部分是数据库系统，所有环节均与数据库系统衔接，监测数据接收处理系统将接收到的实时水位、雨量、流量等数据写入实时数据库，数據分析计算及处理系统将实时数据库中的数据进行分析计算处理后写入水资源数据库，水资源信息展示查询平台系统从水资源数据库中提取数据并发布，数据管理与维护系统对水资源数据库中的数据进行维护管理，同时提供人工数据录入接口，信息处理流程见图3。

3.3  应用系统软件功能

3.3.2  监测数据接收处理系统功能

（1）数据接收与处理。能实时、定时和批量接收遥测站的水雨情数据，进行合理性判别和处理后自动写入实时数据库中。

（2）远地监控。能远地监控野外监测站点的工作状况。

（3）状态告警。根据设定的告警雨量、水位值，可实现自动告警功能。

（4）数据检索。可用图表的形式检索实时数据库中存储的水雨情数据。

3.3.3  數据分析计算及处理系统功能

（1）数据的分析处理。能对接收到的实时数据进行分析、整理、计算，排除不合理的数据，将合理的数据写入水资源数据库。

（2）数据拦截及报警功能。根据用户设定参数分析数据的正确性，对错误的数据进行拦截并通过声音和事件报警方式提示用户。

数据管理与维护系统功能

（1）数据修订。可对水资源数据库中的数据进行增、删、改。

（2）人工数据录入。针对现有的人工数据格式，提供批量导入接口。

3.3.4  水资源信息展示查询平台系统功能

（1）提供基于Web形式的数据查询界面。

（2）数据查询。可以使用不同类型的图表进行实时、历史数据查询和各种统计信息查询。

（3）实时监测。可实时监测水雨情信息。

4  实施难点

4.1  落地不易

在老挝国家水资源信息数据中心建设的设计阶段，项目组就与老挝自然资源环境部、水资源司、气象水文司多方沟通协调，充分吸收老挝方的意见和建议，尽量满足老挝方的需求。由于项目启动初期与水资源司沟通、协调较多，初步落实中心机房和会商室设于老挝水资源司办公楼，因项目建设主要以水文信息采集为主，希望中心站能调整到气象水文司。在时任长江水利委员会主任魏山忠的高位推动和老挝自然资源与环境部宋玛部长亲自介入下，最终确认了中心机房和会商室设在老挝气象水文司，水情数据通过网络传输到水资源司。至此，中心机房和会商室的设立位置及用房面积几经波折终得以确认。

4.2  光纤通信进程缓慢

老挝自然资源环境部到水文司的内网光纤通信连通进程缓慢导致安装调试组实施进程滞后。2017年12月27日，长江委水文局设备安装调试组抵达万象，开展中心站硬件设备及配套软件和万象示范水文站（Ban Akat）水资源自动监测设备安装调试，并对水资源自动采集系统进行联调。因天气原因老挝光纤接入厂商未能按计划施工，影响了整个系统软件的安装调试进度，安装调试组十分焦急。经过多次沟通协调，老方相关技术人员积极配合，从光纤接入到网络调试规划，逐一探讨落实，最终实现了老挝自然资源环境部与气象水文司、水资源司之间网络的互联互通，并在三方之间实现了信息共享。

4.3  运行维护管理力度不足

中心站的正常运行是老挝国家水资源信息数据中心数据正常收集的保障，数据正常收集才能为防汛抗旱和水资源管理提供坚实的基础。为确保系统数据的正常收集，运行维护管理是必不可少的工作。老挝自动监测站点线长面广，整个系统运行维护管理工作由老挝气象水文司单独承担，存在时效性低下、人力资源不足和维护成本偏高等问题。

5  结语

水文监测信息是水旱防御、水资源管理及水利工程重要的基础支撑，老挝数据中心实施后系统运行情况良好，取得了很大成效。目前51个水资源自动监测站数据汇集到老挝气象水文司中心站，中心站数据应用软件均已投入正常运行，在老挝防汛抗旱和水资源管理方面发挥着重要作用。

老挝数据中心采用先进的设计理念和信息技术，特别是利用物联网、中国北斗卫星通信技术与气象水文相结合的预警预报模型，建成了51个水资源自动监测站自动采集与传输系统，实现了信息自动采集传输和互联互通，提升了老挝水雨情监测预报预警能力和水平，为老挝防洪抗旱减灾、水资源综合利用提供了决策支持与技术保障。将中国成熟的水文自动测报系统标准化建设整体输出到老挝，提升了老挝水文监测自动化能力，为其他澜湄国家在水资源领域的友好交流与长效合作提供了示范作用。

参考文献：

[1]唐航，谭华. 长江委政务外网数据中心灾备建设技术实践[J].人民长江，2020，51（S1）：252-257.

[2]徐健，李国忠，徐坚等. 智慧水利信息平台设计与实现——以福建省沙县智慧水利信息平台为例 [J]. 人民长江，2021，52（1）：230-234.

Design and implementation of Laos National Water Information Central Station

Lei Changyou Chen wei Gao ming Wang Zhifei

（Bureau of Hydrology，Changjiang Water Resources Commission，Wuhan ，430010，China）

Abstract：This paper briefly describes the general situation of the central station construction project of Laos national water resources information data center demonstration project，This paper expounds the overall design idea of the central station，The composition of the data application system and the functions and modules of each subsystem are mainly introduced，Summarize the difficult problems in the process of deployment and implementation in Laos，The implementation of the project has brought the hydrological information construction in Laos to a new stage，This paper can be used for reference in the construction of other hydrological monitoring system center station.

Key words：Laos data center;overall structure;real time hydrological monitoring ;hydrological information display ;data application system ;functional design

3914500338206