计算机网络系统在桃山水库监测控制工程中的应用

高广峰，王宇航

（黑龙江省桃山水库管理处，黑龙江七台河 154600）

桃山水库位于黑龙江省七台河市内，第一期工程于1990年8月末竣工，是一座以防洪、城市供水为主，兼顾灌溉、养鱼等大型综合性水利枢纽工程。桃山水库自动监测控制运用中心计算机网络主要包括：水库控制中心站（水库管理处）的计算机局域网规划、设备配置、网络布线和局域网络互联。该系统是一项集大坝安全监测系统、闸门自动控制系统、水情自动测报系统、城市供水管理、农业供水自动化管理及计算机管理、决策支持为一体的综合性系统。根据工作流程和信息传输的需要，利用现代计算机通信技术，建成连接各个监控子系统和上级主管部门的计算机网络，提高了各种信息的传输速度和质量，增加了信息量，监视突发事件，增加决策的科技含量，提高部门间的协作与工作效率。通过计算机网络实时收集雨、水情、工情、灾情信息，进行分类处理并存储到相关数据库内，以便查询;建成Web server形式的信息服务器，用以信息发布;有效地组织各类信息为领导决策调度提供服务。

1 系统设计原则

系统总体设计原则：统一规划、分步实施、数据集中、应用集成。

1）系统通过建立行业数据规范和标准，利用中心图形与属性一体化的数据库系统，共享基础信息，提高信息的可维护性和可用性，加快信息的查询、处理;将属性数据与地图空间数据建立关联，统一处理、维护，轻点鼠标即可获得详细的属性信息或直观的地图信息。

2）在系统中建立一套完善的综合数据库，对水利设施及监测点基础空间数据库、各级水利单位基础资料数据库、水利监测基础数据库、行业专家知识库、字典库等进行海量数据的存储，通过数据挖掘有效各种水利信息，为各级领导提供决策支持功能。

3）在系统中应用WEBGIS技术实现综合统计信息的集成和可视化，将不同种类信息叠加在同一地图上，多角度的发掘水利信息;采用专题地图形式直观显示不同类型水利信息，可以方便快捷地查询各地水环境状况及其它综合信息。

4）应用地理信息Web发布技术实现环保信息的远程发布，应用专门信息门户实现各种基础数据向政务信息网及社会公众网的Web发布，极大地扩展了信息的传播范围、效率和系统应用。

5）使用最新信息技术，可以扩充实现统一身份和资源管理、统一认证、统一内容管理、个性化界面和内容定制，使用符合开放标准的数据库系统及GIS系统并采用数据仓库等技术思想;支持TCP/IP等互联网络协议;采用B/S3层的结构模式。

2 任务和功能

2.1 主要任务

1）收集处理水情遥测数据。接收雨量、水位、流量等信息，对各类信息进行分类处理，转换成标准水文数据，存入数据库，提供洪水预报，供水量计算和网上用户信息检索使用。

2）收集处理大坝安全自动监测系统遥测数据。接收坝基、坝体渗流压力、溢洪道堰基渗流压力、渗流量等信息，对各类信息进行分类处理，转换成标准水文数据，存入数据库，绘图制表并评估工程安全状况。

3）收集处理发送水库输水洞闸门和溢洪道闸门的闸门启闭控制信息。

4）收集处理城市及农业供水遥测数据，接收闸位、水位、累计流量等信息，对各类信息进行分类处理，转换成标准水文数据，存入数据库，提供供水量计算和供水量、供水时间、水费查询使用。

2.2 具备功能

2.2.1 硬件资源共享

网络上工作站资源可以实现互访和共享，外设（如打印机等）可以共享。

2.2.2 软件资源共享

工作站可以查询服务器上的数据资源。

2.2.3 信息交换

工作站之间可以信息交流。

3 网络结构

在桃山水库中心站（水库管理处）组建交换式快速以太网，即采用100BASE-FX和100BASE-TX标准组网。

3.1 网络体系结构

计算机网络体系结构是指通讯系统的整体设计，为网络、软件、协议、存取控制和拓扑提供标准。根据国际标准化组织（ISO）提供的开放系统网络体系结构的参考模型，分析组网的具体情况，协议选择为：高层协议：采用 IPX/SPX，TCP/IP协议，低层协议：采用 Ethernet 802.3u、DDN、X.25、PPP协议。

3.2 网络拓扑结构

拓扑结构反映了网络设备之间的连接形式。在网络规划中，采用星形总线网络拓扑结构。

1）控制中心局域网将通过有线通信线路同上级水情中心、市防办、市政府、水文局等单位通信;在控制中心设ADSL宽带网接入或ISDN专线（根据当地通信环境而定）供远程用户访问;同Internet连接，充分利用Interent提供的信息资源;对内则用于企业内部事务处理、信息交换、信息共享、信息获取以及网上通信、网上讨论等。

2）在控制中心（水库管理处）建设主要以收集水库及流域面积内所有水情、工情信息为主要任务的小型计算机网络，能够实现水情、工情系统的遥测、遥控;并实现网上数据传输、信息查询等功能。物理上由服务器、路由器、工作站，通过交换机形成星型结构共同构成。

图1 控制中心站网络拓扑图

4 网络硬件设备

网络硬件设备是实现网络上信息传输的基本组成单元，网络硬件的配置是网络系统建设的重要环节。网络设备包括组建网络的网线、网卡、接口、接头、网络软件、路由器、交换机、网络测试工具等;计算机包括网络服务器、微机工作站、笔记本电脑;电源设备（UPS），考虑设备的负荷及负荷特点（如服务器、交换机应昼夜供电等），选用2kVA在线式延时6h的UPS和500VA后备式UPS。

5 网络软件

网络软件包括网络浏览器（Browser）、WWW服务器软件（Web Sever）、电子邮件软件、FTP服务软件、应用数据库管理系统、接口管理软件、网络操作系统、防病毒和木马软件。

6 结论

综合信息管理与决策支持系统采用分布式综合数据库技术，对各类专业数据（水库水情、水质、工情、防洪安全、水资源综合利用等方面的信息）集中管理，整合创建水库数据中心（综合数据库），建立信息门户、供水管理、水库洪水预报与预警、水库水质预报与预警、水库优化调度及会商决策等专业子系统。以管理科学、运筹学、控制论和行为科学方法论为指导，以计算机技术、仿真技术和信息技术为手段，为决策者提供决策所需要的数据和信息，同时可生成多种方案并进行比选，为准确的决策提供有力的技术支持，实现对水库的优化调度和科学管理。随着该系统的应用，桃山水库工程管理现代化、自动化、科学化程度将提升到一个新的水平。

[1]李晓初，赵双权，张作勇.引嫩扩建骨干一期工程灌区信息化水情自动监测系统综述[J].黑龙江水利科技，2006，34（4）：99-100.