水利工程标准化运行管理平台的设计与实现

沈文忠，张泽锋，吕 斌

（杭州定川信息技术有限公司，浙江 杭州 310020）

1 问题的提出

信息化建设是水利工程标准化管理的重要组成部分，是标准能否真正落地的关键所在。作为水利工程管理单位从事水利工程日常运行管理的平台，将水利工程管理手册中的管理事项搬到平台上，实现管理工作任务化、管理事项流程化、流程处置闭环化和管理记录电子化的“四化”要求，精细化和标准化管理水平，保障水利工程安全、规范、专业运行，为水利工程管理者提供全方位的支撑，确保水利工程安全运行，并有效提高管理效率[1]。

水利工程标准化运行管理平台主要包括综合地图、监测监控、工程检查、维修养护、应急管理、运行管理、台账管理等主要功能模块，平台同时配套手机端软件进行巡查养护等操作。

2 系统总体设计

2.1 系统建设目标

水利工程管理安全化是目的，标准化是途径，信息化是手段，水利工程的标准化管理需要信息化落地。本平台依托信息化技术，转变水利工程日常管理模式，做到视频可控、巡查留痕、工程上图、数据入库，实现水利工程运行全过程管理，提升水利工程专业化、精细化和标准化管理水平，保障水利工程安全、规范、专业运行。将标准固化为程序，让管理人员被动去习惯标准，从而“让标准成为习惯”变为可行。

2.2 系统总体架构

本系统包括5个主要层次，自上而下依次为：应用层，即系统具体的功能应用；应用支撑层，即应用层的支撑功能；数据层，即数据资源等内容；硬件网络层，即系统运行的配套硬件和网络环境；采集层，即水雨情、水质等各类数据的采集系统。

（1）应用层：系统为水利工程管理单位的管理人员提供了Web端的水利工程标准化运行管理平台和移动端的巡查管护平台。

（2）应用支撑层：通过统一的总线服务实现包括用户认证、消息服务、流程引擎等应用组件进行有效的整合和管理，对下汇集数据资源，对上支撑应用服务。

（3）数据层：负责对系统数据的管理，实现数据的分类、组织、编码、存储、维护等。主要包括数据库系统、文件系统以及各种应用数据库。

（4）硬件网络层：提供平台运行的相关硬件网络设施。

（5）采集层：包括工情、水雨情、安全监测、流量、水质、视频和移动巡查等各类数据。

另外还需要数据安全：包括基于MD5的数字签名认证、验证码和防火墙等和标准体系：包括水利工程标准化相关管理规程、技术要求[2]等。

2.3 系统功能设计

本平台主要包括综合地图、监测监控、工程检查、维修养护、调度运行、应急管理、台账管理等功能模块，基本涵盖水利工程管理的各个方面。

（1）综合地图：在地图上叠加各类工程以及工程相关监控监测设施的分布，提供详细信息的查询展示；实现工程巡查轨迹的在线回放。

（2）监测监控：实现对各类工程的工情、视频、水雨情、安全监测、消毒过滤反冲（农村供水工程特有的）等信息的实时数据接入和查询统计分析。可以根据用户管理的工程类型配置具体的监测内容，比如潮位仅涉及海塘工程，过滤和消毒仅涉及农村供水工程。

（3）工程检查：实现对各类工程日常巡查、汛前检查、年度检查、特别检查、临时检查等各类安全检查[3-5]进行管理，对周期性的检查工作系统设置自动提醒功能，同时提供对巡查检查工作的任务下达功能。各工程的各类巡查检查工作在移动巡查管护端（Android）进行巡查记录上报，当存在隐患时，系统会根据设置好的隐患处理流程自动逐级上报处理。平台上能够对检查记录进行分类统计，同时提供巡查的轨迹在线查看功能。

（4）维修养护：实现对各类工程的日常维修养护、年度维修养护、维修养护计划、维修养护资金（资金筹措、资金落实）的管理[6-8]。维修养护工作的具体落实在移动巡查管护端进行维养记录的上报。维修养护计划的审批和维修养护资金的筹措落实情况均能在系统上实现管理。

（5）调度运行：实现对各类工程的调度运行的管理。因各类工程的调度运行事项和处理流程存在差异，系统采用工程类型绑定调度运行事项的方式进行灵活配置。如大中型水库的调度运行包括调度令下达、操作票下达及执行反馈等流程，操作票执行包括首次预警、开闸前检查、下游预警反馈、高配电操作、再次预警、开闸后检查等步骤。各类工程的调度运行均配合移动端进行操作[9-10]。

（6）应急管理：实现各类工程应急预案、历史险情处置情况查询，对防汛物资进行出入库的在线管理[11-12]。

（7）台账管理：实现对各类工程纸质档案借阅、记录等的管理；提供各类工程的工程检查、维修养护和调度运行等各个事项的电子台账统计功能。

2.4 系统工作流程

平台主要包括工程检查、维修养护和调度运行3大业务流程。在日常运行管理过程汇总发现问题上报后，进入待办事项（问题处理）；工程检查和调度运行产生的问题通过手机端APP采集信息提交到平台，平台根据流程自动生成待办事项（其中APP数据采集根据不同工程类型有所区分，对于大中型工程管理单位管理人员素质较高的实际，要求也适当提高，如闸泵巡查与操作中实现操作员与观察员的步步确认，要求记录、输入更多的运行参数；而在小型工程中，尽量减化巡查员、维养人员的操作，仅以轨迹、照片和语音实现数据采集），流程自动流转到下一环节进行处理，处理方式包括持续观察（持续跟踪）、立即修理、专项维修、建议年度维修（年度计划）和隐患上报（请求上级协助）等。维修养护处理方式主要包括加强检查、责令整改和问题上报等方式。

系统主要业务流程：

（1）调度运行处理流程见图1。

图1 调度运行流程图

（2）工程检查问题处理流程见图2。

图2 工程检查问题处理流程图

（3）维修养护专项处理流程见图3。

图3 维修养护流程图

3 关键技术研究

3.1 事项流程流转与控制的实现

平台实现事项操作流程化的关键是让每个管理事项的操作流程在平台中体现，按手册的流程进行流转，也就是通过计算机软件实现流程的流转与控制，将原先手册传递信息变成在网络中传输信息流。通过流程控制，可以规范整个事项处理流程，并记录整个流转过程，实现台账的自动生成，让整个过程在平台上留下痕迹，让管理者从繁琐的台账记录和整理中解放出来。

流程流转与控制的要素有：

（1）流程路径。流转路径可以根据实际管理手册中规定的需求自行设定，每一个路径只能包括一个开始节点和结束节点，但可以定义多个处理节点。设置好流转路径后就等同于设定事项的处理流程，用户只能按流转路径在处理流程中执行各个环节的操作。

（2）用户角色。用户是使用流程的主体，每个流程节点对应一个或多个用户角色，每个用户都处在特定流程的特定节点中，用户登录界面后，系统会自动显示所处的流程和环节。

（3）权限。每个用户都有特定的权限，在流程的每个环节中只能做特定的工作。如有的用户可以录入资料，有的用户只能进行审批操作，有的用户则可以推动流程执行下一环节。流程中已经完成的环节将被控制为只读，否则流程控制将失去意义。

（4）信息流。用户输入的信息在整个流程中不断向后流转，之前输入的信息对后续的环节产生影响，后续环节中很多信息是根据之前环节输入的信息产生的。

本平台通过以下方法实现事项流程的流转与控制。

（1）对路径的工作流模式进行流转与控制。流程设计器为每个节点路径提供串行、分支/合并2种基本模式，通过设置Gateway节点属性实现。通过节点的工作流模式保证流程按规定的流程方向流转。其中串行模式控制事项任务是依照次序顺序执行，没有分支选择，循环等路由功能。而分支/合并模式是对工作流流程中的任务执行条件进行限定，在执行过程中，根据条件判断执行路径。Gateway节点属性类型包括：①并行分支：解析所有必需类型连线上的条件是否都满足，如果满足，则执行并行分支节点的所有后续节点。②多选分支：解析满足条件的分支连线，如果条件为真，则执行这些连线上的后续节点。③互斥分支：根据优先级，解析出第一个满足条件的连线，然后执行该连线的后续节点，其它分支上的节点不再执行。④并行合并：当所有必需连线上的条件都满足时候，才能执行并行合并节点的后续节点。⑤选择合并：根据连线上的条件定义，解析条件，如果满足，则选择合并节点之后的节点可以被执行；此时，其它前驱分支节点可以继续执行，但不再实例化互斥合并节点。⑥互斥合并：根据优先级解析第一个满足条件的连线，如果有，互斥合并节点的后续节点可以被执行，其它前驱分支节点不能再执行。

（2）流程节点的用户权限控制。每个节点在每个事项流程中的对应角色用户都不相同，为让流程流转的时候能自动识别其下一环节的目标用户或角色，流程设计组件为路径中每一段线路（即节点与节点间的连线）提供了“接收者类型”属性，和“条件表达式”的设置。如：可以控制当前节点的下一个节点的接收方是当前用户的上司、同事、下属或流程发起人。或者通过条件表达式控制当前流程事项中问题等级达到何种级别才流转给指定的用户。

3.2 事项流程可配置化实现

由于水利工程管理的复杂性和差异性，很难形成固定的、通用性的事项处理流程，不同水利工程管理单位的机构设置不同，导致在事项处理流程中各个工作流程是不同的，所以在系统设计时将流程设计为可配置的。用户可以根据实际需要配置每个事项处理的流程，需要几个环节，以及每个环节需要哪个用户处理。

为了达到事项流程的高度可配置的目的，平台引用SlickFlow流程引擎，提供基于HTML5技术，纯Javascript /JsPlumb 脚本实现SVG的B/S架构的设计器，图形元素参考BPMN定义，采用XML存储流程定义，这种存储格式更加适合用户和商务人员理解业务过程定义。流程定义文件默认采用数据库存储方式存储，同时可以通过导出功能将流程定义描述进行XML、PNG格式的导出，提高流程的复用性。

用户通过流程设计器创建流程时，自动为流程创建一个流程编码，作为流程的唯一标识，同时包括流程的名称、描述、版本标识、使用状态等附加属性，其中版本标识用于标识该流程目前的版本号，有了版本标识将允许同一个流程不同版本同时存在，很好地解决不同流程版本管理的问题。流程设计过程中提供了开始、结束、任务、决策、会签、子流程等可视化控件，方便用户拖拉图标完成节点配置。每个任务代表一个节点，每个节点中可以通过绑定该管理单位下所有的角色或用户完成与用户权限信息的关联，当流程驱动到该环节时，将自动筛选拥有该事项处理权限的用户，并推送一条待办信息给处理用户。用户通过待办事项完成审批，系统就将审批流程转到下一级审批环节。

同时系统记录了整个审批处理的流转过程，当流程结束时，流程将事项处理结果推送给流程发起人，发起人可查看所有节点的审批意见。这样就让每件事项的处置流程形成闭环，让事情得到切实解决，从而形成流程处置的闭环化。

3.3 业务与流程交互实现

流程在流转中很多时候需要调用外部事件来满足某些业务需求，通过提供Actions节点实现事件接口关联。流程组件中每个节点均可以绑定外部事件，包括开始和结束节点。

例如在隐患处理过程中，若将隐患的处理方式定为日常维修，在流程处理过程中可以下达隐患处理的日常维修任务。在隐患处理过程中和任务下达实质上是2个独立的事项，没有非常紧密的关系，只是部分信息的传递，但是通过业务和流程的交互可以简化操作。隐患处理流程结束后，可以在维修养护任务模块中继续对日常维修任务进行管理。

4 平台的初步实现

本平台选择Windows 7操作系统支持下的Microsoft Visual Studio C#.NET 2012和SQL Server 2010数据库进行软件代码编写。目前已经完成系统设计的各项功能。

（1）流程定制：事项流程处理的第一步是为各个岗位事项处理定制流程规则，用户可以通过流程设计器提供的节点组件，自行定义流程的流转节点，包括节点的接收对象以及串行、分支、合并、条件、子流程、循环、会签和加签等流程模式规则。

（2）事项流程办理：当流程流转到具体节点时，将自动发送一个待办事项消息给指定用户，并将流程活动状态移动到当前节点实例，用户通过该页面完成流程事项的处理。

（3）事项流程查看：用户通过工作模块，查看包括当前需要待办流程信息和发起的流程信息，每个流程实例可以通过流程信息功能，查看当前流程的整个流转情况，包括各环节的处理意见，当前活动节点等信息。

（4）巡查监控：用户通过巡查监控功能，实时查看工程巡查中的实时状态，包括每个部位检查的结果，检查时间、异常情况等都能同步显示。真正实现了App与平台的互联互通。

5 结 语

浙江省水利工程标准化运行管理平台以实现“四化”为设计开发主旨思想，实现台账信息和实时信息的全面管理，为水利工程的正常运行和水管单位的日常管理提供服务。平台成功应用于22个水行政主管部门和水利工程管理单位，并根据产品的应用效果在2016年申请了“水利工程标准化运行管理平台软件”的著作权，是产品应用价值的体现，并且能促进产品的进一步推广应用。本平台的部署应用，推动水利工程运行管理标准的落地，确保水利工程的安全、提高水利工程管理的效率、最大化发挥水利工程效益。