水库大坝防洪演练仿真模拟系统开发探讨

任廷鸿，胡六七，曾宪忠，薛新华

(1.贵州省松柏山水库管理处,贵州 贵阳 550025;2.四川大学水利水电学院，四川 成都 610065)

1 概述

水库大坝防洪应急演练，是各级人民政府、水行政管理部门、水库主管部门或业主、水库管理单位、应急指挥机构、专家组、抢险队伍，以及与突发事件影响区域的有关单位等，依据有关应急预案，模拟应对突发事件的活动[1- 6]。然而，任何预案都是事先制定的，应急预案制定得再好，也只能对可能发生的情况作预想和假设，而实际发生的情况可能与预想的情况千差万别，甚至完全出乎意料。因此，只有通过实战演练熟悉和完善预案，才能在时间紧、任务重、要求高的情况下，确保各项应急处置工作有序、有效地进行，才能使各级指挥员和应急工作人员熟知预案的要求、处置步骤和方法，切实提高战斗力。水库大坝防洪演练目前存在实地演练成本高昂、实地演练徒具形式以及参与人员不够全面等问题。非常有必要通过计算机技术构建突发事件虚拟场景，在对各类安全应急事件进行模拟和仿真的基础上，提供各类人员角色进行网络化协同应急处置模拟演练的产品平台。各类参与人员借助本平台能够身临其境的感受应急事件的发生和协同处置的全过程，从而达到检验预案、锻炼队伍、磨砺机制的目的。目前国内开展了很多仿真模拟方面的研究工作[7- 16]，但水库大坝防洪演练仿真方面还是空白。本文主要对水库大坝防洪应急演练仿真模拟平台的主要系统框架以及主要特点等进行了初步探讨，为类似工程提供参考和借鉴。

2 系统架构

2.1 仿真系统内容

本水库大坝防洪应急演练仿真系统主要包括学习、练习、考核等内容。

(1)学习——面向不了解业务的新用户，提供学习业务、学习处置的服务。

(2)练习——面向已完成初步学习的成长中用户，提供对学习内容反复演练至熟悉的服务。

(3)考核——面向已熟悉业务的准业务合格用户，提供自我业务检验、评判、改进的服务。

(4)管理——面向演练培训管理部门用户，提供对平台、对参训参演用户学习内容、学习过程、学习成绩的系统性管理服务。

水库大坝防洪演练仿真系统的整体架构分为三层，如图1所示。系统架构分为数据层、平台层和应用层。

图1 系统架构图

2.2 仿真系统架构

(1)数据层

主要实现系统中各种数据的存储和管理，主要数据库包括：场景库、脚本库、预案库、地图库、图像库、视频库、音频库、历史处置资料库，以及系统运行的基本配置库、用户数据库等。

(2)平台层

平台层主要实现平台软件的支撑功能，对数据和业务进行后台管理、处理，包括软件支撑环境、引擎、服务和业务组件等。

系统各项功能全部构建在平台层之上，主要包括：导调功能模块、指挥功能模块、执行功能模块和评估功能模块，以及各种业主功能组件、Web服务、消息服务、报表服务、工作流引擎、图像引擎、音频引擎、GIS服务、三维引擎、用户管理、数据访问、安全管理、权限管理和搜索服务等。

(3)应用层

应用层主要是面向用户的各应用程序，如：中心管理平台、Web客户端应用、移动客户端应用等。

主要功能包括：仿真演练、学习培训和系统管理。主要模块包括：场景、演练脚本和演练流程的管理，角色管理、培训管理、考核管理、评分系统管理等。现对主要模块举例说明如下：

首先对防洪应急演练仿真系统进行登录，系统登录界面见图2，主要分为普通用户和后台管理员两种登录类型。系统采用用户名、密码、验证码登录，普通用户登录进入前端应用首页，后台管理员登录进入后台管理知识库管理。

图2 系统登录界面

接下来是前端应用部分，前端系统主架构主要包括系统名称、首页、学习管理、应急演练以及个人中心等5部分。学习管理包括学习计划、复习计划的新增、修改、删除、查询等；应急演练又分为过程管理、角色演练以及考核评价管理等，见图3所示。

图3 仿真系统应急演练组成界面

后台管理主架构主要由系统名称、教学管理、应急演练管理、系统管理以及个人中心等5部分组成。其中教学管理包括知识库管理、课程管理、试卷管理、培训管理等4部分。其中，知识库管理界面见图4所示。

图4 知识库管理界面

后台演练配置中，可以对演练专题内容进行查询，设置了不同的演练角色，如救援类、指挥类、观摩类等，并不同角色设置不同演练权限。另外，还可以对演练资源、流程、场景、任务等进行配置。

3 系统主要特点

本水库大坝防洪演练仿真系统主要基于B/S(Browser/Server)模式进行开发，相对于C/S(Client/Server)架构，B/S在安装部署、升级维护、设备带宽、软件学习推广成本等方面都有无可比拟的优势。B/S管理软件的用户在客户机上无需安装任何软件，使用浏览器即可访问系统。系统让企业扩张不再需要额外投入更多信息化的资金，让系统培训和后期推广都变得非常容易，管理模式变得可复制。此外，本水库大坝防洪演练仿真系统主要有以下几个方面比较突出的特点。

(1)培训演练一体化。既可以进行基础课程的培训，又可以进行演练。

(2)全三维虚拟仿真。可真实模拟实战，提高用户实战体验。

(3)多角色网络互动。多人联机互动，增加演练的趣味性和挑战性，大大的提高受训者的兴趣。

(4)演练形式多样化。多种形式的演练，贴近真实演练，广泛的适应性。

(5)演练场景可定制。演练的场景定制功能，可适应场景变化的需求，及时更新。

(6)演练事件可扩展。演练事件模拟可扩展相应的计算方法以及事件效果。

(7)演练效果可评估。提供对受训用户的监管功能，及时跟踪演练，以便个人或演练战术的评估、存档，总结经验，以提高演练水平。

4 结语

本文主要介绍了水库大坝防洪演练仿真系统的主要功能和模块，该系统主要包括学习、防洪演练仿真、演练考核和演练管理等主要功能，可以与水库大坝防洪预案和实地演练相辅相成，从而提高水库大坝防洪应急处置实战能力，为类似工程提供参考和借鉴。