尼尔基水库工情分中心设计与应用

聂麟童，田 巍，刘子博

（嫩江尼尔基水利水电有限责任公司，黑龙江齐齐哈尔161000）

尼尔基水库工情分中心是国家防汛抗旱指挥系统二期工程松辽委工情信息采集系统的组成部分，分中心工情信息包括工程运行状况、工程险情信息、防汛动态信息等。尼尔基水库配备险情移动采集站，实现与尼尔基水库工情分中心的信息传输；在工情分中心建设实时工情信息上报系统和业务应用系统,及时从水库收集工程工情和险情数据，统计、汇总并上报到松辽委防汛数据汇集平台，为防汛决策和指挥调度提供技术支撑。

1 总体设计

尼尔基工情分中心系统采用浏览器/服务器（B/S）体系结构，考虑到业务的复杂性和多样性，和以后程序的可靠性、可用性、可扩展性等方面，结合目前的主流技术，系统软件平台采用J2EE技术构架。开发模式基于MVC的Flex的框架应用。具体体现为：Flex+Blazeds+Spring+Hibernate的MVC框架。模型Model、视图View和控制Controller，MVC是3个单词的缩写。MVC模式的目的，就是实现Web系统的职能分工：Model层实现系统中的业务逻辑，通常可以用JavaBean即业务对象（BO）和services来实现；View层用于与用户的交互，使用flex来实现；Controller层是Model与View之间沟通的桥梁，通常使用控制层（sevlet或action），即业务代理接口来实现，它可以分派用户的请求，并选择恰当的视图以用于显示，同时它也可以解释用户的输入，并将它们映射为模型层可执行的操作。

采用应用框架进行设计开发，目前已经成为开发大型企业应用系统的第一选择。其特点为：屏蔽系统底层技术细节，提高开发效率；提高可靠性、扩展性以及性能；提供自动支持和管理组件的面向服务的结构框架；开发人员将精力集中在应用组件上，而不是底层服务上；将业务逻辑和系统服务分开。

该系统采用分层结构，各层内部对业务进行提炼，采用面向对象技术和设计模式完成对业务的封装，层与层之间通过接口进行调用，保证模块之间的低耦合和模块内部的高内聚。

2 信息流程

工情信息采集主要由工情分中心采集，通过实时工情上报系统上报。险情采集主要通过移动险情采集站，采集上报险情现场的图片、图像、地理坐标，工程位置及文字说明。遇重大险情，松辽委应急移动指挥平台在险情现场，通过水利卫星通信网将采集的险情现场视频、语音实时传至松辽委防办和水利部。流程图，见图1。

3 信息分类

工情信息按照实时工情数据库表结构及标识符标准，实时工情信息分为工程运行状况、工程险情信息和防汛动态信息三类。

图1 工情信息流程框图

3.1 工程运行状况信息类

尼尔基水库工程运行状况信息是水库运行状况。水库运行状况表用于记录大坝、泄水建筑物等的运行状况。主要内容包括：工程名称、采集时间、大坝安全等级、水位、水位状态、水位状态持续时间、库容、现有防洪库容、入库流量、出库流量等。

3.2 工程险情信息

水库工程险情信息，主要包括：

1）决口险情信息表用于描述堤坝发生决口时的特征、规模以及造成的灾害损失。主要内容包括：采集时间、决口宽度、决口处流速、决口流量、决口处内外水头差、地形、地质条件、影响范围、面积、人口等。

2）漫溢险情信息表用于描述堤坝发生的漫溢的特征、规模。主要内容包括：采集时间、漫溢长度、漫顶高度等。

3）管涌险情信息表用于描述管涌的险情特征，发生位置和险情规模。主要内容包括：采集时间、出口特征、管涌口直径、涌水流量、涌水水柱高、涌水混浊度、管涌数目、管涌群的面积等。

4）陷坑险情信息表用于描述陷坑的险情特征，发生位置和险情规模。主要内容包括：采集时间、陷坑部位、陷坑深度、陷坑面积等。

5）滑坡险情信息表用于描述滑坡的险情特征和险情规模。主要内容包括：采集时间、滑坡类型、滑坡位置、滑坡体挫高、滑坡长度、滑坡体积、滑坡面角度等。

6）裂缝险情信息表用于描述裂缝险情的特征，发生位置和险情规模。主要内容包括：采集时间、裂缝部位、裂缝类型、裂缝长度、裂缝宽度、裂缝深度、裂缝条数等。

7）崩岸险情信息表用于描述崩岸险情的特征，发生位置和险情规模。主要内容包括：采集时间、距堤防的距离、崩塌长度、崩塌宽度、崩塌体积等。

8）滑动险情信息表用于描述滑动险情的特征，发生位置、险情规模、以及滑动面处的地质情况等。主要内容包括：采集时间、滑动类型、滑动面角度、滑动位移、地形、地质条件等。

9）闸门损毁险情信息表用于描述闸门险情的特征信息。主要内容包括：采集时间、损毁状况、闸门损毁时的开启状态、过闸流量等。

10）渗水险情信息表用于描述渗水险情的特征，发生位置、规模等。主要内容包括：采集时间、渗水部位、渗水面积、渗水量等。

11）淘刷险情信息表用于描述淘刷险情的特征，发生位置、规模等。主要内容包括：采集时间、距堤（坝）顶距离、淘刷面积、淘刷深度、淘刷长度等。

12）溃坝险情信息表用于描述溃坝险情的特征、险情规模以及造成的损失等信息。主要内容包括：采集时间、溃口宽度、溃口深度、工程现状、溃坝库水位、溃坝时库容、溃口流量、地形、地质条件、影响范围、面积、人口等。

13）倾覆险情信息表用于描述倾覆险情的特征信息。主要内容包括：采集时间、倾覆方向、倾覆角度等。

14）坍塌险情信息表用于描述坍塌险情的特征、发生位置和险情规模。主要内容包括：采集时间、坍塌部位、坍塌长度、坍塌面积、坍塌体积等。

15）控导工程冲毁险情信息表用于描述控导工程冲毁险情的特征险情规模。主要内容包括：采集时间、冲毁体积、冲毁长度、冲毁深度。

3.3 防汛动态信息

防汛动态信息包括：

1）抢险动态信息表。用于描述某一险情的抢险投入和抢险进展情况。主要内容包括：采集时间、抢险开始时间、抢险方案、人员投入、动用设备、消耗物资、折合资金、进展情况及结果等。

2）防汛抗旱简报信息表。用于描述各级防办在防汛抗旱过程中的简报信息。主要内容包括：编号、标题、填报单位、采集时间、期号、正文、编辑人、签发人等。

3）防汛抗旱动态信息表。用于描述针对某一区域开展的防汛抗旱工作状态以及对该区域现有险情和抢险状态、进展的统计。主要内容包括：编号、填报单位、标题、工程调度情况、防守情况、人员转移情况、险情综述、灾情、折合资金等。

4 信息采集与上报方式

4.1 信息采集

工情分中心信息采集系统包括：基础工情数据库的建立和管理，水库防洪工程数据库的建立和维护更新，采用数据库复制技术，定期向松辽委报送防洪工程数据库的更新内容。

工情分中心能及时从工程单位收集工程险情和灾情数据，统计、汇总并上报松辽委防办；从松辽委获取水情信息和有关的预报成果；从气象部门获取天气和气象形势预报；能自动接收和处理水库的水情遥测数据，并将整理的成果上松辽委防办；能接收并执行上级防汛指挥部的调度命令；为松辽委防汛办及相关部门提供水情、工情查询等信息服务业务；水库防汛日常事务辅助管理：包括文档管理、防汛人员组织管理、防汛经费管理、决策实施和反馈管理等MIS功能。

实时工情信息上报系统采用B/S结构，具有数据录入、数据审核、数据报送、数据查询、数据管理、警示信息、上报情况分析和日志管理等功能。信息上报系统，见图2。

4.2 上报方式

工情信息采集方式主要涉及人工统计上报和现场采集上报2种方式。

1）人工统计上报，主要针对工程运行状况信息和动态信息，对需人工上报工情信息都有文件规定的办法，按照有关规定收集、整理有关数据上报。

2）现场采集上报，主要针对工程险情信息，直接前往工程出险现场，勘查险情，检查指导抢险工作，并直接采集工程险情状况及发展演变过程，收集工程设计、施工、维护、管理以及以往出险情况等相关背景资料等等。同时收集抢险工作进展情况。将上述内容直接报工情分中心。遇重大险情，经授权可将现场信息直接上报松辽委工情中心（防办）。

图2 实时工情信息上报系统结构示意图

5 险情移动采集站设计与应用

险情移动采集站是尼尔基工情分中心的重要子系统，系统采用基于安卓系统架构开发，结合JAVA作为后台开发的险情信息采集站APP。实现水库巡查、险情采集，实时上报等功能，负责对险情发生地的实时状况进行现场采集上报，为抢险救灾决策提供第一手资料。

险情移动采集站主要采集险情发生时的实时图像信息，险情发生时的实时图片信息及文字信息。文字信息主要包括：防洪工程的险情类别、出险时间、地点、位置、各种代表尺寸；工程险情综合情况的描述、险情原因分析、可能发生的险情预测、可能影响的范围；抢险方案、通信手段、抢险物资配备情况、抢险进展情况及效果等信息。由于险情的发生位置和频率的不确定性，险情移动采集站实际为实时移动险情信息的采集上报。采集现场为实际险情的发生地，信息接收地为尼尔基水库工情分中心或松辽委防办。

6 结语

工情信息采集系统是国家防汛抗旱指挥系统二期工程建设的重要组成部分。尼尔基水库工情信息，尤其是实时工情信息，是水库安全度汛、科学调度、工程抢险的重要信息资源，它以文字、图片、音视频等多媒体信息直观反映水库工程运行的实际状况，为上级部门防汛决策、指挥调度提供重要依据。尼尔基水库工情分中心的建设使水库防汛工作能力和工程管理水平得到进一步提升。