池州防汛抗旱智慧决策系统设计

常仁凯 董军安 何 雯 常大海 徐海伟 梁 云

（1.中水三立数据技术股份有限公司 合肥 230000 2.池州市城市防洪管理处 池州 247100）

1 概述

池州市位于安徽西南部，长江下游南岸，山地、丘陵和平原相间，属青弋江和水阳江及沿江诸河、鄱阳湖环湖区2 个三级水资源分区，水资源丰富，且气候多变，防汛抗旱压力较大。在缺少信息化系统时，防汛抗旱工作繁琐，不能及时掌握各工作人员在岗信息和雨、水情变化情况，指令下达需层层传递，信息时效性差。因此，为解决池州市防汛抗旱弊端，根据池州市实际情况，结合水利信息化发展现状，设计池州防汛抗旱智慧决策系统，更好地为池州防汛抗旱工作服务。

2 设计思路

池州防汛抗旱智慧决策系统主要是为生成科学的调度决策提供服务，系统通过对水情信息、雨情信息、工情信息等信息的采集、分析、处理，结合城市现有防洪工程和防洪设施基本情况，利用水动力学模型、调度模型演算，对汛情进行预报，生成最优的调度方案，供决策者选择。此外，系统对各类信息进行展示，该系统利用三维全景技术、GIS技术结合水动力模型进行三维淹没分析展示，并实现二维、三维地图切换。

3 总体设计

池州防汛抗旱决策系统是以实现库区防护工程远程监控、运行管理、监测预警、指挥调度、综合决策、应急响应的规范化、科学化、精细化、智能化为目标，从避免重复建设、促进资源整合共享、强化业务协同的角度以及未来信息化发展趋势，构建该系统建设总体框架，由六个层面以及两大保障体系组成。

数据采集层：通过监测设备采集监测数据，利用前置交换采集平台采集相关部门的数据。

数据传输层：负责信息传输，通过专网、公网，利用传输技术，实现数据信息安全稳定传输。

数据汇集层：通过数据汇集平台，开展数据清洗、信息审核及数据整编等工作。

数据资源层：为业务应用提供公共数据的访问服务以及提供数据中潜在的有价值信息的服务。

应用支撑层：是连接数据中心与业务应用的桥梁，为业务应用功能的实现提供技术支撑。

应用层：建立池州防汛抗旱智慧决策系统，为池州防汛抗旱工作相关的各级工作人员服务。

4 系统功能设计

4.1 防汛抗旱调度一张图

防汛抗旱调度一张图利用GIS 技术在地图上展示防洪抗旱工程分布信息、基础信息和在线监测信息。防汛抗旱一张图是对防洪工程的可视化展示，在GIS 图上一方面可以展示防洪抗旱工程的位置分布、关键参数等静态信息，另一方面通过和各在线监测设备的互联互通，实现对实时监测设备监测数据的查看，同时系统基于在线监测设备的数据监测，及时发现异常数据，并进行预警。

4.2 防汛调度

防汛调度通过建立调度模型，结合获取的实时数据以及洪水预报结果，智能生成调度方案，供指挥者选择，并对方案的执行情况进行追踪。系统可支持生成四种类型的方案，其中应急处置方案是指已有相关预案的防汛调度，可以直接启用相关预案；防汛排涝主要针对泵站或涵闸的调度方案；引水调度是针对具体河流水质替换的方案；应急抢险主要针对重大险情时的处置措施。

4.3 防汛大屏

对于例如防汛调度等关键数据，相关人员可以通过防汛大屏更加直观地了解。防汛大屏主要展示预报、水位、降雨、水质、调度、视频监控等信息。洪水预报主要展示清溪河和平天湖未来一段时间在特定条件下的水位预测变化过程，为调度决策提供依据；水位过程线主要展示关键站点，如池口、清溪河等的水位变化过程，操作人员可以选择最近24h、最近3d 和最近7d 的数据；预警信息主要展示各水位站点、雨量站点等超出警戒值时的推送信息；水质信息主要展示当前清溪河各主要站点的浊度变化情况，为引水调度提供依据；调度信息主要展示前一天的排涝站开机台时和累计排水量数据；视频监控展示关键点位的实时视频监控画面。

4.4 调度决策表

调度决策表主要展示与防汛抗旱决策相关的监测信息，包括雨情信息、水情信息及工情信息。以表格的形式展示实时和历史监测信息。为让决策者了解实时信息，充分掌握防汛抗旱基础资料，为防汛抗旱的调度决策服务，系统提供信息查询、特定条件筛选导出等功能。

4.5 汛情预报

汛情预报是对区域内未来一段时间的汛情进行预测预报，系统结合水库、河道、堤防、拦河建筑物等的基本特性，按水动力学基本原理构建洪水预报模型，通过多种方式对未来一段时间的洪水过程、洪峰水位、洪峰流量等进行预报，并对洪水进行预警。

4.6 灾情评估

为确定干旱或洪水对区域的影响，设置灾情评估模块进行综合评估。该系统的灾情评估分为旱情评估和洪水灾情评估，旱情评估通过墒情等监测数据对旱情等级进行综合评估，洪水灾情评估主要用于评估洪水对区域内工业、农业、林业等造成的损失。

5 系统功能实现

5.1 信息采集系统

建立信息采集系统，对水位、视频、工情等监测信息进行采集，为池州防汛抗旱智慧决策系统提供多源数据，并利用前置交换采集平台与其他已建系统进行数据采集、共享。该系统设计时，充分考虑防洪工程和防洪设施的基本情况，在橡胶坝工程、泵站工程、水闸工程、沟口涵闸工程、堤防、水位测站等处布设监控系统，从而获取坝前、坝后、水闸、涵闸及涉水建筑物处的视频、水位、工情等信息。此外，为执法巡查人员配备单兵执法巡查记录仪，采集执法巡查的音频和视频信息。

5.2 计算机网络系统

计算机网络系统负责信息传输，通过公网、专网，利用光纤、GPRS、4G、卫星、短波等传输技术，实现数据信息安全稳定传输。该系统建立业务内网和业务外网两种计算机网络系统。业务内网由核心层、汇聚层及接入层构成，其中池州市城防处为核心层，其下辖的城区排灌所、杏花村站、观湖圩站、赵圩站、城区河道所、清溪河站、南湖站、平天湖站、下清溪闸、平天湖三站、平天湖2#水位站、平天湖二站、池口站、下清溪闸管理所等14 处节点为汇聚层；4 座涵闸、清溪河引水工程管理所、平天湖1#水位监测站等均为接入层。业务外网由核心层和接入层构成，其中池州市城防处为核心层，其下辖的城区排灌所、城区河道所、下清溪闸管理所等3 处节点为接入层。

5.3 数据资源管理平台

数据资源管理平台由数据汇集和数据资源两部分组成，其主要作用是开发包括建库管理、数据输入、数据查询输出、数据维护管理、代码维护、数据库安全管理、数据库备份恢复、数据库外部接口等数据库管理功能，为业务应用提供公共数据的访问服务，以及提供数据中潜在的有价值信息的服务。数据分为基础数据（河道类、堤防类、泵站类、湖泊类、水闸类、拦河坝类、水文站类、防汛仓库类等基本属性）、公用数据（空间基础地理信息、社会经济数据、视频图像数据、通用办公数据、水情数据、水质数据、工情数据、预警信息、气象数据）、专业数据（工程维护数据、工程防洪数据、政策法规数据、应急响应数据、防汛物资数据、水资源分布信息、水政巡查管理信息、案件管理信息），利用数据平台技术实现数据的整合与共享；充分运用数据挖掘技术、数据关联分析技术实现多维数据的整合利用，实现查询和分类统计等功能，为应用系统的数据抓取提供合理有效的数据资源。

5.4 应用支撑平台

应用支撑平台是池州防汛抗旱智慧决策系统的重要基础，其作用是承担着汇聚与管理资源，支撑应用，保障系统规范、开放，进而保障系统长期可持续运行的任务。该系统的应用支撑平台采用松耦合、易扩展的设计思路，使平台本身具有很强的可扩展性，从而适应于项目的建设。池州防汛抗旱智慧决策系统以基于SOA 面向服务的体系架构建设应用支撑平台，采用了通用的Web 服务和XML 标准，在应用整合中，每个应用系统向其他应用系统提供了服务的接口，供其他系统进行调用，从而达到系统互联的目的。Web 服务和SOA 面向服务提供了成熟完善、标准化的体系架构，从而使整合更加完善。

6 结论

池州防汛抗旱智慧决策系统的建立，进一步提高了池州信息化建设水平，水情、雨情、工情的监测更加准确，监测信息传递、险情预警、汛情预报等更加及时有效。解决了系统建成之前信息掌握不及时、不准确的弊端，简化了工作流程，增加了历史信息的掌握，为智慧决策提供了支撑。

池州防汛抗旱智慧决策系统的建立，使防汛抗旱调度体系进一步完善。系统不仅设定了相应的调度预案的管理，还可根据实时雨水情信息、工况信息等进行综合判断，生成优化调度方案，使调度体系更加优化。此外，系统还具有灾情评估的功能，对出现的灾情区域范围、损失大小进行评定，科学指导救灾工作。

目前，池州防汛抗旱智慧决策系统虽然较好解决了防汛抗旱的相关问题，但还存在一定的瑕疵，如防汛物资的管理不够完善，防汛物资的调度规则和使用规则不够优化，缺乏抢险救灾队伍的救灾决策管理等内容，需要在以后系统升级中不断完善■