江西省水库工程运行管理信息系统应用研究

杨 敏

（江西省水利规划设计研究院有限公司，江西 南昌 330029）

1 引言

江西是水利大省，根据江西省第一次水利普查公报数据显示，我省共有水库10 819 座，水库数量全国排名第二，水电站3 692 座，水闸11 321 座，堤防总长度为13 028 km，泵站19 572 座，其余的农村供水工程、塘坝窖池等小型工程几十万座。这些水利工程为调控水资源时空分布、优化水资源配置、防洪减灾、保护水生态、保障经济社会可持续发展等方面发挥了巨大的综合效益[1]。如何规范、系统、高效地对水利工程进行监管是各级水行政主管部门现阶段需要解决的问题，建立全省水利工程运行管理防控体系，是切实加强能力建设、确保工程安全、保护水生态的有效措施。

江西省水库工程运行管理信息系统以全省水库为基本单元，运用“互联网+”技术，建设涵盖基础信息服务、安全监测预警、智能巡查、工程管理及考核等功能应用系统，实现信息查询、预警监控、专家决策、会商交流、报表定制、在线管理等功能，打通各级水行政主管部门与水库管理单位的数据采集和共享通道，实现数据的集中存储、共享访问和有效利用，全方位提高工程运行管理的规范化、数字化、网络化、智能化[2]。

2 现状分析

在水利事业发展改革的新形势下，十余年来，我省通过病险水库除险加固取得了显著的成绩，大中型水库安全状况得以改观，水库投入到了正常运行管理之中，我省的水利工作也正实现由建到管的转变，水库的安全管理是水利管理工作中的重要内容，但水库管理工作中还存在管理技术水平相对落后、管理人员匮乏、管理手段比较单一等制约水库充分发挥其工程效益的因素，无法满足“规范、准确、及时”的水库管理工作要求[3]，主要表现在：一是国家和地方制定了许多关于水库安全运行管理的法律法规和技术标准，但在执行过程中随意性较大，工作程序、操作过程不够规范；二是加固后水库基础信息和数据已发生了较大的改变，没有统一的平台收集、汇总，影响水行政主管部门的决策和工作；三是水库管理单位技术人员水平有限，监测数据不能及时上报，监测资料不能及时加以分析，管理部门难以实时了解大坝安全状况；四是水库安全管理的信息量大、动态性强，但多数水库运用传统的手段进行管理，工作效率及管理水平低下；五是每年汛期水库巡查人员每日需定期开展水库巡查工作，巡查过程存在巡查人员未巡查或巡查方式、路线仅靠个人经验判断，隐患、险情发现不及时等现象，对防洪工程正常运行存在重要影响。

3 建设需求与建设原则

3.1 建设需求

（1）用户需求

系统设省、市、县、水库四级用户。省级用户主要负责全面指导、监督管理全省水库运行管理；市级用户主要负责指导该市水库运行管理工作，掌握该市大坝安全状态信息，及时发现问题并处理；县级用户主要负责本县（市）水库大坝运行管理工作，掌握大坝安全状态；水库大坝管理单位负责本水库实时监测、巡查、维养等水库大坝运行管理日常工作，及时汇总上报安全管理信息[4]。

（2）功能需求

系统的具体建设需求为：一是能综合展示、统一管理江西省水库大坝的基础信息，信息资料准确清晰；二是实现水库大坝水雨情、工情数据的采集、统计、分析，在线监测大坝安全和险情预警[5]；三是通过移动信息化的手段，实现水库大坝巡查工作的规范化、自动化；四是实现水库大坝移动端的展示及管理，水库的实时运行管理信息定制化查询[6]；五是实现水库大坝管理工作的在线化、流程化、信息化，特别是工作资料、报告的自动生成，做到统一编制、统一管理。

3.2 建设原则

（1）加强监督，分级管理

我省水库的分布面广，管理部门多，必须加强对项目建设的统一领导和协调。在具体内容的实施过程中，需进行分级管理，按省、市、县水行政主管部门以及水库管理单位各负其责，系统的使用归口各职能部门。

（2）统筹规划，分步实施

系统建设是一项复杂的工程，各组成部分既相互独立，又密切联系，因此需统筹规划。体系建设又是一项涉及面广，技术要求高，资金需求多的项目，由于我省水库大坝的数量多，管理人员多，管理方式各异，而财力有限，需要分阶段、分层次设定目标分步实施。

（3）注重应用，讲求实效

系统建设以“用”为出发点和落脚点，科学地用、规范地用是建设的目标，因此，要以面向全省水利工程的实际监测活动和运行管理要求，充分加强监测设施的利用效率，全面保证监测活动的有效实施，重点突出监测分析和预警预测，达到简明、快捷、准确、及时的管理目标[7]。

（4）统一标准，技术领先

体系建设涉及到一些网络信息系统建设，要遵循国家制定的有关标准和规范，安全监测的设计、施工要统一标准，监测仪器和监测方法要统一要求和标准[8]。在此技术上，采用先进的技术和设备，在满足需求的条件下优先使用国产硬件与软件。

4 系统实现

4.1 平台架构

根据江西省大中型水库的管理体制及特点，以水库安全管理为主线，从业务需求分析入手，梳理出系统的总体业务流程和数据流程，根据业务需求、业务流程和数据流程确定各种业务系统功能。系统采取“省级部署、分级应用”的方式建设，系统数据库表结构及标识符应严格遵行现行国家、行业有关标准规范和山洪灾害预警系统建设相关技术要求[9]。平台架构设计见图1 所示。

图1 平台架构设计图

4.2 功能设计

4.2.1 基础信息管理子系统

（1）水库大坝基础信息管理

水库基础信息数据以水库大坝注册登记资料为准，数据信息内容主要包括：水库基本情况、管理体制、水文与水库特征、工程结构、运行管理、安全管理、工程图表等；通过模型树展示工程项目列表，对不同权限的用户分别提供各工程基础信息记录的增加、删除、修改、上传、下载、筛选、浏览等功能；同时，以GIS 地图的形式，综合展示水库地理位置、水库周围环境、水库主要信息等，实现基础地理信息与水库基础数据的深度融合，实现地图二、三维一体化展示和水利信息统计、查询。

（2）注册登记管理

按照《水库大坝注册登记办法》的要求，注册登记按申报、审核、公布发证等工作步骤进行，注册登记管理将实现各阶段涉及的资料智能化管理。

4.2.2 安全监测预警子系统

（1）水雨情工情数据采集

目前我省已建设大量的水雨情工情采集设备，本项功能采用水文标准接口进行数据接入，系统以水文数据标准为依据，建立数据接口，提供标准的数据接口（包括http、WebService、数据库表、XML、socket 等），通过前置机的形式完成数据接入。其中水雨情包括水位和雨量数据，工情包括渗流观测数据、位移观测、水库水质检测数据等[10]。

（2）数据处理分析

1）数据处理

根据实时采集降雨资料和水位资料，综合分析实时雨情、时段雨量、降雨以及水库水情、水库水情过程等信息，供相关人员时刻掌握水情汛情发展态势。

根据采集大坝工情观测资料，综合水雨情资料，绘制水库大坝的不同横纵断面的大坝渗流压力（扬压力）、位移、渗漏量等监测指标，生成有关参数的过程线、相关线及分布图。

2）分析评价

对监测信息资料进行初步处理及分析评判，如果有异常、疑难问题则需要进行较复杂的模型分析，或者通过远程专家会商平台召集专家进行远程诊断，并提供相应反馈分析结果的输出。

（3）监测预警

1）水雨情监测预警。该模块与省防汛决策支持系统对接，实现数据和功能的共享，接入决策和支持系统的水雨情监测预警模块；主要包括水位超汛限预警、强降雨预警等，同时可以查询单个水库的实时监测信息和历史信息，并通过图表形式展示。

2）工情预警。提供对大中型水库渗压、渗流、位移等工情监测产生的预警，包括工情预警、工情分析、数据填报等。

4.2.3 智能巡检管理子系统

智能巡检管理子系统是用于水库大坝日常巡视检查工作的管理工具系统，由智能巡检平台（后台系统）、智能巡检仪（定制手持终端硬件）组成，系统网络拓扑图见图2。

图2 网络拓扑图

智能巡检平台功能要求：平台的功能应包括巡检过程的计划、执行、上报等环节和巡查结果的统计、监督、上报等。具体需实现以下功能：

（1）在GIS 地图上直观了解水库的巡检情况、巡检员位置，记录整个巡查过程的路线、时间等，实时监控巡检员巡检情况。

（2）及时对巡检员进行任务调度、通知提醒（通过巡检计划管理、内部消息、短信平台实现）。

（3）巡查工作完成后，管理人员可以在PC 端对巡查报告进行查看及审阅，对发现的问题进行解决或上报处理等。

（4）实现对以下参数的统计功能：统计省市县巡查水库的应检、实检座数及其百分比；统计巡查的应检、实检次数及其百分比；统计上报问题（隐患）的水库座数、问题个数；统计险情的水库座数、险情个数等。

（5）根据与巡查移动端上报的巡查人员数据、次数数据、时间数据进行比对，进而实现对巡查工作的考核管理。

（6）根据巡查报告数据，系统整理得出多次巡查的隐患统计分析，水库管理人员根据统计分析结果可自动短信通知相关负责人和领导。

（7）可导出打印检查表，存档备案。

4.2.4 管理考核子系统

管理考核子系统是对水库管理单位管理能力和水平的考核认定而设立，包括规章制度建立模块、运行年度总结管理模块和按照《江西省水利工程管理及维修养护考核办法》对水库大坝安全运行进行管理考核，系统提供考核单位自评、设区市考核、省级验收、省级核查、省级抽查、考核评价排名、整改管理、考核评价查询等功能。

5 结语

（1）结合我省水库工程存在的问题，综合分析了水库运行管理系统的需求，运用“互联网+”技术，提出了基于J2EE 技术框架和B/S 三层结构体系的设计方案，形成省、市、县、水库四级统一应用管理系统，全方位提高工程运行管理的规范化、数字化、网络化、智能化。

（2）江西省水库工程运行管理信息系统为我省水库的管理提供了全新的管理模式，该平台的应用将进一步推动我省水库管理工作“强监管、补短板”落地见效，对管理者起到辅助作用。

（3）现阶段，虽然已经实现了水库运行管理信息化，但是尚需更深层次的研究，继续探索智慧水利的建设，进一步提高水库管理相关管理和服务水平。