重庆市区县防汛水雨情平台建设研究

喻鑫 王建中 徐小茼

摘要：目前，重庆市部分区县防汛部门存在缺少水雨情信息平台等问题，“信息孤岛”和已建业务软件分散，不利于防汛工作的开展。以重庆市合川区防汛水雨情信息平台为例，探究了重庆区县防汛水雨情信息平台建设及其对防灾减灾工作的科技支撑作用。合川区防汛水雨情信息平台是以防汛业务为主题的信息集成系统，主要用来解决“信息孤岛”问题。该平台可实现数据汇集、数据查询、空间展示、防汛值班、数据监视、网络监控、视频调取、预警提醒等功能，以多层次、多角度构建了水文“一张图”，有利于防汛数据整合及功能提升。该平台自2018年上线以来，尤其在嘉陵江2020年第2号洪水过境合川时，充分发挥了防汛非工程措施的积极作用。

关键词：防汛信息平台;水雨情;数据汇集;防汛值班;预警提醒;重庆市

中图法分类号：TP319文献标志码：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.06.015

文章编号：1006 - 0081（2021）06 - 0071 - 05

1 研究背景

防汛工作事关国家改革发展稳定大局与人民群众生命财产安全。重庆是长江上游唯一的直辖市，长江、嘉陵江、乌江等大江大河流经辖区，防汛任务重[1]。区县防汛又是重慶防汛的重点，对区县防汛部门而言，亟需构建符合区县自身需求的防汛水雨情信息平台。以信息化手段支撑防汛工作符合智慧水利的要求，可以有效汇聚水雨情数据、综述通报建议文档、报汛网络状态等信息;改变传统报表处理软件的单一性缺陷;提高资源管理水平;提升防灾减灾应用信息化水平，为防汛应急指挥决策提供支撑。长江水利委员会水文局长江上游水文水资源勘测局（以下简称“长江委水文上游局”）根据重庆市合川区防汛部门要求，组织建设开发了合川区防汛水雨情信息平台（以下简称“合川防汛平台”）。本文以合川防汛平台为例，探究利用信息化手段支撑重庆区县防汛工作的实践。

合川城区地处涪江、嘉陵江、渠江交汇处，长期遭受洪水的威胁，防汛任务重、压力大[2-3]。合川防汛平台建成之前，水文测站、水库电站的实时与历史数据获取较为分散;未对水情综述、气象通报、电站调度建议等文档进行统一管理和展示;报汛网络状态缺少管理平台;缺少对数据、网络、值班的预警提醒等。同时，已建的山洪灾害、水库管理、水情系统等平台分别由不同单位组织开发，对于使用者而言，进入每个业务系统需要单独打开，使用起来极不方便。随着信息化的快速发展，社会对防汛工作提出了更高的要求，原有的工作模式已经不满足防汛工作要求。长江委水文上游局认真调研和分析合川区防汛部门工作要求，以需求为导向，以贴合防汛实际工作为重点，进行了数据库、子系统等详细设计，使得合川防汛平台能够在日常工作和应急响应中发挥关键作用。

合川防汛平台是合川非工程防洪措施重要部分。该平台构建了以防汛业务为主题的资源集约、应用集成、信息共享的系统，将数据汇集、数据查询、空间展示、防汛值班、数据监视、网络监控、预警提醒、决策支持、成果展示等功能集于一体[4-9]。该平台以信息化与业务的高度融合为重点，以水雨情、水库电站、综述建议等防汛业务数据为基础，使防汛值班更加规范化、制度化，提升了防汛现代化水平。

2 总体架构

合川防汛平台采用的是以B/S模式为主，C/S模式为辅的方式，使用兼容性较好的.NET进行编程。B/S有助于防汛办公，C/S有助于预警提醒。合川防汛平台主系统和展示平台采用了B/S模式与Web平台。语音子系统采用C/S模式，使语音提醒与Web平台分离，保证预警提醒不受浏览器关闭影响，可及时提醒值班人员。

合川防汛平台采用表现层、业务逻辑层、数据访问层的3层架构[10-11]，符合软件工程高内聚、低耦合的思想，使得系统易于维护和扩展，能够更好适应变化（图1）。表现层是平台与用户的交互界面，用户通过表现层进行输入操作，并通过表现层查看平台反馈给用户的需要信息。对于合川防汛平台，表现层就是用户的使用界面，用户可通过表现层查看水文“一张图”，可通过GIS地图或者单独查询页面来查看水位流量过程线、预报过程线等。业务逻辑层是平台的业务规则、计算等业务逻辑处理层，是表现层和数据访问层之间的桥梁，包括后台监控、GIS地图组件、视频监控组件等。数据访问层可以对数据库进行增删改查等操作，用户通过表现层把请求发出，经过业务逻辑层计算处理，交给数据访问层，数据访问层对数据库进行操作，将请求响应信息通过业务逻辑层反馈给表现层，展示给用户。数据库采用水利行业标准SL323-2011《实时雨水情数据库表结构与标识符》为基础进行构建和拓展。

3 软件模型

合川防汛平台按照软件定义、开发和运行维护的生命周期进行工程开发，其中采用的是软件工程螺旋模型，螺旋模型结合了瀑布模型和演化模型的优点，加入了风险评估[12]。先开发软件原型，根据测试方和用户反馈，在原型上进行迭代，达到满意的效果。

4 平台设计

合川防汛平台在满足多层次、多维度的数据查询功能基础上，尽可能地利用现有硬、软件资源，实现GIS工作台、防汛值班、数据监视、网络监控、系统监视、系统接口、触摸展示等功能，实现信息集成和数据共享，达到触视听多角度的体验，图2～3分别为合川防汛平台功能结构与平台主界面。

4.1 面向GIS的水文“一张图”构建

为打造人性化的友好可靠界面，合川防汛平台 除了常规程序开发，还采用了GIS电子地图工具。防汛抗洪对地理信息有着极高的要求，测站位置、洪水演变过程等与地理信息有关。GIS是一种融合地理信息和计算机科学的技术，在地理信息基础上，运用计算机图形学等技术实现空间分析和可视化地图展示功能[13-14]。GIS地图能够通过分层叠加来实现多层次节点密度展示，还能通过点击GIS地图上的节点进行实时视频监控、查看过程或预报线等多维度信息。GIS地图基于经纬度等空间坐标把测站、水库电站、水资源断面等节点集中起来，通过可视化界面提高了空间分析能力。

现代防汛平台基本都要在GIS地图上进行站点信息的展示。合川防汛平台以合川区GIS地图为基础，运用ArcGIS技术，实现地图分层叠加，通过缩放达到更好的人机交互感受。平台上集聚了水文测站、水库电站、水资源断面等多点信息，实现了利用一张GIS图可查看覆盖防汛站点数据的需求[15]。合川防汛平台的测站信息可以看到水雨情过程或预报线、超警超保闪烁、基本介绍等;水库电站信息可以看到坝上坝下数据、调度建议等;水资源点信息可以通过视频接入技术来调取实时水资源断面现场视频监控画面。图4为合川防汛平台电站水情数据展示界面，图5为合川防汛平台水资源断面监控调取界面。

4.2 防汛值班平台构建

合川防汛平台以切合值班人员习惯为主，做到值班表管理、报表电子化填写、库镇值班查岗、短信发布、数据查询导出、文档上传展示导出、权限控制等功能。报表电子化体现在运用Web版本office文档控件将原有手写报表转化为word电子版填写，通过在word模板中设置书签、程序控制等方式，报表中能自动填写的内容会在打开后自动填写，把值班人员从重复繁琐的工作中解脱出来。平台可以自动拟合水雨情洪峰通报，根据长江委水文上游局的预报数据及修正预报数据，在通报模板上自动生成水雨情通报草稿供工作人员修改。数据查询不仅可以查看水雨情等数据（包括图和表两种形式），还可以查看来自长江委水文上游局的水情综述、水情周报和电站调度建议以及来自合川气象局的气象通报。平台支持对不同人员的角色和权限进行控制，以便不同权限使用不同功能的界面。

4.3 基于预警监视的支撑平台构建

防汛中重要的预警监视内容主要包括数据监视、网络监控、系统监视等，当监视内容发生异常、故障时，需要通过预警平台及时通知值班人员，做到有问题及时知晓、及时处理的预警监视应用支撑效果。

4.3.1 数据监视

水雨情数据是防汛的基础，因此，对相关数据进行监视尤为重要。工作人员需第一时间发现超设防水位、超警戒水位、超保证水位、预报洪峰、实时洪峰等数据。在监视平台发现相关数据后，将通过界面、语音、短信等其中一种或多种渠道进行通知。当发生超警戒水位、超保证水位时，GIS地图上相应站点将出现不同颜色的闪烁。

4.3.2 网络监控

网络是数据汇聚传输的重要基础，网络状态关系到防汛部门能否及时获取防汛水雨情等数据，关系到对防汛形势的及时判断，因此对网络状态进行监视尤为重要。合川防汛平台运用Flash技术，以网络拓扑图的形式进行网络结构展示，若服务器到设备节点网络不通，节点将闪烁和预警，也可随时点击进行ping测试以查看。线路状态可以查看数据来源报汛节点每日的平均网络延时、ping通成功次数、ping不通失败次数、断网次数等数据，通过图表的方式了解数据来源报汛节点的运行情况。

4.3.3 系统监视

合川防汛平台包括数据抽取子系统、后台子系统、短信子系统、预警语音子系统等，任何一个程序出现问题，都会影响平台部分功能的使用，所以需要一个系统监视程序来对这几个子系统进行监视，方便值班人员和平台开发人员及早知晓平台运行状况。

4.3.4 预警提醒

预警提醒是现代防汛系统必须考虑的问题，没有很好的预警功能，就不能在出现异常情况时及时反应和行动。合川防汛平台通过对自身接收到的信息或网络情况进行实时监控，发现符合预警需求时，及时向相应人员发送预警信息。平台采用界面、语音、短信3种方式，可根据自身需求进行配置。平台可对水情数据设防超警超保、实时洪峰数据、预报洪峰数据、网络异常等情况进行预警，也可对新增文档（水情综述、水情周报、电站调度建议、气象通报）发布等进行提醒。对水情数据设防超警超保、实时洪峰数据、预报洪峰数据预警进行灵活设置，可以根据需求设置设防值、预警频率、时间段、发送人员等，根据模板自动拟合预警信息进行发送。语音子系统是C/S结构，保证语音报警在Web系统浏览器关闭状态下依然可以运行，界面美观，采用TTS语音合成等技术进行开发，图6为合川防汛平台语音子系统界面。

4.4 系统接口集成

目前合川区水利局使用的合川区山洪灾害监测预警系统、重庆市水库防汛安全管理系统和重庆市防汛水情信息查询系统，属于不同单位开发的不同功能的业务系统，与合川防汛平台功能各有侧重。合川防汛平台整合了已建系统，通过防汛平台即可无需输入密码快速登陆，方便值班人员快速登陆其他系统工作。针对已建的山洪灾害、水库管理和水情系统，通过与3个平台进行沟通，提供系统登陆接口，点击登陆接口后，无需人工再输入密码，即可快速登陆到这3个系统。

4.5 成果展示平台

在触摸显示屏上用于成果展示，通过对合川防汛平台中重要的水雨情、综述建议通报、值班、监控预警等功能进行展示，达到值班观察和汇报演示的目的。展示平台集聚了防汛值班最重要的功能，值班人员通过观看页面滚动，可以清晰知道目前的整体情况。图7为合川防汛平台GIS地图展示界面。

4.6 网络安全

目前合川防汛平台与合川党政网络之间通过网闸设备隔开，保证网络安全。水情交换系统数据库和合川防汛平台数据库可以实现基本的水情数据冗余。

5 应用效果

合川防汛平臺以用户需求为牵引，以防汛业务为主题，以解放生产力为目的，构建一体化的集成平台。值班人员通过该平台，可随时查看各类水雨情数据（历史、实时、预报）、水库电站数据、水情综述、水情周报、气象通报、电站调度建议等防汛信息;可通过拓扑图实时了解当前的报汛网络状态;可对值班、网络、数据等进行界面语音短信多方式预警提醒;可查看水资源断面实时视频监控画面;进行成果展示等。

合川防汛平台自2018年上线以来，功能逐步完善，在历次上游编号洪水中，尤其在嘉陵江2020年2号洪水过境合川期间，充分发挥了防汛科技支撑作用，及时汇聚各方的实时水雨情信息、合川区气象局的气象通报以及长江委水文上游局的水文情报预报、水情综述、水情周报、电站调度建议等，为合川防汛部门科学决策和防汛减灾提供了有力支撑。

合川防汛平台整体设计具有一定的可移值性，包括了网络结构设计、多渠道数据来源、基本值班需求等，部分已建平台也已在重庆市其他区县使用，整体软件设计可在重庆其他区县推广。

6 结 语

合川防汛平台通过打造资源集约、应用集成、信息共享的防汛工作平台，结合工作业务和值班管理，极大提高了值班的信息化、规范化与值班人员的工作效率，更好地为防汛工作服务。合川防汛平台是面向重庆市区县防汛业务的信息集成系统，变革了传统防汛工作模式，可满足多层次、多角度的业务需求，有一定的借鉴和推广意义。

参考文献：

[1] 重庆市防汛抗旱指挥部办公室.重庆市2018年防汛抗旱工作举措及经验启示[J].中国防汛抗旱， 2019， 29（1）：114-115.

[2] 高攀宇， 李身渝， 曾适，等. 嘉陵江流域暴雨洪水特征及预报[J]. 人民长江， 2011，42（11）：60-63.

[3] 马彬， 卢峰， 张娜. 嘉陵江重庆流域洪涝灾害综合应急预案编制的做法与启示[J].中国应急管理，2016（8）：57-61.

[4] 沈建刚，倪雄， 潘崇伦. 防汛预警系统在防汛减灾中的应用[J].水利信息化， 2011（2）：59-61.

[5] 查治荣， 宋云江， 徐保超. “智慧水文”建设发展研究[J]. 水资源开发与管理， 2018（10）：12-14.

[6] 黄康， 虞开森， 俞志强，等.面向服务的防汛GIS支撑平台设计与实现[J]. 浙江大學学报（理学版）， 2011（4）：456-460.

[7] 姜仁贵， 解建仓， 李建勋.面向防汛的三维预警监视平台研究与应用[J].水利学报，2012，43（6）：749-755.

[8] 王西文，张广智，王军，等.山东实时雨水情信息系统开发研究[J].山东水利， 2007（1）：43-45.

[9] 黄定谋.西林县雨水情防汛服务平台设计概述[J].广西水利水电， 2014， 6（6）：74-74.

[10] 王进.B/S模式下的三层架构模式[J]. 软件导刊， 2011，10（3）：30-31.

[11] 高扬.基于. NET平台的三层架构软件框架的设计与实现[J].计算机技术与发展， 2011（2）：77-80.

[12] 张友生， 李雄. 软件开发模型研究综述[J].计算机工程与应用，2006（3）：109-115.

[13] 沈正.GIS在江门防汛减灾信息系统中的应用[C]// 第六届ArcGIS暨ERDAS中国用户大会论文集. Arcgis暨erdas中国用户大会. 北京：地震出版社，2004.

[14] 徐会军， 陈俊， 林剑龙.基于GIS一体化的水情信息系统的设计与实现[J]. 电子技术与软件工程，2019（20）：49-51.

[15] 马晓云.水文水资源“一张图”管理系统的设计与实现[J].测绘通报， 2016（11）： 114-117.

（编辑：江 文）