数字化管理在水利工程运行中的构建思路

曹建斌

（浙江省开化县水利局，浙江 开化，324300）

根据数字化转型要求，需要建立水利工程数字化管理流程。对工程巡查、工程监测观测等，按照规程规范设置标准化、数字化约束控制指标，规范办事流程；对注册登记、控制运用、安全检查、安全监测、安全鉴定、维修养护、应急管理、工作总结等具有时间限定的工作事项，建立自动提醒督促机制，实现办事流程自动存档留痕。另外，随着委托物业化管理的推行，水利工程运行管理单位需要对物业化管理单位以及自身监管工作进行考核。通过平台提升改造实现水利工程的标准化、信息化、流程化管理，最终实现水利工程的数字化管理[1]。

1 水利工程数字化管理现状分析

（1）数字化管理程度偏低。水利工程标准化运行管理平台设计开发的日常工作审批流程大多都基于标准化管理手册规范和基于自身的理解，造成目前的工作审批流程与工程管理实际有偏差，水利工程的管理人员不能完全实现网上处理日常工作，造成重复工作，导致在工程管理工作中存在短板，不能确保水利工程正常健康运行和功能的有效发挥[2]。

（2）缺乏系统性。相对小型水库，灌区、山塘工程的数字化建设薄弱，信息化水平落后，不能运用新技术，无法多维度、全要素掌握工程运行状况，无法为全方位、全周期工程管护提供空间可视化支撑。

（3）软硬件不适配。现有水文测站自身防洪测洪能力、应急监测能力低，水雨情信息不完善，智能感知体系不健全，无法全面掌握全县的实时降雨情况，不能为汛期的防汛工作提供有效的数据支撑。水文测站基本依托于防洪堤防闭合圈建设，防洪测洪标准与堤防标准保持一致，大多为20～50年一遇，若遇到50年一遇以上超强洪水则水文测站的应急能力存在困难。当前未建立超标准洪水的应急监测体系，应急测洪人力、设备和技术支撑能力不足，缺少应急监测设备设施，如应急电源、卫星电话等。若在特大暴雨洪水断电和通信中断的情况下，水文监测数据能测得到也无法预报，难以为防汛提供实时有效支撑。

基于水利工程数字化管理现状，建立完善数字化管理平台势在必行。以工程管理规程（标准）为基础，按工程类别、规模、工作事项建立数字化管理流程。对工程巡查、工程观测监测、闸门设施设备操作等，按照规程规范设置标准化、数字化约束控制指标，规范办事流程；对注册登记、控制运用、安全检查、安全监测、安全鉴定、维修养护、应急管理、工作总结等有具有时间限定的工作事项，建立自动提醒督促机制，实现办事流程自动存档留痕。平台数据库的数据分类及数据关联如图1所示。

图1 数据分类及数据关联图

2 水利工程数字化管理基本构架

2.1 应用层

采用 B/S（Browser/Web Server）结构，基于 WebGIS技术的网络浏览器应用模式和可视化多层次的空间图形操作界面，为水利业务提供信息服务、查询、管理及发布等功能[3，4]。

应用层基于核心信息资源层，为信息资源层提供统一的信息综合平台、信息发布服务平台。通过支持中间件技术实现在业务应用和信息资源之间建立应用接口，使得应用系统能够实现有针对性业务专题构件的定制和综合应用支撑。

2.2 支撑层

为应用层的实现提供软件支撑。具体包括地图服务、短信服务、语音服务等，是实现功能应用的基础[4]。同时支撑层处于应用层与数据层之间，为两者之间的数据交互提供安全保障[4]。

2.3 数据层

负责对系统数据的管理，实现数据分类、组织、编码、存储、维护等。主要包括数据库系统以及各种应用数据库。

数据层主要是指自动采集入库的实时数据、收集整理的历史资料、电子地图等信息，这些信息统一构成了数据汇集平台，为上层提供了数据支持，同时为上层提供了数据共享交换服务。

通过在数据层集成方式，建立统一的互联互通通道。

2.4 硬件与网络层

提供支持系统运行的各种硬件及网络环境，除了服务器、计算机等硬件设备外，还包括防火墙、网关、路由等网络安全设备，在采集层与数据层之间建立一层防御体系，保证数据的安全、完整[4]。

2.5 采集层

负责系统数据的采集工作，包括水雨情采集，主要采用C/S（Client/Serevr）结构，以服务应用程序类型实现后台自动运行，将数据以统一的格式通过硬件与网络层存储到对应的数据库中[4，5]。

系统架构如图2所示。

图2 系统架构图

3 水利工程数据库设计

通过分析现有数据库表结构，建设新的数据中心表结构及字段，将工程数据、水雨情数据、巡查数据、基础数据、空间地图数据、台帐数据等结合数据间的关系进行整合，形成系统数据库。按照统一标准、共享交互的要求，并根据机构设置、工作职责与分类管理要求，提出未来数据库建设分类原则与基本框架，整合改造与完善已有的各类数据库与信息资源，组织做好新建数据库架构设计与数据处理工作。

数据库分为空间数据、基础数据、水雨情数据、业务数据、工程检查等子数据库，各个数据库的数据之间通过数据关联满足应用需求。

3.1 空间数据库

空间数据库中存储水利设施的地理坐标。

3.2 基础数据库

基础数据库中存储水库、山塘、堤防、灌区、水文测站、水电站等水利工程基本信息，河流湖泊及流域等水系相关的基本信息和人员信息。

工程信息是对水利工程的工程情况的展示，包括工情信息、管理单位信息、人员信息、联系方式等。工情信息是对水利工程的信息介绍，方便用户的查阅；岗位人员信息是指各个水利工程管理单位的工作人员以及物业化公司的工作人员的岗位职责的介绍，并且实现一键拨号的功能。

3.3 水雨情数据库

水雨情数据库存储水雨情自动检测设备中采集的降雨量、水位以及进行监测的监测站相关信息。

水雨情信息模块主要是对水情、雨量等实时信息的查询查看，包括实时水雨情、历史水雨情、预警报告单等内容，可以查看水利工程所在地的水位雨量测站的实时和历史水雨情数据。水雨情数据以图表等形式展示，可根据需求，进行定制化开发，根据每个测站预先设置的预警值进行预警通知。

3.4 业务数据库

业务数据库存储各业务功能需要的各类数据，包括设备信息、安全鉴定信息、档案信息、维修养护信息以及相关的文档等。

建立设备台账信息，实现对设备进行规范化管理，明确设备基本属性如设备编号、设备名称、设备类型、规格型号、制造单位、出厂编号、出厂日期、购置时间、设备原值、安装位置等信息。通过对设备进行卡片管理，可以查询、预览每台设备的详细资料信息，包括每台设备的移交单导入、档案资料、安装记录、故障记录、保养记录、维修记录等。通过对设备的备品备件出入库的流程化管理，实现对备品备件的采购领用的电子台账的归档。

维修养护主要针对工程设备的日常维修养护以及维修养护流程管理。通过工程维修养护工作模型建立日常维修养护流程，日常维修养护流程需要和实际日常检查流程相结合，包括维养的原因（问题来源）、维修养护的审批、维修养护前后的情况对比，形成电子台账归档。

3.5 工程检查数据库

工程检查数据库存储各类检查数据，包括各类巡查、检查等相关信息以及检查情况的处理信息。

日常巡检包括工程日常巡查和设备的日常巡检，能够满足水利工程的日常检查、定期检查、特别检查等要求。工程的日常巡查都必须通过相应的巡查软件实现GPS定位上传，实现日常巡查表的自动填写生成。若出现隐患，通过巡查隐患处理工作模型，建立隐患处理审批流程，审批流转到各个相应的岗位进行在线审批，做到审批流程的在线处理。最后形成完整的电子台账归档，方便日后查询。

系统数据库的数据组成如图3所示。

图3 数据库数据组成图

4 结 语

水利工程运行数字化管理是解决目前全面、立体、直观、实时管理等问题，提高管理水平和管理效率的有效手段[6]。充分利用现有的技术、人员、设备条件，全面开展水利工程管理信息化建设工作，是推动水利工程标准化管理的有力保障[7]。