水利枢纽工程综合管理信息化系统框架设计

摘要：我国人多水少、水资源时空分布不均、洪涝灾害频发、水土流失严重以及水生态环境脆弱等特点，近年来，我国持续加强水利基础设施建设，为保障防洪安全、供水安全、粮食安全和生态安全打下坚实基础。水利枢纽工程由于兼具防洪、灌溉、供水、发电、生态等综合效益，在社会经济发展中更是起到举足轻重的作用。重大水利工程建设中包含相当部分的水利枢纽工程，工程建成后科学的运营管理是工程良性运行、充分发挥工程设施效能的重要保障。因此，在水利枢纽工程建设的同时，规划建设综合管理信息化系统，借助信息技术提升枢纽工程的现代化管理水平，坚持建管并重，最大程度发挥和挖掘水利枢纽的综合效益。

关键词：水利枢纽；工程管理；信息化

近年，水利工程管理处抢抓推进水利现代化建设的新机遇，超前谋划，率先编制了水利枢纽管理现代化规划，并获得水利厅批复，这标志着水利枢纽工程管理工作全面迈入现代化建设的新阶段。工程管理信息化被列为水利枢纽管理现代化的重要内容和标志，得到重点推进，取得了明显成效。近几年，管理单位抓住该工程建设的机遇，大力推进水闸、泵站工程自动化监控系统建设，不断提高工程管理的科技含量和信息化水平，为全面推进水利枢纽工程管理信息化建设奠定了基础。新时期水利工程管理现代化建设的现实需要，信息化建设必须紧紧围绕江苏水利现代化规划和水利枢纽管理现代化规划确立的目标任务，以水利信息化引领水利枢纽管理现代化建设。因此，今后一段时期还将加大信息化建设力度，着力构建较为完善、先进实用的信息化体系。

一、水利枢纽工程信息化系统框架

目前国内水利枢纽信息化系统由于起步较晚，尚无标准、成熟的综合管控平台产品以及明文规定的水利枢纽信息系统的标准构架，许多工程都是由多个功能单一的信息化子系统集成而成，如泵站及水闸监控子系统、工程安全监测子系统、水雨情测报子系统、水质监测子系统、视频监视子系统、生产管理信息子系统等。根据目前存在的这些水利枢纽信息系统可总结出一套一般的系统框架，如图所示。

（1）表示层。为了给水利工程从业者连同一般用户提供一定程度的信息支持，利用客户端组建而成的水利信息门户。

（2）网络层。为了使水利相关的数据在以公用网络和私人网络为载体的条件下进行派送而构建的网络层，网络安全尤为重要。

（3）应用层。水利信息系统框架中的核心部分为应用层。这部分结构的构建要以信息化技术作为载体，根据不同的水利研究场景以及不具有普适性的具体枢纽应用模型作为条件，为不同的水利用户提供具体的水利相关服务，如雨、水情测报，水质监测等。

（4）数据层。数据层是系统核心部分应用层发挥作用的前提与纽带。整体构架中出现的数据都是由数据层以数据结构为载体对其进行宏观调试及管理，因此相关的数据载体以及数据库的运营控制都要在规定范围内完成。为了获取水利枢纽的外界环境或者工程实际运行信息，如工程安全、闸站开闭、水质实时监测等，采集层以传感器输入、手动输入等方式将水利枢纽信息系统在各种实时情况下所需的具体内容提供给整个构架。

二、水利枢纽工程综合管理信息化系统框架设计

水利枢纽工程综合管理信息化系统是一个涉及在线监测、水库调度、发电管理、工程防汛、远程办公等多方面应用的综合性系统，部分水利枢纽还涉及景区管理、航运调度、水量分配等等，业务种类繁多，接口交互复杂。水利枢纽工程综合管理信息化系统开发建设应采用先进的、科学的信息技术，搭建系统总体框架，尽可能避免短期内的重复建设，

1、综合展示层。综合展示层以二三维可视化信息综合展示与会商平台为依托，是水利枢纽工程及枢纽管辖范围总体信息展示、用户交互及查询会商的窗口。综合展示以枢纽工程管辖区域基础地理信息系统和工程三维模型为载体，集成工程的基本属性、水文地质、结构图纸等设计成果数据，通过 GIS、三维、虚拟现实等展示技术再现工程主要业务的真实管理和决策环境，提供电站监控、水库调度、水雨情监测、视频监控等电子沙盘，对各类专题信息以及各子系统处理后的成果信息进行直观形象的展示，对水利枢纽工程的全局运行状况、所在流域水雨情信息等进行动态展示。

2、业务应用层。业务应用层是整个系统的核心，用于实现系统的核心业务逻辑，集成用户直接使用的各类业务应用系统，主要包括各种业务应用、办公应用、移动应用、综合应用等。业务应用层是通过客户端浏览器建立与应用支撑平台中间件、数据服务的连接，根据业务处理的需求，对应用支撑平台请求各种服务，完成业务处理功能，并将结果返回到浏览器端。业务应用层可方便灵活地修改业务流程或增加新的业务功能，不同的水利枢纽工程业务应用层的应用系统或功能模块可以完全依据不同的业务管理需求进行个性化开发和定制。

3、数据中心层。数据中心层是利用基础设施层的硬件、软件和网络设施构成的一个存储、管理和访问数据的数据支撑平台，将水利枢纽工程涉及的各类数据进行集中管理，支持大量异构数据的交互和共享，并确保数据的唯一性、准确性和安全性。数据库包括工程基础数据库、空间信息数据库、业务数据库、BI 数据库、系统管理数据库及接入的其他外部系统数据库等，按照网络分区的要求分别存储在安全区Ⅰ（控制区）、安全区Ⅱ（业务区）和安全区Ⅲ（管理区），对应建设安全区 I 数据管理平台、安全区 II 数据管理平台、安全区 III 数据管理平台，实现本区域内的数据管理以及与相关区域数据的单向传输。

4、系统安全保障。网络信息安全是系统建设的重要内容，对系统面临的主要安全风险要提供可行的防范措施和解决手段，保障系统的安全运行。水利枢纽工程综合管理信息化系统也是一个实时业务监视系统，不仅需要从工程现场实时采集数据，还可能与其他相关部门实时交互动态信息，这些数据需经通信系统、计算机网络系统跨安全区传输，因此在数据交换共享方面需要加强安全保障措施。系统设计应该在信息安全防护相关规范的指导下，从物理层、系统层、网络层、应用层等确立安全保障体系，积极采取多种方案措施，诸如逻辑隔离、入侵检测、安全 WEB 服务、系统访问控制、恶意代码防护等，确保系统运行安全和数据安全。

推进水利枢纽工程管理信息化建设是适应水利现代化建设的客观要求，是提高水利枢纽运行管理效能、提高现代化管理水平、展示现代化建设成就的重要标志，需要积极实践、大胆探索，加强组织领导和专项技术研究，编制细化建设方案，积极、有序地分步推进，并不断完善、总结把水利枢纽工程打造成现代化建设的示范窗口之一，为水利工程管理信息化建设提供成功经验。

参考文献：

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