黃河防洪調度綜合決策會商支持系統建設

丁 斌，姚保順，杜 文

(黃河水利委員會信息中心，河南 鄭州 450003)

黃河防洪調度綜合決策會商支持系統建設

丁 斌，姚保順，杜 文

(黃河水利委員會信息中心，河南 鄭州 450003)

將已建防洪業務應用系統和其他相關數據作為數據源，采用科學的數據組織處理方法，圍繞黃河防洪調度綜合決策會商支持系統會商主題定制出滿足防汛會商需要的豐富信息，最終將各類防汛信息和相關應用系統的計算成果以形象直觀的形式展現給會商決策者，輔助領導和專家進行判斷。該系統已應用于防洪、防凌、調水、調沙及水資源調度管理工作中，發揮了重要作用。

防洪調度；決策支持；會商；元數據；黃河

按照“數字黃河”工程的總體規劃，經過近十幾年的建設，黃河防汛主要已經建設有：黃河下游工情險情會商系統、黃河水庫調度信息平臺、中尺度暴雨數值預報系統、黃河洪水預報系統、黃河水情信息查詢及會商系統等十幾個應用系統。上述系統在歷年防汛防凌工作中發揮了重要作用，但是已建防汛應用系統相對分散和獨立，沒有形成一個集成的“數字防汛”應用系統。在黃河防總會商過程中，各類防汛信息主要是通過多媒體形式以人工方式進行匯總和匯報，缺乏一個先進實用的會商決策平臺，將各類防汛信息以形象直觀的形式展現給會商決策者[1]。

防洪調度綜合決策會商支持系統是在現有已建信息化系統的基礎上，充分利用三維地理信息系統集成已有水情、雨情、治理工程、防洪預案、工情險情、防汛料物、防汛隊伍、防汛組織體系、防汛部署、數值暴雨預報、洪水預報、洪水調度、黃河下游二維水沙數學模型等信息[2-3]，按照防洪決策會商的需求進行組織加工處理，形象直觀地匯報給防洪決策者，讓決策者快速了解會商主題事件發生的前因后果。充分利用三維地理信息系統和遙感技術等信息技術手段，特別是重點防洪區域要利用高精度空間地理信息手段，輔助防洪調度會商分析，滿足決策者對防汛信息時間、空間變化的了解，進一步提高制定防洪決策方案的科學性。

1 會商業務流程

一般來講，會商通常由召集單位(黃河防總辦)下發會商會議(或者視頻會議)通知，參加會議的單位根據日程安排分別做好會商主題匯報準備，在群體會商過程中，領導和專家們對會商主題形勢展開廣泛的分析討論，確定出決策方案，并下達決策方案實施，即會商是通過會議的形式，由領導和專家研究解決主題可行方案，并選擇滿意方案的一個過程。會商決策支持系統是為領導和專家會商提供一種支持工具。會商業務流程[4]主要包括：①會商日程安排。黃河防總辦下發會商會議通知，對主題會商會議日程做出具體安排；②會前文件準備。參加會商的人員，針對會商主題做好相關匯報材料；③會商人員登錄。對參與會商的人員姓名、工作職責、在會商過程中發表的意見以及決策作用進行備案；④會商主題形勢分析。會商主題主要包括防洪調度會商、工程重大險情會商、下游灘區淹沒會商、東平湖調度方案會商、沁河及大汶河超標準洪水會商、調水調沙會商、潼關高程會商等。針對上述主題，各相關部門分別匯報，并進行當前形勢分析。會商可以是本地會商，也可以是異地會商；⑤確定決策方案。當已有方案滿足決策方案確定要求時，則確定輸出決策方案；當已有方案不滿足決策要求時，根據會商結果編制新方案；⑥決策方案實施。下達防洪調度方案、工程搶護措施、防洪形勢警報、進行人員疏散轉移安排、物資調運、發布調度命令和實施信息反饋等。

2 總體設計

2.1 總體方案

本系統是輔助領導決策的信息支持系統，決策機制是防汛首長負責制。采用服務組件的開發理念，所有和計算有關的項目都不直接在現場計算，本系統直接調用各業務系統的分析計算成果，并對其進行高度可視化展示，由領導和專家來甄別方案的合理性，方便領導決策。

根據功能需求分析、技術成熟度分析、易用性分析和長期運行維護成本分析，防洪調度綜合決策會商支持系統在實現方式上采用客戶端、服務器端方式較為合理，功能結構按照應用系統、應用支持平臺、數據庫系統3層架構來劃分。

系統總體方案提供包括會商綜合匯報、會商方案分析、會商過程管理和會商結果管理等，同時將工情險情系統擴展和黃河流域概要信息演示等功能納入建設范圍，主要用于重要主題會商和例會性質會商。在會商過程中，需要會商硬件環境或者異地會商等系統的支持。

2.2 體系結構

采用B/S體系結構，在面向大量用戶時系統的安裝、維護與運行更為方便，尤其使系統的操作與集成變得簡單[5]，其體系結構見圖1。其中，瀏覽器是系統的前端，負責顯示會商所需的信息、發出各種請求，是系統的人機交互界面；Web服務器是所有Web應用的核心，接收和處理從客戶端發送過來的請求，并將結果以一定的格式傳輸給客戶端；應用支撐平臺中的應用服務器集中了大量的系統業務邏輯，它借助于Web服務器與客戶端通信，處理客戶端的服務請求[6-7]；數據庫服務器集中存放大量的多種類型和異構數據，信息集中存儲和處理，能夠及時為用戶提供服務。

3 系統功能

防洪調度綜合決策會商支持系統包括會商綜合匯報子系統、方案分析子系統、會商過程管理和會商結果管理子系統[8-9]、工情險情系統擴展、黃河流域概要信息演示子系統。

a. 會商綜合匯報子系統。編制會商信息組織處理程序和主題會商模板定制程序，實現會商信息快速組織匯集和匯報內容模板化定制顯示等功能。

會商信息組織處理程序的建設任務是重點匯集已有防汛系統中的水雨沙情信息、水庫調度信息、下游災情預測信息、防汛搶險信息、工情信息、東平湖分滯洪運用信息、流域應急突發事件信息，并將其導入綜合會商數據庫。對綜合會商數據庫中的會商信息進行標準化處理后寫入會商模板庫。主題會商模板定制程序主要實現降水實況節點、水情實況節點、水雨情展望節點、汛情實況節點、抗洪搶險實況節點、中央防汛經費使用管理節點、出險原因分析節點、急需解決的問題節點等信息的定制顯示。進而編制信息服務組件，供會商匯報系統直接調用。

圖1 會商支持系統體系結構

b. 會商方案分析子系統。以三維地理信息系統為依托，實現典型河道地區的高清晰度遙感影像信息與矢量地圖疊加顯示。實現三維地圖靈活操作、空間位置服務和信息查詢[10]，三維輔助空間分析、方案分析、水庫樞紐調度運行(包括大壩工程的三維建模)、典型河道洪水淹沒范圍仿真、指揮調度標繪、洪水風險評估和可視化表達等模塊功能，滿足黃委防洪調度會商分析的需要。

c. 會商過程管理和會商結果管理子系統。會商過程管理包括會議流程管理和議題管理等模塊。會商結果管理是對會商過程產生會商程序性文檔和技術性文檔進行管理[11]。

d. 工情險情系統擴展。主要是將黃河下游工情險情會商系統上延至小北干流河段，實現涵蓋更大范圍的水文信息、工情險情信息、災情信息、防汛部署的統一管理。

e. 黃河流域概要信息演示子系統。主要包括黃河干流樞紐工程、堤防、河道工程、管理機構、黃河防洪工程特點、工程分布、水文氣象、工程地質、交通情況和人文地理信息等的演示。相關應用系統代理主要包括水情信息查詢系統和黃河下游工情險情會商系統等有關系統的鏈接[12]。

4 關鍵技術

4.1 技術路線

匯報過程的技術路線是：首先，根據會商主題，利用數據庫和服務組件等技術，編制后臺處理程序匯集已建防汛應用系統的會商數據(包括分析結果)，按照規則將用于會商的基本數據統一存儲到綜合會商數據庫中，這是會商信息的主要來源。其次，進行標準化預處理形成用于主題會商的節點類信息，并考慮會商層次級別和會商主題，調整會商模板庫中修改定制會商內容的詳略，滿意后存儲到模板庫中，這是一個交互過程。最后，利用會商服務組件功能提取模板庫中已定制好的會商信息直接供匯報系統調用。

會商方案分析的技術路線是：采用當今業界主流的三維地理信息Skyline軟件為主要會商分析平臺，由3個相互獨立的模塊構成：terra builder、terra explorer pro和terra gate，通過這3個模塊可以把不同的地理信息數據整合，并把它們迅速的分發給各個用戶[13]。在會商過程中，采用人機交互方式，各位專家能隨時調閱和主題會商相關的信息。譬如：會商主題涉及的區域范圍、位置、災害程度和評估結果、周圍資源、現場指揮情況等。在整個交互過程中需要數據庫支持。其技術路線概要見圖2。

圖2 會商方案分析技術路線概要

4.2 會商元數據庫建設

系統模塊元數據是關于系統內部廣義模塊的描述信息，是系統功能管理、新模塊設計開發的基礎；用戶通過對該類元數據進行檢索，可以快速瀏覽和查找相關的系統功能模塊，了解其功能、運行條件等相關信息，以便于用戶對其進行有效的利用。通常情況下是找出對當前防洪決策最有效的支持信息的相關模塊，并實現各模塊的快速調用和合理組織，從而實現防汛會商信息的匯集。

一般來說，當系統模塊開發完成后，應將其元數據信息錄入到相應的元數據庫中以便利用。就系統模塊元數據庫(匯集信息元數據庫)在實際防汛會商中應用來說，根據系統模塊元數據中定義的標識信息，主要存儲信息的編碼、名稱、類型、來源、關鍵詞、信息路徑、信息描述等內容，而不存儲實際的數據或內容[14]。

會商綜合數據庫信息內容主要包括水雨沙情信息、水庫調度成果信息、下游災情預測成果信息、下游河勢工情預測成果信息、防汛搶險信息、工情信息、東平湖分滯洪運用信息、流域應急突發事件信息。

4.3 會商中間件的開發

應用支撐平臺是會商支持系統的核心，是支撐應用系統開發與運行的重要基礎設施，也是信息及資源共享的平臺。信息平臺研發的會商中間件功能可隨時注冊到支撐平臺，形成了可供復用的軟件資源，最大限度地減少了軟件的重復開發。利用支撐平臺提供的動態服務組合機制與技術手段，形成的信息資源可按需自適應組合，達到在不同系統之間調用的信息共享，滿足工情險情、水庫調度中尺度暴雨數值預報、洪水預報等的跨系統需求。研發的會商中間件組件，為系統的統一開發和穩定運行提供了先進可靠的技術基礎。本系統共研發了18個中間件組件，并部署到相應的業務應用服務器中。

4.4 會商模板構建

a. 信息來源。主要來源于綜合會商數據庫。防汛會商收集的信息按組織方式可以分為網頁、文檔、圖形、視頻、數據等多種形式，正是由于信息表現形式的多樣性、存儲結構的異樣性，給系統的集成化管理帶來一定的難度。為了克服上述困難，選取簡單集成，將網頁節點元素形式作為信息組織的統一方式。若信息已是網頁方式表現，則只須對信息歸檔、分類，然后存儲到集成數據庫中；如果信息是以非網頁方式表現，則需要對存入網絡數據庫的原有信息進行加工處理后創建成網頁節點形式，然后開始歸檔、分類、存儲等操作[15]。

b. 模板庫信息內容。模板庫會商節點內容主要包括降水實況節點、水情實況節點、水雨情展望節點、汛情實況節點、抗洪搶險實況節點、中央防汛經費使用管理節點、出險原因分析節點、急需解決的問題節點等。

5 結 語

黃河防洪調度綜合決策會商支持系統已應用于防洪、防凌、利用桃汛優化洪水沖刷降低潼關高程試驗、調水調沙及水資源調度管理工作中并發揮了重要作用，在新疆塔里木河水量調度系統建設、陜西省“數字渭河”建設規劃中也得到應用，社會經濟效益顯著，應用前景廣闊。

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ConstructionofcomprehensivedecisionandconsultationsupportsystemforfloodcontroloperationinYellowRiver

DINGBin，YAOBaoshun，DUWen

(InformationCenterofYellowRiverConservancyCommission,Zhengzhou450003,China)

The comprehensive decision and consultation support system for flood control operation in the Yellow River (hereinafter referred to as the system) used the existing flood control operation application system and other relevant data as data sources. By adopting scientific data organizing and processing methods, and focusing on the consultation theme, the system made out the abundant information that met the needs of flood control consultation. Finally, the calculation results of various flood control information and related application systems were presented to the decision makers in an intuitive and visual form, assisting leaders and experts to judge. The system has been applied in flood control, ice prevention, water transfer, sediment and water resources management work, playing an important role now.

flood control operation; decision support; consultation; metadata; Yellow River

10.3880/j.issn.1004-6933.2017.06.08

丁斌(1980—)，男，高級工程師，碩士，主要從事水利信息化的管理和設計開發工作。E-mail：dingbin@yrcc.gov.cn

TV877; TP302

A

1004-6933(2017)06-0055-05

2016-12-30 編輯：王 芳)