陸渾灌區(qū)信息化建設(shè)規(guī)劃淺析

郝敬偉，李 敏，張宏圖

（河南省陸渾水庫管理局，河南 洛陽 471003）

1 概述

灌區(qū)信息化是一種高效的管理手段，是一個集成了多種先進技術(shù)的高級管理系統(tǒng)，這個系統(tǒng)由基于計算機、通信網(wǎng)絡(luò)、信息采集的硬件設(shè)備以及能夠?qū)鄥^(qū)信息進行分析、處理的應(yīng)用軟件組成。鑒于灌區(qū)信息化系統(tǒng)具有較大的軟、硬件和信息體量，要順利實現(xiàn)灌區(qū)信息化，必須將科學(xué)、細致、全面的系統(tǒng)規(guī)劃作為起點，并高度重視規(guī)劃在灌區(qū)信息化建設(shè)中的作用。

深入挖掘和利用灌區(qū)的信息資源，利用先進的科學(xué)技術(shù)手段，全面提升灌區(qū)工程管理和運行管理的效率和效能，建立集約高效、人水和諧的灌區(qū)運行環(huán)境，是灌區(qū)信息化建設(shè)的根本目標(biāo)。灌區(qū)信息化建設(shè)具有很強的系統(tǒng)性，它不僅涉及到多方面新技術(shù)的應(yīng)用，還受到灌區(qū)管理體制、管理水平以及資金投入等多方面的限制，因此，各灌區(qū)的信息化建設(shè)目標(biāo)各不相同。如何限定信息化建設(shè)目標(biāo)，以及如何優(yōu)化信息化的實現(xiàn)方式，都是規(guī)劃階段應(yīng)該綜合考慮的重要問題。

2 規(guī)劃原則

2.1 堅持需求至上的系統(tǒng)實用性

灌區(qū)信息化建設(shè)規(guī)劃應(yīng)以實際效用為目的，在確保實用的基礎(chǔ)上做好系統(tǒng)需求分析。要確認系統(tǒng)在操作、運行、效果方面的實用性，確保能夠切實發(fā)揮系統(tǒng)建設(shè)效益，這是系統(tǒng)規(guī)劃的基本原則。

2.2 保持系統(tǒng)的技術(shù)先進性

計算機、電子、通訊技術(shù)是灌區(qū)信息化系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)支撐，保持應(yīng)用技術(shù)的先進性至關(guān)重要。當(dāng)前，各項科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用技術(shù)的先進性對整個系統(tǒng)的生命周期和使用效率影響較大。在規(guī)劃中要充分利用各方面的前沿技術(shù)，盡量提高系統(tǒng)的科技水平，并具有一定的前瞻性。

2.3 具有良好的開放性、可擴展性

灌區(qū)信息化系統(tǒng)的信息采集、傳輸以及數(shù)據(jù)格式均要符合水利行業(yè)已有的相關(guān)國家標(biāo)準和規(guī)范，要具有較好的開放性、兼容性，要盡可能統(tǒng)一標(biāo)準。信息化系統(tǒng)規(guī)劃應(yīng)重視各子系統(tǒng)軟、硬件標(biāo)準的使用，要保持較好的可擴展性，以便于系統(tǒng)后期的續(xù)建、改造或升級。

2.4 具有較高的安全可靠性

灌區(qū)信息化系統(tǒng)的安全、可靠涉及軟環(huán)境和硬環(huán)境兩個方面：軟環(huán)境包括計算機網(wǎng)絡(luò)的安全防護、應(yīng)用軟件運行維護、人員誤操作規(guī)避等；硬環(huán)境包括野外設(shè)備保護、人為破壞防護等。規(guī)劃應(yīng)明確安全防范重點，加強網(wǎng)絡(luò)、電子、電源、信息采集設(shè)備等的安全保護設(shè)置，在這兩個方面要聯(lián)合設(shè)防。

3 面向應(yīng)用的規(guī)劃思路

3.1 以日常業(yè)務(wù)為導(dǎo)向，確定系統(tǒng)應(yīng)用目標(biāo)

灌區(qū)信息化建設(shè)的目的是服務(wù)于灌區(qū)管理，能夠滿足灌區(qū)管理業(yè)務(wù)要求，提升灌區(qū)管理水平，規(guī)劃應(yīng)當(dāng)以日常業(yè)務(wù)需求為導(dǎo)向，以堅持經(jīng)濟實用為原則來確定系統(tǒng)應(yīng)用目標(biāo)。要綜合考慮灌區(qū)現(xiàn)有的管理體制、人員配置、業(yè)務(wù)運行等情況，以確定實用的建設(shè)內(nèi)容。系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)不可好高騖遠、不求實效。

3.2 以管理模式為前提，確定系統(tǒng)主體架構(gòu)

灌區(qū)一般涉及多個層級的管理單位，以及各單位間不同的職責(zé)和業(yè)務(wù)需求，這些特性決定了灌區(qū)管理模式的多樣性。規(guī)劃應(yīng)當(dāng)以較高層的一個管理單位為中心，在區(qū)別其它各單位管理職能的基礎(chǔ)上，理清各節(jié)點單位所處的位置及主要業(yè)務(wù)需求。然后，以管理單位從上到下的層級為主線，合理確定系統(tǒng)主體架構(gòu)的通訊網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)流、主要設(shè)備布置位置等。

3.3 以灌區(qū)功能為限制，確定系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模

灌區(qū)信息化建設(shè)以提高管理效率和管理水平為目的。規(guī)劃應(yīng)當(dāng)在確定的系統(tǒng)應(yīng)用目標(biāo)基礎(chǔ)上，圍繞灌區(qū)功能，根據(jù)管理需要，確定各子系統(tǒng)、模塊的建設(shè)規(guī)模。在系統(tǒng)生命周期內(nèi)，建設(shè)規(guī)模過大勞民傷財、事倍功半；規(guī)模過小又難以發(fā)揮作用，達不到系統(tǒng)建設(shè)的目的。

3.4 以運行機制為基礎(chǔ)，確定系統(tǒng)信息流

灌區(qū)的管理、運行建立在一定的規(guī)范機制和程式上，各管理單位、部門對灌區(qū)信息的需求和使用具有較大差別。因此，灌區(qū)的管理運行機制決定了灌區(qū)的信息流向。在進行需求分析的基礎(chǔ)上，整合、優(yōu)化所采集的信息資源，合理確定信息的使用對象和處理存儲目標(biāo)，是規(guī)劃階段必須明確的重點思路。

4 上下統(tǒng)籌的規(guī)劃方法

灌區(qū)信息化建設(shè)要整體優(yōu)化，避免出現(xiàn)架子過大卻信息量不足，或信息冗余度大且可利用量有限等一些對系統(tǒng)應(yīng)用影響較大的不規(guī)范現(xiàn)象，否則，將可能導(dǎo)致系統(tǒng)完工即廢或運行不暢、運用困難，與項目建設(shè)的初衷嚴重相悖。下面以河南省陸渾灌區(qū)信息化建設(shè)為例對規(guī)劃應(yīng)遵循的基本方法作簡要闡述。

4.1 自上而下的系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化

根據(jù)灌區(qū)現(xiàn)有的管理體制、機制，確定一個信息化管理中心的設(shè)備配置和主要功能，再根據(jù)業(yè)務(wù)需求，可分設(shè)相應(yīng)的分中心。明確各管理中心對系統(tǒng)硬件、軟件及有關(guān)信息的管理職能與分工。根據(jù)灌區(qū)主要信息類型、來源，結(jié)合信息采集點位置環(huán)境及管理中心設(shè)置，確定信息傳輸?shù)淖罴淹緩胶头绞剑M一步優(yōu)化傳輸線路、協(xié)議、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等，確保數(shù)據(jù)傳輸通暢、路徑最優(yōu)。

對于灌區(qū)大量的數(shù)據(jù)信息，根據(jù)業(yè)務(wù)屬性、建設(shè)和管理需要，應(yīng)統(tǒng)一整合到一個數(shù)據(jù)庫。但對于安全性要求較高、或有其它特殊使用限制的數(shù)據(jù)信息、通訊，則要建立獨立的通信網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)信息甄別與優(yōu)化整合也是系統(tǒng)架構(gòu)組建的關(guān)鍵步驟。

河南省陸渾灌區(qū)位于河南省西部，是一個集城市供水、工業(yè)供水、農(nóng)業(yè)灌溉的大型灌區(qū)，隸屬于河南省水利廳的河南省陸渾水庫管理局（以下稱省局）是其一級管理單位，行使灌區(qū)骨干工程建設(shè)和用水調(diào)度權(quán)。灌區(qū)管理實行分層包段負責(zé)制：省局下設(shè)兩個灌區(qū)管理處分別負責(zé)總干渠、東一干渠上段；其它各段干渠分別由其所在的行政區(qū)成立的專管機構(gòu)（以下稱縣局）負責(zé)；各縣局及省局下屬兩處又下設(shè)有管理段。支斗渠以下工程由受益用水戶自主管理。干渠各管理段所直接面向用水戶負責(zé)所轄區(qū)段內(nèi)的閘門啟閉、水量結(jié)算和水費征收等工作。

鑒于以上復(fù)雜的省、縣、所三級管理體制以及統(tǒng)一調(diào)度、分段實施的運行機制，陸渾灌區(qū)信息化工程在省局建立了信息化管理中心，在縣局建立了二級分中心，并在段所建立了視頻監(jiān)視及閘門遠程控制中心。省局信息中心與各二級單位建立了VPN專用網(wǎng)絡(luò)鏈接，構(gòu)建了統(tǒng)一的灌區(qū)基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫，通過優(yōu)化的通信網(wǎng)絡(luò)，將灌區(qū)所有信息統(tǒng)一整合到了信息中心。各縣級分中心又通過網(wǎng)絡(luò)連接到所轄段所，并建立了本單位內(nèi)部局域網(wǎng)。全灌區(qū)自上而下實現(xiàn)了管理職能分解及數(shù)據(jù)信息的集中處理和共享。

4.2 自底向上的信息源分析

灌區(qū)信息包括墑情、雨情、水情、工情、GIS信息、監(jiān)控音視頻、調(diào)控指令、設(shè)備運行狀態(tài)等，但灌區(qū)信息化不可能將這些信息全都進行實時采集和存儲。系統(tǒng)規(guī)劃要針對各單位、部門的業(yè)務(wù)需求，合理分析各個信息源的代表性和信息的最優(yōu)需求量，確定有限的關(guān)鍵信息源。這些信息源不僅影響到灌區(qū)信息化系統(tǒng)的運行效能，也決定了系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模。目前，灌區(qū)各地的信息傳輸條件差別較大，應(yīng)綜合考慮各信息采集點和中繼傳輸點的通訊技術(shù)與環(huán)境安全，與前期確定的系統(tǒng)架構(gòu)相銜接，盡量統(tǒng)一信息的采集和傳輸方式。

陸渾灌區(qū)信息化系統(tǒng)采集的主要信息包括渠道水情、灌區(qū)雨情、墑情、監(jiān)控視頻、調(diào)度指令等。根據(jù)各單位業(yè)務(wù)和生產(chǎn)安全需要，通過認真的信息需求分析，綜合信息點位置優(yōu)化，共規(guī)劃了干渠關(guān)鍵斷面水情采集點23處，沿渠較大引水口水情采集點40處，遙測雨量點24處，土壤墑情采集點12處，視頻監(jiān)控58點位，閘門遠程控制12孔位。除視頻監(jiān)控及閘門遠程控制信息通過租用中國移動的光纜直接接入段所主控計算機外，其余信息均通過中國移動的GPRS無線網(wǎng)絡(luò)上傳至省局信息中心。

4.3 應(yīng)用軟件系統(tǒng)設(shè)計

灌區(qū)信息化系統(tǒng)一般由雨水情監(jiān)測、視頻監(jiān)控、遠程控制、通訊網(wǎng)絡(luò)、OA辦公等多個子系統(tǒng)組成，信息化系統(tǒng)的實際、有效應(yīng)用，離不開各子系統(tǒng)應(yīng)用軟件的支撐。在需求分析業(yè)已完成，系統(tǒng)架構(gòu)基本定型，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、來源確定后，即可進行專用應(yīng)用軟件系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)。應(yīng)用軟件系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)在系統(tǒng)主體架構(gòu)內(nèi)，進行詳細的需求分析，確定使用范圍和網(wǎng)絡(luò)安全保障。設(shè)計應(yīng)在系統(tǒng)架構(gòu)建立和信息源分析完成的基礎(chǔ)上進行，應(yīng)在確定的系統(tǒng)架構(gòu)下盡量擴展信息的有效利用，充分發(fā)揮應(yīng)用系統(tǒng)的使用效能。

在現(xiàn)有工程基礎(chǔ)上，結(jié)合灌區(qū)業(yè)務(wù)需求、運行機制以及人員素質(zhì)等多方面因素，經(jīng)過系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化和信息分析，陸渾灌區(qū)信息化建設(shè)的應(yīng)用子系統(tǒng)有：雨水情遙測、用水管理、閘門遠程控制、視頻監(jiān)視會商、OA辦公等。為方便各應(yīng)用系統(tǒng)的使用和管理，陸渾灌區(qū)信息化系統(tǒng)梳理了渠道水位和遙測雨量數(shù)據(jù)信息的格式和標(biāo)準，統(tǒng)一了水位遙測和墑情采集設(shè)備的傳輸協(xié)議，對各子系統(tǒng)進行了優(yōu)化、整合，構(gòu)建了陸渾灌區(qū)信息化平臺。

5 結(jié)語

灌區(qū)信息化建設(shè)規(guī)劃要有一個明晰的規(guī)劃思路和方法，它是科學(xué)合理、貼合實用、準確高效地完成系統(tǒng)規(guī)劃工作的基礎(chǔ)和保障。規(guī)劃應(yīng)當(dāng)以用戶實際需求為出發(fā)點、以當(dāng)前最先進的科學(xué)技術(shù)為手段、以經(jīng)濟投入和系統(tǒng)高效運行為目標(biāo)，在當(dāng)前水利信息化技術(shù)標(biāo)準及有關(guān)規(guī)范框架下，運用科學(xué)、靈活的統(tǒng)籌方法，針對灌區(qū)自身特點及運行管理需求，科學(xué)合理地確定灌區(qū)信息化建設(shè)目標(biāo)，統(tǒng)一技術(shù)架構(gòu)，做好總體布局。陸渾灌區(qū)信息化建設(shè)規(guī)劃可供同類灌區(qū)信息化建設(shè)參考。