陆浑灌区信息化建设规划分析

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［摘要］灌区信息化建设是一项涉及面广、科技含量高的系统化工程。在明确灌区信息化规划应坚持实用、先进、开放等原则的基础上，从信息化建设目标、系统架构、信息流分析等方面，对规划思路进行了探讨，并以陆浑灌区信息化建设为例，阐明了灌区信息化建设应遵循的自上而下优化系统架构、自底向上分析数据源的规划方法。研究结果可供灌区信息化建设参考。

［关键词］灌区信息化；规划思路；系统架构；信息源

1概述

灌区信息化是一种高效的管理手段，是一个集成了多种先进技术的高级管理系统，这个系统由基于计算机、通信网络、信息采集的硬件设备以及能够对灌区信息进行分析、处理的应用软件组成。鉴于灌区信息化系统具有较大的软、硬件和信息体量，要顺利实现灌区信息化，必须将科学、细致、全面的系统规划作为起点，并高度重视规划在灌区信息化建设中的作用。深入挖掘和利用灌区的信息资源，利用先进的科学技术手段，全面提升灌区工程管理和运行管理的效率和效能，建立集约高效、人水和谐的灌区运行环境，是灌区信息化建设的根本目标。灌区信息化建设具有很强的系统性，它不仅涉及到多方面新技术的应用，还受到灌区管理体制、管理水平以及资金投入等多方面的限制，因此，各灌区的信息化建设目标各不相同。如何限定信息化建设目标，以及如何优化信息化的实现方式，都是规划阶段应该综合考虑的重要问题。

2规划原则

2.1坚持需求至上的系统实用性。灌区信息化建设规划应以实际效用为目的，在确保实用的基础上做好系统需求分析。要确认系统在操作、运行、效果方面的实用性，确保能够切实发挥系统建设效益，这是系统规划的基本原则。2.2保持系统的技术先进性。计算机、电子、通讯技术是灌区信息化系统建设的基础支撑，保持应用技术的先进性至关重要。当前，各项科学技术发展迅速，应用技术的先进性对整个系统的生命周期和使用效率影响较大。在规划中要充分利用各方面的前沿技术，尽量提高系统的科技水平，并具有一定的前瞻性。2.3具有良好的开放性、可扩展性。灌区信息化系统的信息采集、传输以及数据格式均要符合水利行业已有的相关国家标准和规范，要具有较好的开放性、兼容性，要尽可能统一标准。信息化系统规划应重视各子系统软、硬件标准的使用，要保持较好的可扩展性，以便于系统后期的续建、改造或升级。2.4具有较高的安全可靠性。灌区信息化系统的安全、可靠涉及软环境和硬环境两个方面：软环境包括计算机网络的安全防护、应用软件运行维护、人员误操作规避等；硬环境包括野外设备保护、人为破坏防护等。规划应明确安全防范重点，加强网络、电子、电源、信息采集设备等的安全保护设置，在这两个方面要联合设防。

3面向应用的规划思路

3.1以日常业务为导向，确定系统应用目标。灌区信息化建设的目的是服务于灌区管理，能够满足灌区管理业务要求，提升灌区管理水平，规划应当以日常业务需求为导向，以坚持经济实用为原则来确定系统应用目标。要综合考虑灌区现有的管理体制、人员配置、业务运行等情况，以确定实用的建设内容。系统建设目标不可好高骛远、不求实效。3.2以管理模式为前提，确定系统主体架构。灌区一般涉及多个层级的管理单位，以及各单位间不同的职责和业务需求，这些特性决定了灌区管理模式的多样性。规划应当以较高层的一个管理单位为中心，在区别其它各单位管理职能的基础上，理清各节点单位所处的位置及主要业务需求。然后，以管理单位从上到下的层级为主线，合理确定系统主体架构的通讯网络、数据流、主要设备布置位置等。3.3以灌区功能为限制，确定系统建设规模。灌区信息化建设以提高管理效率和管理水平为目的。规划应当在确定的系统应用目标基础上，围绕灌区功能，根据管理需要，确定各子系统、模块的建设规模。在系统生命周期内，建设规模过大劳民伤财、事倍功半；规模过小又难以发挥作用，达不到系统建设的目的。3.4以运行机制为基础，确定系统信息流。灌区的管理、运行建立在一定的规范机制和程式上，各管理单位、部门对灌区信息的需求和使用具有较大差别。因此，灌区的管理运行机制决定了灌区的信息流向。在进行需求分析的基础上，整合、优化所采集的信息资源，合理确定信息的使用对象和处理存储目标，是规划阶段必须明确的重点思路。

4上下统筹的规划方法

灌区信息化建设要整体优化，避免出现架子过大却信息量不足，或信息冗余度大且可利用量有限等一些对系统应用影响较大的不规范现象，否则，将可能导致系统完工即废或运行不畅、运用困难，与项目建设的初衷严重相悖。下面以河南省陆浑灌区信息化建设为例对规划应遵循的基本方法作简要阐述。4.1自上而下的系统架构优化。根据灌区现有的管理体制、机制，确定一个信息化管理中心的设备配置和主要功能，再根据业务需求，可分设相应的分中心。明确各管理中心对系统硬件、软件及有关信息的管理职能与分工。根据灌区主要信息类型、来源，结合信息采集点位置环境及管理中心设置，确定信息传输的最佳途径和方式，进一步优化传输线路、协议、数据结构等，确保数据传输通畅、路径最优。对于灌区大量的数据信息，根据业务属性、建设和管理需要，应统一整合到一个数据库。但对于安全性要求较高、或有其它特殊使用限制的数据信息、通讯，则要建立独立的通信网络。数据信息甄别与优化整合也是系统架构组建的关键步骤。河南省陆浑灌区位于河南省西部，是一个集城市供水、工业供水、农业灌溉的大型灌区，隶属于河南省水利厅的河南省陆浑水库管理局（以下称省局）是其一级管理单位，行使灌区骨干工程建设和用水调度权。灌区管理实行分层包段负责制：省局下设两个灌区管理处分别负责总干渠、东一干渠上段；其它各段干渠分别由其所在的行政区成立的专管机构（以下称县局）负责；各县局及省局下属两处又下设有管理段。支斗渠以下工程由受益用水户自主管理。干渠各管理段所直接面向用水户负责所辖区段内的闸门启闭、水量结算和水费征收等工作。鉴于以上复杂的省、县、所三级管理体制以及统一调度、分段实施的运行机制，陆浑灌区信息化工程在省局建立了信息化管理中心，在县局建立了二级分中心，并在段所建立了视频监视及闸门远程控制中心。省局信息中心与各二级单位建立了VPN专用网络链接，构建了统一的灌区基础信息数据库，通过优化的通信网络，将灌区所有信息统一整合到了信息中心。各县级分中心又通过网络连接到所辖段所，并建立了本单位内部局域网。全灌区自上而下实现了管理职能分解及数据信息的集中处理和共享。4.2自底向上的信息源分析。灌区信息包括墒情、雨情、水情、工情、GIS信息、监控音视频、调控指令、设备运行状态等，但灌区信息化不可能将这些信息全都进行实时采集和存储。系统规划要针对各单位、部门的业务需求，合理分析各个信息源的代表性和信息的最优需求量，确定有限的关键信息源。这些信息源不仅影响到灌区信息化系统的运行效能，也决定了系统的建设规模。目前，灌区各地的信息传输条件差别较大，应综合考虑各信息采集点和中继传输点的通讯技术与环境安全，与前期确定的系统架构相衔接，尽量统一信息的采集和传输方式。陆浑灌区信息化系统采集的主要信息包括渠道水情、灌区雨情、墒情、监控视频、调度指令等。根据各单位业务和生产安全需要，通过认真的信息需求分析，综合信息点位置优化，共规划了干渠关键断面水情采集点23处，沿渠较大引水口水情采集点40处，遥测雨量点24处，土壤墒情采集点12处，视频监控58点位，闸门远程控制12孔位。除视频监控及闸门远程控制信息通过租用中国移动的光缆直接接入段所主控计算机外，其余信息均通过中国移动的GPRS无线网络上传至省局信息中心。4.3应用软件系统设计。灌区信息化系统一般由雨水情监测、视频监控、远程控制、通讯网络、OA办公等多个子系统组成，信息化系统的实际、有效应用，离不开各子系统应用软件的支撑。在需求分析业已完成，系统架构基本定型，数据结构、来源确定后，即可进行专用应用软件系统的设计和开发。应用软件系统设计应在系统主体架构内，进行详细的需求分析，确定使用范围和网络安全保障。设计应在系统架构建立和信息源分析完成的基础上进行，应在确定的系统架构下尽量扩展信息的有效利用，充分发挥应用系统的使用效能。

在现有工程基础上，结合灌区业务需求、运行机制以及人员素质等多方面因素，经过系统架构优化和信息分析，陆浑灌区信息化建设的应用子系统有：雨水情遥测、用水管理、闸门远程控制、视频监视会商、OA办公等。为方便各应用系统的使用和管理，陆浑灌区信息化系统梳理了渠道水位和遥测雨量数据信息的格式和标准，统一了水位遥测和墒情采集设备的传输协议，对各子系统进行了优化、整合，构建了陆浑灌区信息化平台。5结语灌区信息化建设规划要有一个明晰的规划思路和方法，它是科学合理、贴合实用、准确高效地完成系统规划工作的基础和保障。规划应当以用户实际需求为出发点、以当前最先进的科学技术为手段、以经济投入和系统高效运行为目标，在当前水利信息化技术标准及有关规范框架下，运用科学、灵活的统筹方法，针对灌区自身特点及运行管理需求，科学合理地确定灌区信息化建设目标，统一技术架构，做好总体布局。陆浑灌区信息化建设规划可供同类灌区信息化建设参考。

作者:郝敬伟 李敏 张宏图 单位:河南省陆浑水库管理局