济南黄河防汛指挥调度决策支持系统研究

<P>摘 要：济南黄河防汛指挥调度决策支持系统是面向防汛决策指挥，利用现代化技术，协助决策者完成决策的应用软件系统。系统以SuperMap为地理信息平台，以MS SQL Server网络数据库为数据交互层，利用多种方法综合处理信息和显示计算结果。系统已经开发完毕，经过专家验收后投入运行阶段，在防汛工作中初步发挥了作用。</P>
<P>关键词：防汛；决策支持系统；济南；黄河</P>
<P><b>1 引言</b></P>
<P><b>    </b>从 1997年开始水利部决定在全国范围内建立防汛指挥系统。在整个防汛指挥系统的建设中，作为软件系统的防汛决策支持系统的开发是建设期最长，难度最大的工作内容[1]。防汛决策支持系统是面向防汛决策指挥，针对非工程措施，利用计算机技术、管理科学与工程、系统工程以及防汛等领域的科学技术等，在计算机网络环境下建立的协助决策者完成决策的一个计算机应用软件系统。</P>
<P>    济南黄河河道上宽下窄，比降上陡下缓，排洪能力上大下小。洪水位高，冲刷力强，防汛任务艰巨。为了减少大洪水给济南带来的灾害，济南黄河河务局在稳固现有的工程措施的同时，也加强了非工程措施的建设，尤其是注重在决策与指挥方面利用先进的技术。济南黄河河务局与清华大学水利水电系合作，共同开发了济南黄河防汛指挥调度决策支持系统。</P>
<P><b>2 总体设计</b></P>
<P>2.1 系统建设目标</P>
<P>    根据《国家防汛指挥系统工作设计大纲》及《国家防汛指挥系统工程流域、省级总体设计指导书》的要求，结合济南市黄河流域实际情况，建成济南市重点防洪地区，高效可靠、实用先进的防汛指挥调度系统，能为各级防汛部门准确、及时的提供洪水预报、防洪调度决策和指挥防洪抢险救灾等所需的科学依据，为防汛指挥领导进行会商决策，指挥抢险、救灾提供支持。</P>
<P>2.2 系统建设原则</P>
<P>    济南防汛指挥调度系统是一项规模庞大、结构复杂、功能强、涉及面广、建设周期长的系统工程，为确保预期目标的实现，系统的设计与建设遵循了以下的原则：</P>
<OL>
<LI>遵循了“统筹兼顾、公专结合”的原则，在满足近期需要的前提下，考虑了长远的发展，保护了原有的投资，充分利用了现有的设备和设施。
<LI>系统在实用先进的前提下，考虑了系统的可靠性、开放性和实时性。
<LI>系统强调结构化、模块化、标准化，作到界面清晰、接口标准统一，连接畅通，使系统既有完整性，又有灵活性，实现了有效集成。
<LI>本着“统一规划设计、分步实施、急用先办、边建设边受益”的要求进行了系统的设计和建设。</LI></OL>
<P>2.3 系统的逻辑结构</P>
<P>    指挥调度系统的逻辑结构可分为三个层次：人机交互层、应用模块层和基础信息层。</P>
<P>    人机交互层是用户和指挥调度系统进行交互的接口。决策辅助人员通过人机交互界面和应用模块层交互，利用应用模块层和基础信息层的众多分析、计算功能，完成防洪决策过程中各个阶段、各个工作环节的信息查询和分析计算。</P>
<P>    应用模块层由业务模块和辅助模块两部分构成。业务模块由防汛决策流程中的各个阶段组成，包括水情预报、防汛报险、防洪调度、防汛信息查询、险情处理等模块；辅助模块主要提供对业务流程的支持，包括Web服务、险情监视、基础信息查询、防汛管理等模块。应用模块层各模块之间的相互协调和支持，完成了用户和防汛信息数据库之间的交互和通讯，构成了决策支持系统应用程序的核心。</P>
<P>    基础信息层由实时水、雨、工情数据库、防洪工程数据库、社会经济和地理数据库、图形库、动态景象库、历史大洪水数据库等综合数据库和各个系统的专用数据库组成。</P>
<P>2.4 系统数据库设计与建设</P>
<P>    系统数据库的设计与建设主要包括如下几个方面的内容：</P>
<P>    （1）社会经济信息库</P>
<P>    存储人口、经济、房屋、固定资产等社会经济信息。</P>
<P>    （2）图形资料库</P>
<P>    存储与电子地图相关的资料。该部分的数据以SuperMap电子地图格式存储。</P>
<P>    （3）动态影像库</P>
<P>    存储卫星云图、卫星影像图和其他视频图像。</P>
<P>    （4）工程信息库</P>
<P>    存储防汛工程的静态信息和动态信息。其中静态信息包括各种工程的结构、类型、材料等固定信息，动态信息则包括水情、冰情等信息。</P>
<P>    （5）防汛管理信息库</P>
<P>    存储防汛机构设置、防汛规程、值班情况、物资存储、抢险队伍等相关信息。</P>
<P>    （6）超文本库</P>
<P>    存储防汛知识、相关法律法规、汛情通报、方案综合描述、会商文档和其它图、文、音、像等信息。</P>
<P>    （7）模型、方法、知识库</P>
<P>    存储数学模型、数值计算、专家经验等模型、方法、知识集合。该部分的数据以各种形式分布于程序中，用于对程序的运行进行控制。</P>
<P>    以上数据库均采用国家颁布的标准数据库结构，系统除了建立标准数据库结构外，还整理和搜集了大量项目区的资料并进行入库工作，对于一些暂时难以得到的数据，也采用临时虚拟数据进行补充，以保证数据库的充实，同时便于软件开发时进行测试。</P>
<P>2.5 计算机网络系统</P>
<P>    在济南防汛通信系统的基础上建立防汛计算机广域网，保证全系统的计算机资源共享和信息传输。防汛决策支持系统运行于济南黄河河务局防办部门的计算机局域网上，并通过路由出口接入广域网。防汛决策支持系统的数据环境是在济南防办局域网上建立的综合数据库，集中存储水情、雨情、工情、旱情、灾情等防汛信息。因此本系统的防汛综合数据库是全局防汛信息的集散地，需要计算机网络系统保证防汛信息的共享和传输。根据防汛信息采集和管理的职能，防汛信息的数据源有：</P>
<OL>
<LI>水情、雨情信息来自济南市河务局及其下属的水文测站和雨量站；
<LI>工情信息来自各工情分中心；
<LI>遥测信息、部分工情信息来自济南黄河河务局防办部门。</LI></OL>
<P><b>3 系统模块介绍</b></P>
<P>    本系统分7大模块，分别执行不同的功能</P>
<OL>
<LI>系统维护模块，该模块主要负责系统基本信息的维护及地图数据的更新，根据工作人员的需要，本系统设置多级、分层次的维护功能，系统维护人员分为超级管理员，专业维护人员，一般维护人员及一般操作人员等多级划分，各个级别的人员分别执行不同的功能，满足各个阶层的人员的需求。
<LI>基础信息模块，该模块就济南市黄河河务局的所管辖河段的社会、经济、人文、历史等作了基本介绍。
<LI>工程信息模块，该模块就济南市黄河河务局管理的工程情况作了详细具体的划分介绍，从济南市总体、各个县局、各项工程、重点工程，到各个具体工程分层次，分重点的逐次介绍，信息众多但不显冗余，功能复杂但操作简单，将信息系统和实际工程切实的结合。
<LI>非工程信息，本模块就防办人员常用的非工程信息作了逐一介绍，使工作人员能够在较短的时间内，方便、准确的定位具体信息。
<LI>防汛物料调度，此模块就汛期防汛物料调度频繁，调度信息量大等特点，专门单独划分出来，使操作人员能够快捷、迅速的了解各个仓库的现存料物信息、料物调度信息和料物调度路线等情况，最大简化了料物信息的传送途径。
<LI>防汛抢险，此模块就防汛信息量大的特点，划分出实时防汛报险、实时雨情、实时水情及实时联系指挥机构等功能，使得险情信息在最短时间能传送到相关的领导，并且简化了领导批复程序，使领导的最新指示在几分钟内到达险情工程处，极大的提高了险情处理的速度。
<LI>实体模型结果，本模块就济南黄河未来运行情况做了定性及定量的分析，在未来水情处理方面有相当的指导作用。</LI></OL>
<P><b>4 系统主要特点</b></P>
<OL>
<LI>信息量大：该系统涵盖了防汛有关的各个方面信息，从各项工程的具体技术指标到各个仓库的结构信息，从防汛预案到相应的法律法规都集成在系统中。
<LI>信息查询快捷：系统就主要常用信息设置快捷菜单，通过简单的点击即可以查询到相关信息。
<LI>多种信息支持：系统支持多种格式的信息，数据库、网页、图片、文本文件、音像文件、Flash动画文件、Htm文件、Word、Excel等常用的格式文件都可直接调用。
<LI>多种显示模式：系统根据不同的需要，对各种信息采取不同的表现模式，包含基本的数据库信息表格查询，文本文件的实时显示，图片文件的动态演变，动画文件的连续播放及其他多媒体形式的显示。
<LI>开放式的结构：系统根据具体工作的需要，实现了开放式数据结构，所有的数据都可在网络内共享，可以被第三方调用，实现了数据的共享性发布。
<LI>友好的操作界面：系统完全符合Windows操作标准，支持左右键及中键滚动显示模式，易上手，不需培训即可熟练操作。
<LI>数据输入形式简单：根据不同人员的需要，系统实现了三种不同的录入形式，使数据更新任务简单、明了，具有极大的方便性。</LI></OL>
<P><b>5 系统推广应用前景</b></P>
<P>    济南黄河防汛指挥调度决策支持系统是一个以地市级为主要应用对象的防汛调度管理应用系统，它在省局防汛调度指挥系统的框架下将各类防汛信息资料进一步细化，并将模型演算的各种方案和相关资料直观地表现出来，使基层的防汛调度与管理工作更加简捷、方便，并通过系统的数学模型计算和三维立体演示功能，提供各种直观的调度和管理方案，以便调度和管理决策。提高了工作效率和防汛调度与管理工作的科学化水平，可以在地市及以下的有防汛业务的基层单位推广应用。特别是该系统还将先进的地理信息系统软件本地化，通过修改和添加能够适时准确地反映辖区内的各类工程和非工程信息。</P>
<P>    该系统运用地理信息系统、数据库和网络技术等先进技术，准确、及时地发布各类防汛信息，大大提高了工作效率。通过加载洪水淹没灾情预报和演示功能能够准确客观的表现灾情信息，配合领导做出正确、及时的决策，最大限度的减轻损失，具有相当的社会效益。</P>
<P><b><EM>参考文献：</EM></b></P>
<P>[1]郭东明，王才，王教河.对防汛决策支持系统建设的总体思路[J]东北水利水电,2000,（18）</P>
<P>[2]张永,孙建奇,赵如林.黄河防汛决策支持系统建设应加强的几个方面[J]人民黄河.2002,(5)</P>
<P>[3]黄明,余达征,王明海.防洪调度智能决策支持系统的研究现状及问题[J]人民黄河. 2000,(1).</P>
<P>[4]刘怀亮,柳正青,李振坤 智能决策支持系统的模型技术及研究趋势[J]工业控制计算机.2003 ，16（ 2）.</P>
<P>中图分类号：P208 文献标识码：B</P>
<P>文章编号：1672-1683（2004）05-0021-03</P>
<P>收稿日期：2004-08-25</P>
<P>作者简介：甘治国（1978-），男，新疆塔城人，硕士，工程师，主要从事水资源规划与管理理论方法研究、决策支持系统设计开发研究等工作</P>