段家貴

信息化進(jìn)程下的防洪調(diào)度決策系統(tǒng)的構(gòu)建研究

段家貴

（唐山市陡河水庫管理處 河北唐山 063021）

隨著我國社會的進(jìn)步和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字水利的理念受到了人們的廣泛關(guān)注，水利信息化也逐漸走進(jìn)到人們的視野之中。世界上所有自然災(zāi)害中，洪水災(zāi)害顯得尤其嚴(yán)重，這就要求我們必須對洪水災(zāi)害采取有關(guān)的措施，并進(jìn)行有效調(diào)度和科學(xué)地管理，從根本上把我國防洪能力提升到先進(jìn)國家行列，能夠減少洪水災(zāi)害給人類帶來的損失，切實有效地保障人民的財產(chǎn)和生命安全，具有極其重要的意義。筆者對基于B/S或C/S模式的防洪調(diào)度系統(tǒng)的構(gòu)建進(jìn)行探討，并對我國防洪調(diào)度決策的發(fā)展方向進(jìn)行科學(xué)預(yù)測，對構(gòu)建信息化進(jìn)程下，深入地研究了防洪調(diào)度決策系統(tǒng)的原則。

信息化 防洪調(diào)度 決策系統(tǒng)構(gòu)建

隨著科學(xué)技術(shù)的逐漸深入和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，我國水利行業(yè)的信息化程度也得到了大大提升。目前我國已經(jīng)建立成為以七大江河為防洪重點(diǎn)區(qū)域、主要管理站的水資源預(yù)報方案。但是我國傳統(tǒng)的防洪調(diào)度決策系統(tǒng)通訊困難，上級部門不能及時地與下級部門進(jìn)行有效地溝通，支持環(huán)境和運(yùn)行相差較大。因此，目前建立的防洪調(diào)度決策系統(tǒng)是一個離散的系統(tǒng)，并沒有結(jié)合信息化的趨勢形成一個綜合性、有機(jī)性的防洪決策體系。筆者通過研究防洪調(diào)度決策系統(tǒng)，在當(dāng)前信息化進(jìn)程下的構(gòu)建進(jìn)行了研究，希望對我國防洪調(diào)度決策系統(tǒng)的構(gòu)建提高理論和方法上的指導(dǎo)。

1 B/S和C/S模式在防洪調(diào)度決策系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

目前，在我國防洪調(diào)度系統(tǒng)中，絕大多數(shù)采取的是C/S模式，該模式中的數(shù)據(jù)處理能力和操作能力、數(shù)據(jù)安全性和完整性都異常的優(yōu)秀。較好地解決了水庫在流域級防洪調(diào)度時出現(xiàn)的集成問題，很大程度上提高了水庫的防洪調(diào)度的科學(xué)性和管理性能，實現(xiàn)了局域網(wǎng)范圍內(nèi)的多用戶操作問題。但伴隨著系統(tǒng)的逐漸升級和應(yīng)用程序復(fù)雜程度的提高，C/S模式出現(xiàn)了諸如維護(hù)工作量大、可移植性差等弊端。

為了排除C/S系統(tǒng)在防洪中出現(xiàn)的弊端，以Web技術(shù)為支撐的B/S模型的出現(xiàn)較好地解決了這些弊端。B/S模式的防洪調(diào)度系統(tǒng)能夠在完全交由瀏覽器的基礎(chǔ)上通過客戶端用戶顯示web界面，來進(jìn)行用戶的降雨預(yù)報和洪水調(diào)度功能以及水域數(shù)據(jù)庫的管理問題。通過瀏覽器發(fā)出請求，與application server和data server相互通信，并妥善處理好相應(yīng)的請求，完成后把結(jié)果經(jīng)web服務(wù)器送到至client端口。這種以HTML、HTTP、JSP三種方式的服務(wù)器能保證夠保證數(shù)據(jù)的完整性、唯一性和準(zhǔn)確性，從而保證系統(tǒng)的實用性和一致性，使得我國的防洪調(diào)度框架能夠享受到系統(tǒng)集成和數(shù)據(jù)共享。

但是對于當(dāng)下基于B/S或C/S模式的防洪調(diào)度系統(tǒng)存在很明顯的弊端，幾乎所有的系統(tǒng)開發(fā)人員都是以一種單獨(dú)的模式進(jìn)行決策系統(tǒng)的開發(fā)，在有限程度集成的環(huán)境下，對數(shù)據(jù)庫、用戶界面相結(jié)合。當(dāng)用戶需求不同時，對系統(tǒng)代碼的修改量就會發(fā)生極大地變得，兩種模式的交換，就會導(dǎo)致系統(tǒng)重復(fù)開發(fā)，資源大量浪費(fèi)的出現(xiàn)。因此如何充分發(fā)揮這兩種模式的優(yōu)越性，滿足不同用戶對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的需求，使得系統(tǒng)得到高效的杰出，但是國內(nèi)外對此問題并未進(jìn)行深入的探究。

2 在信息化進(jìn)程下搭建防洪調(diào)度決策系統(tǒng)

對于防洪調(diào)度決策是一項十分復(fù)雜、相當(dāng)繁瑣的工程。在計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，借助運(yùn)行高效穩(wěn)定的防洪調(diào)度系統(tǒng)和模型，是十分必要的。水庫作為最重要的防洪工程，其洪水調(diào)度也是流域防洪的核心和觀看。我國的大多數(shù)大型水庫在國家水利部和政府的大力支持下，已經(jīng)對防洪調(diào)度的決策提供了強(qiáng)有力地支持。我國的水庫目前采用最廣泛是客戶端/服務(wù)器(C/ S)模式，其系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 洪水調(diào)度系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

在知識經(jīng)濟(jì)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)保障性發(fā)展的時代，人們對信息化提出了更高的要求。這不僅對傳統(tǒng)的C/S洪水調(diào)度系統(tǒng)造成了極大地沖擊，也使得C/S系統(tǒng)的弊端日益呈現(xiàn)在人們面前。因此這就造成了基于Web技術(shù)的瀏覽器/服務(wù)器(B/S)模式的出現(xiàn)，防洪調(diào)度系統(tǒng)開始被廣泛地運(yùn)用于水庫防洪之中，雖然B/S模式具有擴(kuò)展性好、共享程度高、易于維護(hù)等特點(diǎn)，但是C/S模式在數(shù)據(jù)的管理方面更加高效和安全、信息的通信量少是B/S模式所不具備的特征。因此要筆者從系統(tǒng)開發(fā)的目標(biāo)和原則方面對信息化進(jìn)程下的防洪調(diào)度決策系統(tǒng)的構(gòu)建進(jìn)行研究。

2.1防洪調(diào)度決策系統(tǒng)的開發(fā)目標(biāo)

為了提高我國水庫防洪調(diào)度決策系統(tǒng)的水平，促進(jìn)水庫防洪調(diào)度信息的規(guī)范化管理，國家防洪辦指出我國要自主研發(fā)出具有現(xiàn)代化氣息的洪水調(diào)度決策系統(tǒng)，并對系統(tǒng)的開發(fā)目標(biāo)指出了相應(yīng)的要求。這個要求也是筆者作為本次防洪調(diào)度決策系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)時所依據(jù)的原則，具體如下:首先，在極可能根據(jù)已經(jīng)存在的水庫洪水調(diào)度系統(tǒng)，再開發(fā)出自動采集水雨情信息的模塊，實現(xiàn)選擇自動或者人工的方法來對洪水進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)報和并進(jìn)行相關(guān)調(diào)度，同時還能實現(xiàn)從諸多防洪調(diào)度決策方案中找出最優(yōu)的方案。實現(xiàn)了這些功能后這樣就能根據(jù)每個省、市、自治區(qū)防辦和國家防總以及各級防汛指揮部門的不同情況，從而精確地對水庫的防洪調(diào)度信息進(jìn)行接收并妥善安排，安排結(jié)束后，再進(jìn)行相關(guān)的處理、統(tǒng)計和會商，這樣在水庫防洪調(diào)度時就有了有效的決策方法，最后還可以根據(jù)現(xiàn)在已有的網(wǎng)絡(luò)通信，還可以專門建設(shè)通信方法，從而為構(gòu)建出具有全國范圍的水庫防洪調(diào)度決策系統(tǒng)而努力。

2.2防洪調(diào)度決策系統(tǒng)的開發(fā)原則

本次防洪調(diào)度決策系統(tǒng)的在功能完善、界面設(shè)計、運(yùn)行環(huán)境的選擇、數(shù)據(jù)庫規(guī)范和操作系統(tǒng)的考慮上盡可能地以《國家防汛指揮系統(tǒng)工程》的要求來進(jìn)行開發(fā)為準(zhǔn)則。同時，在技術(shù)上還參考了《水文情報預(yù)報規(guī)范》和《水情自動測報系統(tǒng)規(guī)范》這兩個規(guī)范。綜合起來說，本次系統(tǒng)集成時具體以下幾個重要原則為依據(jù)：

（1）在滿足系統(tǒng)需求的前提下，保證期經(jīng)濟(jì)性的原則，選用高性價比的解決方案和設(shè)備。在遵循系統(tǒng)集成目標(biāo)的基礎(chǔ)上，將目前獨(dú)立運(yùn)行的子系統(tǒng)集中到Web、GIS、數(shù)據(jù)庫等服務(wù)平臺上協(xié)同工作，使之能夠最大限度的滿足用戶的需求。在服務(wù)平臺建立的同時，遵循安全保密原則，它事關(guān)到國計民生的問題，在進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計時應(yīng)該得到盡可能的考慮。

（2）在防洪調(diào)度系統(tǒng)決策構(gòu)建的過程中，要注重遵循實用性和先進(jìn)性原則，最大限度地適應(yīng)今后業(yè)務(wù)和技術(shù)發(fā)展變化的需要，從而滿足實際的工作需求，增強(qiáng)系統(tǒng)的生命力。

（3）在進(jìn)行系統(tǒng)集成時要注重對系統(tǒng)可靠性原則的遵循。任何一個系統(tǒng)的故障都有可能造成無法挽回的損失，因此系統(tǒng)要具體高度的可靠性。在系統(tǒng)維護(hù)時要領(lǐng)悟透軟件工程的原則，從可維護(hù)性、可擴(kuò)充性著手，切實強(qiáng)化管理信息系統(tǒng)各個模塊的功能。

綜上，防洪調(diào)度決策系統(tǒng)的模塊包括多個子系統(tǒng)組成，具體有對洪水預(yù)報、成果查詢、數(shù)據(jù)維護(hù)、系統(tǒng)時間設(shè)置等幾大模塊。由于決策系統(tǒng)依賴的信息具有多元性、廣泛性、異構(gòu)性等特點(diǎn)，因此在決策系統(tǒng)的設(shè)計過程中既要考慮子系統(tǒng)的結(jié)果特點(diǎn)，也要注意對系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)的管理，考慮不同用戶對決策系統(tǒng)的需求。這樣一來，決策系統(tǒng)能夠受到調(diào)度庫、遙測庫和系統(tǒng)庫等多個數(shù)據(jù)庫的同時支撐，使得使用者能在子系統(tǒng)模塊獨(dú)立運(yùn)行，可以采用Web 瀏覽器和Java 窗口兩種方式與洪水預(yù)報調(diào)度系統(tǒng)交互，使得系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯層得到可靠的服務(wù)服務(wù)，決策的理論性和實施性也得到了增強(qiáng)。

3 我國防洪調(diào)度決策的發(fā)展方向

筆者結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外在水庫調(diào)度決策方面的研究現(xiàn)狀，水庫研究發(fā)展方向的關(guān)鍵因素主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）水庫防洪調(diào)度決策，關(guān)系到各個復(fù)雜的內(nèi)容，彼此相互聯(lián)系卻又相互制約。它與社會、環(huán)境、生態(tài)、技術(shù)、自然等方面密切聯(lián)系，這個調(diào)度過程不能重復(fù)，對防洪調(diào)度決策正確與否起著至關(guān)重要的作用。所以，要想各項指標(biāo)得到可靠的相對公式的優(yōu)屬度，必須要采取正確的科學(xué)指標(biāo)權(quán)重以及評價指標(biāo)，在合理的優(yōu)化決策模型中尋求到優(yōu)良穩(wěn)定的評價結(jié)果，這些對水庫的防洪調(diào)度提供了重要的依據(jù)。

（2）在B/S和C/S模式同時存在和運(yùn)行的條件下，如何滿足不同用戶對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同需求，發(fā)揮兩種模式各自的優(yōu)越性，加強(qiáng)系統(tǒng)的高效集成，是目前國內(nèi)有所遺漏的問題，該問題應(yīng)該進(jìn)行深入的研究。

（3）在流域優(yōu)化調(diào)度時，運(yùn)用系統(tǒng)的方法和理論對洪水的控制工程進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，在資金較少的情況下，有效地提升防洪系統(tǒng)的整體效果。在防洪系統(tǒng)的模型中，系統(tǒng)分析法運(yùn)用的較多。但是有一些模型由于復(fù)雜、龐大、操作繁瑣等原因，在實際操作中非常麻煩，對描述防洪模型造成了很大的困擾，并且水庫的優(yōu)化結(jié)果嚴(yán)重脫離實際，所以這也是新的研究智能優(yōu)化方法，是實現(xiàn)水庫優(yōu)化調(diào)度的新途徑之一。

4 結(jié)論

在信息化進(jìn)程下，構(gòu)建新一代的具有交互性能優(yōu)異、兼容性較好的跨平臺防洪調(diào)度決策支持系統(tǒng)，是傳統(tǒng)防洪調(diào)度決策支持系統(tǒng)所無法比擬的。我們可以利用Web Service 來進(jìn)行業(yè)務(wù)功能模板的構(gòu)建，在HTTP 協(xié)議的基礎(chǔ)上進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)用，實現(xiàn)多部門、跨地區(qū)的合作交流和調(diào)度管理，遵循系統(tǒng)開發(fā)的目標(biāo)的原則，從而解決“信息孤島”問題，實現(xiàn)資源共享，對我國防洪事業(yè)和水利的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

1 陳守煜. 防洪調(diào)度多目標(biāo)決策理論與模型[J]. 中國工程科學(xué), 2000, 2(2): 47-52.

2 王本德, 周惠成. 梯級水庫群防洪系統(tǒng)的多目標(biāo)洪水調(diào)度決策的模糊優(yōu)選[J]. 水利學(xué)報, 1994 (2): 31-39. 3 周惠成, 梁國華. 水庫洪水調(diào)度系統(tǒng)通用化模板設(shè)計與開發(fā)[J]. 水科學(xué)進(jìn)展, 2002, 13(1): 42-48.

4 余達(dá)征, 索麗生. 關(guān)于防洪調(diào)度智能決策支持系統(tǒng)的分析與設(shè)計[J]. 水文, 1999 (2): 18-23.

TV697

B

1672-2469(2014)06-0015-03

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.06.006

段家貴（1970年—），男，高級工程師。