水利信息化及工程管理信息系统应用的探讨

　　一、研究的目的意义

　　排污河是天津市城市主要的污水通道及汛期雨水的辅助排放通道之一，全长32.7公里。它的运行情况的好坏直接影响着我市北部区域的工农业生产和人民生活。随着社会的进步，城市的发展和规划及河道的景观化改造必然对河道的管理提出更高的要求。如何提高管理手段，管理好北塘排污河，使其正常运行，保障其功能的有效发挥，是目前摆在我们面前的一个重要课题。

　　就目前的管理水平而言，我们还沿袭着过去的人工管理模式，还要靠人工进行实地信息采集、记录、反馈等方式，这样，在管理上会造成人员投入量大，信息传递不及时或不准确，记录资料不清晰，而且给以后资料的保存、查阅等带来更多的不便，也不便于对北塘排污河的运行及设施维护进行合理调度。甚至由于巡视监控不及时而造成河水倒灌或漫溢、溃堤等现象，从而影响河道流域绿地的景观效果、工农业正常生产及人民正常生活。

　　对排污河综合信息管理系统进行研究、开发与应用，可以更加完整清晰的记录河道的历史,可以使河道的管理范围、管理内容、管理标准一目了然，可以对河道的现状、上游排水泵站情况、河道设施以及水量能够进行更加全面，更加直观的了解和掌握。更好地保存河道的历史资料，方便查阅，还可以实现随时对河道的水位情况实施监控，进行远程数据传输，为全面、及时、准确地掌握和判断北塘排污河水位的动态变化提供强有力的技术支持，实现水位预警。便于随时掌握分析北塘排污河的运行状况，针对整个河道的现状，按照排管处制定的河道管理标准实现规范的、系统的管理。同时，通过对河道水位及水量进行比较分析，可以随时判断掌握河道的淤积情况，为北塘排污河的合理调度，分析制定和调整北塘排污河的运行养护、维修计划提供详实准确的信息，从而提高北塘排污河水系调度及设施维护决策的准确性和应对各种突发事件而采取措施的快捷性与灵活性。确保河道的日常排水、防汛及景观化功能的正常发挥。应用计算机现代化通信和网络技术，进行信息的采集和处理，能够对河道设施运行管理实现有效地监测与控制，能够实现对河道排水设施及调度实行动态性管理，提高管理效率，甚至将来还可以通过网上互连的方式实现资源共享，为防洪减灾服务。以便使我们的管理水平适应排水能力发展的需求。同时，也将为天津市的整个排水系统全面实现规范化、现代化管理，提升科学管理水平打下良好的基础。

　　国外发达国家的雨、污水排放疏导及泄洪的方法很多，手段也比较先进。我国在排污河道管理方面，管理手段目前还不太先进，还处在摸索提高过程中。对北塘排污河的状况、沿河排水泵站、设施状况，各区域水位承受能力、水位预警系统等至今没有做过历史的、规范的、全面系统的研究。为次我们为了更好的投入了大量的精力，经过近一年时间的努力，完成了北塘排污河综合信息管理系统软件的开发。

　　二、排污河综合信息管理系统软件的研究

　　1.软件系统构成

　　在操作系统上，服务器端选择当今流行的Windowsxp Server系统，客户端选择Windows2000 Professional。后期开发程序以Visual Basic语言为编程语言。在数据库方面以SQL-SERVER支持数据库，并利用强大的网络功能满足数据共享的需要。

　　在液位与河道设施分析与管理方面，课题组从软件的实用性、扩展性等方面考虑，选择了自主开发编写软件的形式。并且根据当前的网络化发展趋势、软件的功能划分等方面考虑，采取了Client/Server(服务器与客户端)的软件开发摸式。根据实际需要，我们又分别将软件编写为河道简介、地图管理、河道设施、管理信息、河道水位、系统工具、系统帮助几大模块。并在这些模块的基础上派生出若干子模块，构成完整的系统管理软件。

　　软件系统结构图见附图1：

　　2.系统结构的主要特点

　　该系统通过监测点现场安装液位计、数据采集器硬件设备的方式，利用无线网络进行远程数据传输，在信息中心利用软件对所采集的数据进行整理、分析的系统组织形式，有如下主要特点：

　　☆可实现点对点,点对多点,中心对多点等数据传输。

　　☆随时在线,随时进行数据传输。

　　☆资费低,按数据流量收费,没有数据量传递时,不收费。

　　☆速率高，可达153kps的数据传输。

　　☆扩展性好。若需要增加液位监测点，不再需要进行技术开发和系统集成，可实现即装即用。

　　☆服务器/客户端的软件组织形式，易于管理和维护。

　　☆自主开发软件，为日后的升级、功能拓展都带来了便利。

　　3.系统功能:

　　3.1河道水位功能模块;

　　3.1.1液位监测功能

　　该系统在液位自动传输的基础上，实现了液位监测功能。对排污河五个液位监测点进行监测。以图示和文字相结合的方式清晰、准确的对河道液位监测点进行监测。

　　3.1.2液位自动传输功能

　　通过数据采集部分采集数据，无线网络传输数据，服务器端设置液位传输的频率，系统可以根据需要自动传输液位数据。在服务器端可以设置“立即”、“紧急”、“普通”三种呼叫方式，设置液位的自动传输频率，分别为立即传输液位、间隔1分钟、间隔20分钟传输一次液位数据。

　　通常情况下，无雨日，中心令其各监测点处于“普通”状态，数据采集器每20分钟采集并发送一次液位。下雨时，由中心发指令，使各监测点处于“紧急”状态，数据采集器间隔1分钟采集1次液位数据并且通过CDMA网络进行远程数据传输。如情况特殊，信息中心服务器可随时呼叫某一监测点，监测点立即采集并发送即时液位数据。

　　3.1.3液位的分析功能

　　水位报警：

　　本系统能够根据预先在监测点设置的警界水位高程，达到自动报警的目的。当某一监测点水位达到甚至超过该水位高程时系统会自动将该监测点水位变为警界颜色（红色），山岭子上游处又将警界水位划分为日常运行水位。（为节省运行经费）和汛期防洪警界水位两种。

　　水位同期比：

　　系统采用了历史同期水位比较方法，使管理者能够将历史某一时期的液位数据进行相互比较。准确地分析河道的运行状况，了解历年的河道运行情况，进而结合当年的气象形式，对河道的运行进行掌控。

　　水位与库容：

　　系统将河道的水位河道库容量有机地结合在一起，并且以图文曲线的形式展示给管理人员。当水位变化时，河道库容量也相应随之变化。另外系统还为管理者提供了汛期剩余库容与最大允许应急时间的关系图，以备汛期防洪抢险时作为决策参考依据。

　　3.2地图管理功能模块

　　本系统采用多图层分类查询显示的方法对整个河道及附属在河道上的所有设施进行管理，能够直观的展示河道的状况及设施所处的位置。如图所示：

　　3.3设施管理功能模块

　　系统除了采用地图管理功能完成以上项目外，还设立了设施管理功能。采用该功能不仅可以按照类别进行模块查询，又可以按照河道设施的某一属性对指定设施进行直接查询。

　　3.4管理信息功能模块

　　该功能由设施管理模块、质量管理模块、维修养护情况模块、河道占压情况模块组成。每个模块下，设有查询、输入功能，可自由查询、输入河道的相关信息，并可以将该信息转换成WORD形式，进行输出或修改。

　　4.系统功能图 （详见附图1）

　　三、产生的经济效益、社会效益

　　该系统研究的成功，对提高北塘排污河管理的网络化、信息化及科学化管理打下了良好的基础，同时又能够相应的节省大量的人力物力。因此该系统投入使用后将会产生一定的经济效益和社会效益。

　　经济效益

　　排污河担负着天津市六大排水系统的赵沽里、张贵庄两大排水系统的排水任务。河道及河道设施的好坏直接影响着河道的排水能力，尤其每年汛期实时掌握河道的水位情况对我们来说至关重要。因此我们每年在巡视管理人员以及交通费用的投入上都花费了大量的精力，应用了该系统可直接对河道各监测点的水位进行实时监测。这样我们在以上费用方面每年节约50％左右。

　　社会效益：

　　排污河除了起着排水作用处，还担负着景观效果的作用。改善着城市人民生活环境。采用本系统可以通过网络对景观河进行实时科学地管理，保证景观和到的效果。提高人民的生活质量，另外应用该系统能够及时对河道水位进行实时监控合理调度，以达到及时迅速地排水,减少市区积水和农用淹泡带来的不必要损失。

　　四、 小结

　　在近一年的时间里，在各方面领导的大力支持和课题组全体人员的共同努力下，我们基本完成了《排污河综合信息管理系统的研究》科研项目。在该项目的研究过程中，由于我们的专业知识和工作经验所限遇到了不少困难，但我们的课题组全体人员迎难而上，不断学习拓展自己的知识范围，经过刻苦攻关解决了一个又一个难题。在项目的实施过程中，我们对每个细节多次组织会议反复研究、反复论证，争取做到最合理的设计、最简便的方法、最完善的系统，为今后排水系统的网络信息化管理的完善奠定了基础。

　　排污河综合信息管理系统科研课题至此已经完成，同过调试运行后证实，整个系统设计合理、操作简便、实用性、可靠性强，完全到达了预先的设计要求，为我市全面实现河道信息化管理提供和积累了有益的经验和依据。

　　参考文献：《排水管理处年鉴》

　　《城市防洪设计规范》（CJJ50-29）