王京宇，于敬舟

（1．水利部建設(shè)管理與質(zhì)量安全中心，北京 100038；2．中水北方勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，天津 300222）

0 引言

水庫是調(diào)控水資源時(shí)空分布、優(yōu)化水資源配置、保障江河防洪安全的重要工程設(shè)施，也是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、生態(tài)環(huán)境改善不可替代的重要基礎(chǔ)設(shè)施。截至 2020年，我國已建成各類水庫 98 566座，其中大型水庫 774座，中型水庫 4 098座，小型水庫 93 694座[1]。

隨著水利進(jìn)入新發(fā)展階段，高質(zhì)量發(fā)展已成為水利工作的主題[2–3]。提升水庫數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化管理水平，建設(shè)水庫運(yùn)行管理信息系統(tǒng)（以下簡稱水庫運(yùn)管系統(tǒng)），是新階段水利高質(zhì)量發(fā)展的重要體現(xiàn)，為建設(shè)具有“四預(yù)”功能的智慧水利體系提供基礎(chǔ)支撐。

當(dāng)前，水庫運(yùn)管系統(tǒng)被普遍應(yīng)用于各級水行政主管部門的水庫管理業(yè)務(wù)工作中，已成為掌握水庫信息，實(shí)現(xiàn)水庫運(yùn)行管理業(yè)務(wù)全鏈條線上精細(xì)化管理，實(shí)現(xiàn)信息資源整合共享，推動信息技術(shù)與水利業(yè)務(wù)深度融合的重要抓手。部分省份建設(shè)有省級和地方水庫運(yùn)管系統(tǒng)，支撐省級和地方的水庫運(yùn)行管理業(yè)務(wù)工作及定制化功能需求[4–6]。

在分析各類、各級水庫運(yùn)管系統(tǒng)開發(fā)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，本研究以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理業(yè)務(wù)全鏈條線上精細(xì)化管理為目標(biāo)，從水庫運(yùn)管系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)理論方面，闡述系統(tǒng)建設(shè)的總體思路、架構(gòu)設(shè)計(jì)、主要內(nèi)容、保障工作等。

1 系統(tǒng)建設(shè)總體思路

1.1 明確目標(biāo)

水庫運(yùn)管系統(tǒng)最終應(yīng)建成完整的水庫信息檔案數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，具備全面、精準(zhǔn)、動態(tài)掌握區(qū)域內(nèi)水庫信息的功能，能夠進(jìn)行逐庫清單式管理，實(shí)現(xiàn)全鏈條線上精細(xì)化管理水庫運(yùn)行管理業(yè)務(wù)，為水庫安全管理和建設(shè)具有“四預(yù)”功能的智慧水利體系提供支撐。

1.2 統(tǒng)籌謀劃，分級負(fù)責(zé)

水庫運(yùn)管系統(tǒng)不僅涉及本級部門的水庫業(yè)務(wù)，也關(guān)乎上下級部門的協(xié)同共享，是各級部門協(xié)同業(yè)務(wù)工作和共享水庫數(shù)據(jù)的中樞工具。水庫運(yùn)管系統(tǒng)的建設(shè)需要各級部門統(tǒng)籌謀劃，分級負(fù)責(zé)，主要包括以下幾方面：

1）明確各方職責(zé)分工。從系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求、系統(tǒng)開發(fā)、運(yùn)行維護(hù)、數(shù)據(jù)管理等多方面明確職責(zé)分工。

2）建立數(shù)據(jù)管理機(jī)制。建立水庫信息審核機(jī)制，水庫管理單位、各級水行政主管部門分級審核，逐級上報(bào)；加強(qiáng)與能源、交通等大壩主管部門的溝通協(xié)調(diào)，完善水庫信息備案機(jī)制。

3）強(qiáng)化系統(tǒng)整合集中。整合區(qū)域內(nèi)各類水庫業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，強(qiáng)化水庫數(shù)據(jù)歸口管理，保障水庫數(shù)據(jù)“一數(shù)一源”，“一盤棋”建設(shè)運(yùn)管系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)采用先進(jìn)的、科學(xué)的信息技術(shù)，搭建系統(tǒng)總體框架，盡可能避免短期內(nèi)的重復(fù)建設(shè)，為系統(tǒng)開發(fā)建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通常情況下，水庫運(yùn)管系統(tǒng)架構(gòu)主要包括 B/S 和 C/S 模式，自下而上由采集層、網(wǎng)絡(luò)層、基礎(chǔ)層、數(shù)據(jù)層、支撐層、功能層和應(yīng)用層構(gòu)成。根據(jù)水庫運(yùn)管系統(tǒng)的管理體制及特點(diǎn)，一般從業(yè)務(wù)需求分析入手，梳理出系統(tǒng)的總體業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)程序， 并確定系統(tǒng)各種業(yè)務(wù)功能。系統(tǒng)功能主要包括綜合展示、一張圖、業(yè)務(wù)應(yīng)用、統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)、系統(tǒng)管理等幾大部分。水庫運(yùn)管系統(tǒng)常規(guī)總體框架如圖1所示。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及標(biāo)識符應(yīng)嚴(yán)格遵守現(xiàn)行國家、行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和相關(guān)技術(shù)要求。

圖1 水庫運(yùn)管系統(tǒng)常規(guī)架構(gòu)圖

3 系統(tǒng)主要內(nèi)容

3.1 水庫信息檔案

建立區(qū)域內(nèi)全部水庫信息檔案是水庫運(yùn)行管理信息系統(tǒng)的核心基礎(chǔ)。水庫信息檔案主要涵蓋水庫基本和業(yè)務(wù) 2 類數(shù)據(jù)，其中基本數(shù)據(jù)包括基礎(chǔ)信息、水庫水文特征、管理體制、建筑物、建設(shè)信息、工程圖片，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包括大壩安全責(zé)任人、防汛“三個(gè)責(zé)任人”、責(zé)任人培訓(xùn)、安全鑒定、病險(xiǎn)水庫、病險(xiǎn)水庫安全度汛、除險(xiǎn)加固、監(jiān)測設(shè)施、調(diào)度規(guī)程（方案）、應(yīng)急預(yù)案等。

建設(shè)水庫信息檔案的過程從水庫管理單位到各級水行政主管部門，包括填報(bào)、審核、復(fù)核等多道流程。監(jiān)管各級水行政主管部門及水庫管理單位的數(shù)據(jù)填報(bào)、審核、復(fù)核過程，對水庫數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，確保水庫數(shù)據(jù)完整、準(zhǔn)確，是保障水庫運(yùn)管系統(tǒng)有效發(fā)揮信息化管理功能的關(guān)鍵。

建立完善的水庫信息檔案并不是一蹴而就的，需要各級部門通力合作，協(xié)同發(fā)揮作用，采取多種方法和手段逐步提升水庫信息質(zhì)量。比如：1）在前期收集水庫信息的基礎(chǔ)上，開展水庫信息責(zé)任單位全面復(fù)核。2）組織監(jiān)管單位分片負(fù)責(zé)水庫信息監(jiān)管，通過智能電話方式，以病險(xiǎn)水庫為重點(diǎn)，逐庫對水庫安全度汛有關(guān)重點(diǎn)信息進(jìn)行抽查復(fù)核。3）對于水庫信息監(jiān)管、抽查工作中發(fā)現(xiàn)的信息質(zhì)量問題，建立問題臺賬，實(shí)施銷號管理。

3.2 數(shù)據(jù)管理體系

水庫運(yùn)管系統(tǒng)在建設(shè)和使用過程中應(yīng)從用戶、權(quán)限、質(zhì)量、安全等諸多方面，全方位建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)管理體系，實(shí)施制度化、體系化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化管理，明確管理權(quán)責(zé)，確保數(shù)據(jù)匯集和使用的全過程安全。數(shù)據(jù)管理體系主要包括以下內(nèi)容：

1）系統(tǒng)用戶體系方面。建議水庫運(yùn)管系統(tǒng)采用分級負(fù)責(zé)制，分為水利部、省、市、縣和水庫管理單位共 5 級，依據(jù)系統(tǒng)水庫使用范圍可擴(kuò)減層級數(shù)量。

2）賬號權(quán)限管理方面。按照業(yè)務(wù)權(quán)限、管理需求的不同，在保證數(shù)據(jù)安全的前提下，各級分設(shè)超級管理員、業(yè)務(wù)管理員、查詢用戶等，支撐上下級和內(nèi)外部協(xié)同共享、分級負(fù)責(zé)的管理需求。

3）數(shù)據(jù)質(zhì)量保障方面。水庫運(yùn)管系統(tǒng)應(yīng)建立覆蓋各級水行政主管部門和水庫管理單位的信息填報(bào)、審核、復(fù)核等三級審核機(jī)制，堅(jiān)持“誰復(fù)核誰負(fù)責(zé)、誰審核誰負(fù)責(zé)”原則，明確專人對水庫信息嚴(yán)格核實(shí)把關(guān)，確保水庫信息質(zhì)量。

4）信息安全監(jiān)管方面。水庫運(yùn)管系統(tǒng)開發(fā)有統(tǒng)計(jì)、查詢和分析等應(yīng)用功能，使用過程涉及數(shù)據(jù)的提取、調(diào)用，系統(tǒng)內(nèi)外部應(yīng)用也牽涉互聯(lián)互通、信息共享的過程，因此應(yīng)從系統(tǒng)底層架構(gòu)、安全等保制度等方面建立嚴(yán)格的數(shù)據(jù)監(jiān)管體系，保障數(shù)據(jù)安全，確保“一數(shù)一源”。

3.3 系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能

目前，各級水庫運(yùn)管系統(tǒng)功能開發(fā)基本都涵蓋有水庫基本和業(yè)務(wù) 2 類數(shù)據(jù)的匯集和分析模塊，包括一張圖、水庫基本數(shù)據(jù)、大壩安全責(zé)任人、防汛“三個(gè)責(zé)任人”、責(zé)任人培訓(xùn)、安全鑒定、病險(xiǎn)水庫、病險(xiǎn)水庫安全度汛、除險(xiǎn)加固、監(jiān)測設(shè)施、調(diào)度規(guī)程（方案）、應(yīng)急預(yù)案、降等報(bào)廢、隱患排查、體制改革、日常巡檢、確權(quán)劃界等業(yè)務(wù)范疇。同時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)按照高效、實(shí)用、精準(zhǔn)的原則，完善查詢、統(tǒng)計(jì)、管理、展示等功能，優(yōu)化展示界面，提升用戶體驗(yàn)感，增強(qiáng)系統(tǒng)的合理性、易用性和實(shí)用性。

3.4 水庫數(shù)據(jù)應(yīng)用

建立水庫信息檔案、開發(fā)水庫運(yùn)管系統(tǒng)的最終目的是為各級水行政主管部門和水庫管理單位的水庫安全管理工作提供支撐服務(wù)。典型的數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)包括：

1）結(jié)合水庫和氣象、水情等信息，將預(yù)警信息直達(dá)病險(xiǎn)水庫防汛“三個(gè)責(zé)任人”。

2）為各業(yè)務(wù)部門工作需要提供水庫相關(guān)數(shù)據(jù)，以及水庫統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、資金預(yù)算分配、監(jiān)督檢查、防汛會商等業(yè)務(wù)。

3）平臺數(shù)據(jù)服務(wù)接口，為同級各類業(yè)務(wù)和上下級水庫管理系統(tǒng)同步共享水庫數(shù)據(jù)。

3.5 進(jìn)階智能化應(yīng)用

在確有需求、經(jīng)費(fèi)充裕、各類監(jiān)測數(shù)據(jù)齊全且各方面條件允許的情況下，可結(jié)合自身情況，積極拓展水庫數(shù)據(jù)的使用范圍，深層次挖掘數(shù)據(jù)應(yīng)用，深入融合信息技術(shù)和水利業(yè)務(wù)，強(qiáng)化數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)在水庫管理業(yè)務(wù)中的應(yīng)用研究[7–8]，提升智能化應(yīng)用水平。例如：

1）建設(shè)智慧感知體系，整合接入雨水情、安全監(jiān)測、視頻監(jiān)控等信息，構(gòu)建工程運(yùn)行安全評估預(yù)警、工況視頻智能識別、工程險(xiǎn)情識別、工程風(fēng)險(xiǎn)診斷等功能，全力提升智能分析、預(yù)測、評估能力，提升水庫管理水平。

2）研發(fā)水庫智能監(jiān)管技術(shù)。利用 GIS，BIM，遙感，水利工程數(shù)字孿生等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水庫水體面積和水位、居民地、農(nóng)作物等洪災(zāi)信息的應(yīng)急監(jiān)測分析，水庫病險(xiǎn)問題位置點(diǎn)快速定位，以及除險(xiǎn)加固工程進(jìn)度全景、全過程監(jiān)管，為水庫監(jiān)管指揮決策提供科學(xué)、直觀的輔助決策支撐。

3）開發(fā)工程安全智能巡檢功能。有效降低巡查人員的工作量，提高水庫巡檢和管理的智能化水平，實(shí)現(xiàn)巡檢數(shù)據(jù)的智能統(tǒng)計(jì)分析、巡檢圖像自動識別統(tǒng)計(jì)等功能，全面提升巡檢質(zhì)量和覆蓋面，為各水庫維護(hù)和檢修提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐。

4 系統(tǒng)保障工作

4.1 強(qiáng)化信息共享

積極推進(jìn)本級與同級各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)、上下級水庫運(yùn)管系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，避免信息阻隔、信息孤島。實(shí)現(xiàn)“一數(shù)一源，同源共享”，避免數(shù)據(jù)重復(fù)收集。深度融合各級系統(tǒng)，整合已建，統(tǒng)籌在建，規(guī)范新建，推進(jìn)業(yè)務(wù)應(yīng)用共建共用，實(shí)現(xiàn)資源集約利用，避免系統(tǒng)重復(fù)建設(shè)。堅(jiān)持“運(yùn)管系統(tǒng)集中頂層共需，各地系統(tǒng)發(fā)揮特色優(yōu)勢”，在統(tǒng)籌建設(shè)的基礎(chǔ)上，整合典型應(yīng)用，不斷優(yōu)化完善。

4.2 加強(qiáng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)多元應(yīng)用

水庫運(yùn)管系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)應(yīng)作為開展水庫運(yùn)行管理工作的主要依據(jù)，提升系統(tǒng)的使用率和權(quán)威性。積極拓展水庫數(shù)據(jù)的使用范圍，充分發(fā)揮運(yùn)管系統(tǒng)作用，為水庫管理和安全度汛等工作，以及數(shù)字孿生水利工程建設(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，提高綜合分析和決策支持能力。

4.3 加強(qiáng)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理

規(guī)范水庫信息管理工作，明確水庫信息管理責(zé)任、管理要求、信息更新頻次、監(jiān)督管理措施等，形成統(tǒng)一的水庫信息填報(bào)、審核、管理、更新機(jī)制。

全面落實(shí)安全管理責(zé)任。按照“誰管業(yè)務(wù)、誰負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)安全，誰管運(yùn)維、誰負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)安全”的原則，業(yè)務(wù)主管和運(yùn)維單位各司其職，切實(shí)履行好維護(hù)運(yùn)管系統(tǒng)安全的責(zé)任，加強(qiáng)人員管理，落實(shí)管理制度，規(guī)范數(shù)據(jù)使用，強(qiáng)化應(yīng)急處置。

5 結(jié)語

水庫運(yùn)管系統(tǒng)是支撐水庫業(yè)務(wù)全鏈條線上管理的重要工具，是提高水庫安全運(yùn)行管理能力和效率、保障水庫安全運(yùn)行的有效手段。本研究從系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論方面概述了水庫運(yùn)管系統(tǒng)建設(shè)的總體思路、架構(gòu)設(shè)計(jì)、主要內(nèi)容、保障工作等，可為各級水庫運(yùn)管系統(tǒng)建設(shè)提供理論參考。若要充分發(fā)揮水庫運(yùn)管系統(tǒng)在水庫業(yè)務(wù)管理中的作用和價(jià)值，建議研究者在強(qiáng)化上下級協(xié)同共享、確保水庫信息完整準(zhǔn)確、擴(kuò)大系統(tǒng)數(shù)據(jù)應(yīng)用范圍等方面深耕厚植，加強(qiáng)新一代信息技術(shù)與水利運(yùn)行管理業(yè)務(wù)的深度融合，瞄準(zhǔn)系統(tǒng)建設(shè)關(guān)鍵核心問題，組織優(yōu)勢力量協(xié)同攻關(guān)，全面提升水庫管理信息化程度。