那板水库安全监管数字平台建设思路

唐 岗

（广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司，南宁 530023）

1 工程概况

那板水库位于广西左江支流，明江河上游上思县境内，坝址距县城4 km，是一座以防洪、灌溉为主，兼顾发电、城镇供水、养殖等综合利用的大（2）型水利枢纽工程。枢纽工程主要由大坝左岸溢洪道和右岸坝后引水式发电站组成。那板电站属坝后引水式电站，设两条引水管。

那板水库信息化建设自1995年开始，先后建设水情自动测报系统、电站计算机监控系统、大坝安全监测系统、闸门监控系统、视频监控系统等信息系统，并配套相应的信息采集设备、服务器、网络设备等基础设施，但随着水库运行管理工作要求的不断提高以及云计算、大数据、物联网、移动技术的普及和应用，水库现有的信息系统已经无法满足那板水库安全运行管理的精细化要求。

2 水库信息化管理情况

经过多年的发展，那板水库利用信息化技术在水库运行管理方面已做出一些尝试和探索，且取得了一定的成果，但距离实现水库的制度化、专业化、信息化、标准化管理还有一定距离，主要存在以下几点问题。

2.1 信息系统分散搭建，数据资源共享性、兼容性、交互性低

那板水库信息化建设虽已起步多年，先后建设了支撑水库工程安全、防洪等业务管理的信息系统，但受各项目投资来源不同、实施时间不同等影响，各信息系统分散搭建，缺乏统一规划和顶层设计，没有统筹各种信息系统的建设，致使现有信息系统种类多、相互独立，数据仍采用分散存储的方式，集成度低，数据信息分散，缺乏统一的数据体系，数据标准和格式不统一，数据质量缺乏保障，造成信息化成果“条块分割”，存在数据壁垒信息孤岛现象突出，无法实现数据资源的有效流动、互联共享，阻碍数据信息的进一步整合和分析。

2.2 感知体系不完善，监测手段亟需改造提升

那板水库感知体系覆盖范围和要素内容不全面，信息感知监测手段相对落后，自动化、智能化程度偏低。水文情势监测数据采集标准不统一，大坝安全监测系统监测项目不齐全，部分仪器存在损坏、老化、失效等问题，同时，缺乏放水流量和生态流量监测感知内容。

2.3 支撑环境基础薄弱

（1）未建设标准机房，信息化设备运行环境不能得到有效保障，部分网络、服务器等设备经过多年运行，已出现老化、效率较低、故障率升高等问题，无法可靠地支撑信息化系统安全稳定运行。计算机网络的数据传输能力不足，范围覆盖不全、传输带宽不足、通信网络基础设施薄弱。

（2）未建立信息化建设标准体系。各业务系统相互独立，建设时期相关较远，所遵循的数据结构规范不一致，且未提供进行数据交换的接口，使得各业务系统之间的数据集成存在较大的困难。难以实现数据资源的共享和数据的安全运行，大大降低了信息资源的利用率。

（3）信息系统分散搭建，采用单机部署的方式，导致服务器无法得到充分利用，使用效率不高。

（4）缺乏异地视频会商条件和机制，会商系统的应对突发事件能力不足。

2.4 业务应用支撑水平不高

（1）应用系统和业务融合不深入，覆盖面有限，整体支撑能力不足。目前已建设的信息系统为水库在洪水预报、防洪调度、大坝安全管理、闸门管控等业务管理方面提供了一定的信息化支撑，但存在业务支撑盲区，距离强监管的要求仍有一定差距，在水电站协同管理、水库流量管理、库区巡查监管、水域岸线管理等业务管理领域仍采用传统的管理模式和管理手段。

（2）应用系统功能存在局限性。由于现有业务应用系统开发和建设时间较早，部分系统流程、体系架构已不能适应新时期、新形势下对水库管理工作的任务和要求，不能够为水库在保障水资源、水环境、水生态、水灾害等方面提供有力的信息化支撑。同时，水情自动测报系统和洪水预报系统已无法更新升级，导致系统使用率降低、兼容性不高、数据共享性低、不能实现业务联动和协同分析，在技术和决策支撑方面仍存在较大短板。

（3）应用系统展示手段单一。应用系统业务场景以二维方式展示，缺乏三维地理展示和BIM展示，直观性不足。

2.5 网络安全防护能力不足，缺乏安全防护机制

网络安全防护水平不高，未建立完善可靠的网络安全防护策略和防护机制，仅仅通过防火墙对内外网进行隔离，安全风险高，威胁感知应急响应能力不足，无法支撑网络安全态势，无法及时主动发现及处置网络安全风险。

3 数字化平台设计原则

本次建设主要内容是在那板水库已建信息系统的基础上，完善水文情势监测、大坝安全监测、水库放水流量在线监测、视频监视等感知体系，计算机网络升级改造，搭建先进完善的应用支撑平台，构建标准、开放、共享的数据资源体系，建设云管理平台、机房、集控中心、视频会商系统等基础运行环境，开发水库标准化管理系统、水库防洪调度管理系统、库区空天地一体化管理系统、移动服务系统等业务应用系统，完善和集成整合大坝安全监测系统，形成集成化、标准化的安全运行管理数字平台，为那板水库数字化、精细化、标准化管理提供支撑。

那板水库安全监管数字平台在现有信息化设施的基础上进行建设，应遵循以下原则。

（1）标准化原则。数字平台建设要以现行相关规程、规范为依据，应选择符合国家标准的设备和软件构件，以便于实施质量控制和确保系统稳定运行。

（2）先进性原则。应以先进的信息化技术手段为引领，在信息采集、信息传输、平台搭建、应用开发等各方面，融合当前“互联网+”、云计算、物联网、移动应用等先进技术和理念，实现数字平台建设的先进性和科学性，保证数字平台具有持久的生命力，满足当前和未来的那板水库业务应用需要。

（3）安全性原则。数字平台建设需以安全、可靠为基础，通过构建主动、有效的安全防护体系，支撑系统安全运行，建立完整的安全保密机制和完善的访问授权机制，针对不同的用户提供访问权限控制。

（4）可靠性原则。数字平台硬件建设应选择技术成熟、高可靠性的设备，确保在恶劣环境下和突发事故情况下硬件设备能够为应用系统提供可靠的支撑。业务系统设计和开发，应选用主流、成熟可靠、被广泛认可的软件产品、开发方法、算法，确保系统的成熟稳定性。

（5）资源共享和扩展性原则。搭建数据交换共享平台，信息系统各层之间均提供开放的接口，支持其它系统的接入和融合，促进信息资源广泛共享；数字平台建设应保证良好的可扩展性，在建设过程中应充分考虑未来发展的需要，为后期系统扩展预留接口，满足信息化不断发展的需要。

（6）易用性原则。数字平台建设应充分结合水库管理和业务应用特点进行设计，力求软件界面友好、结构清晰、流程合理、操作方便、功能一目了然，菜单操作从充分满足管理人员的视觉流程和使用习惯为出发点，确保系统易理解、易学习、易使用、易维护、易升级。

（7）利旧原则。在确保设备和设施性能、功能满足要求的前提下，应充分利用原有设备，避免重复建设、提高复用率，保证数字平台建设方便实施、经济合理。

4 设计思路

采取“自上而下、自下而上、上下协调”的方式，通过资料收集、现状调查和需求调研，调查和梳理那板水库信息化建设现状，摸清存在的问题和短板，以问题为导向，按照“统筹已建，规范新建”的思路，以那板水库业务管理为主线条，深入分析那板水库信息化应用需求。在此基础上，确定那板水库安全监管数字平台建设方向，合理制定那板水库安全监管数字平台的总体建设目标，以信息流的运行与处理路线为脉络，分析平台层次结构，提出平台总体框架。根据总体框架，开展感知体系、通信/计算机网络、数据资源体系、应用支撑平台、基础运行环境、业务应用系统等分项设计，提出系统集成方案、建设与运行管理、投资概算等（见图1）。

图1 平台总体设计路线

4.1 总体框架设计

那板水库安全监管数字平台的总体框架由6个层面、两大保障体系、4类服务对象共同构成，其中6个层面包括信息感知传输层、计算机网络层、数据资源层、应用支撑层、业务应用层和应用交互层，4个保障体系包括信息安全体系和标准规范体系，四类服务对象包括那板水库上级管理部门、那板水库管理工作人员、水库周边社会公众以及系统维护管理人员（见图2）。

4.2 系统划分

水情、雨情、工情、水量、视频以及电站工况等各类监测信息，经GPRS、光纤、以太网等传输通道汇聚至数据资源平台，形成那板水库数据资源池。对池中数据进行治理，实现统一的数据管理与服务环境，基于标准的应用使能和应用支撑平台设计，为业务应用系统提供应用支撑、服务支撑、服务决策的基础能力，实现上层智能应用。

（1）信息感知层。信息感知层是信息来源的基础，主要负责数据采集、转换和传输，利用各种感知设备、技术手段和方法，动态监测和实时采集涉及那板水库业务活动的水情、雨情、工情、水量以及视频等监测信息。

（2）计算机网络层。计算机网络层是支撑那板水库安全监管数字平台各种业务的运行网络环境，是监测数据传输交流的基础，是数据传输的介质，为那板水库各业务应用系统访问、数据同步传输等提供高速可靠的传输通道。

（3）数据资源层。数据资源层是那板水库的综合数据管理平台，对数据存储体系进行统一管理，是业务应用系统运行的基础，主要包括数据管理、数据存储管理等功能，并对基础数据、空间地理信息库、三维模型库、动态监测信息库、水库标准化管理信息库等进行存储与管理，利用大数据分析技术对各类基础数据和业务数据进行深度挖掘，进一步提高数据的应用价值。

（4）应用支撑层。应用支撑层提供统一的技术架构和运行环境，为那板水库安全监管数字平台运行提供通用应用服务和集成服务，为资源整合和信息共享提供运行平台。主要由各类商用支撑软件和开发类通用支撑软件共同组成。

（5）业务应用层。业务应用层以数据分析和综合应用为核心，建设包括信息服务、预警服务、决策支持、应急响应、水雨情测报及预报、洪水风险分析及管理、水库洪水调度运行、库区及下游的洪水预警等业务功能模块，依托大数据分析技术，构建先进、科学、高效、实用的智能化综合管理系统。

（6）应用交互层。应用交互层是直接与用户交互的层面，直接面向那板水库上级管理部门、那板水库管理人员、那板水库工作人员及系统维护管理人员。按照国家统一标准，系统建设以Java EE技术架构，充分融合利用物联网、云计算、大数据、“互联网+”等新技术和新理念进行设计，依托WEBGIS三维技术，采用流行的B/S浏览器应用模式，建立可视化多层次的空间图形操作界面，直观提供自动化监控系统信息服务功能。

（7）标准规范体系。标准规范体系是那板水库信息化建设和运行的基础，是实现信息系统建设和信息共享的需要，是节省项目建设成本、提高项目建设效率的需要，是系统不断扩充、持续改进和版本升级的需要。

（8）安全保障体系。安全保障体系是保障系统安全应用的基础，包括物理安全、网络安全、信息安全及安全管理等。

5 建设目标

以那板水库除险加固工程为依托，与除险加固工程同步实施、同步完成，充分运用云计算、大数据、物联网、移动互联等新一代信息技术，通过深入调研和分析那板水库业务应用需求，以存在问题为导向，转变思路、统筹规划、协调发展，以“全面感知、可靠传递、完善基础、智能应用”建设为重点，以精准化管理、高效能行政、智能化服务为显著特征，通过共享和整合信息资源、完善信息化基础设施环境、建立基础数据库、敦实应用支撑平台、完善业务应用系统等方式，搭建集成化、标准化的安全运行管理数字平台，补齐那板水库信息化短板，为加强那板水库业务管理提供支撑，为那板水库防洪安全、工程安全、设备安全、水生态安全、库区管理安全提供坚实的保障，有效提升水库管理工作的业务能力、响应速度、执行效率和过程质量，同时以那板水库作为广西率先实行信息化升级改造的试点，为广西数字水利和数字水库的发展和建设提供引导作用。