昆明防洪抗旱指挥系统技术方案new

1、昆明防汛抗旱指挥系统设计方案水情自动测报系统一、系统设计原则水情自动测报系统的大部分站点分布在条件比较恶劣的山区，无人值守，各种设备要长期经受高温、高湿、低温、大风、暴雨的考验。同时，在投资上还要考虑优化原则，并为长期运行维护管理创造有利条件。因此，为了系统能够长期可靠地运行，提供准确的实时信息，设计时应充分遵循下述原则：1、 设计原则应按照中华人民共和国行业标准水文自动测报系统规范SL61 94执行。2、 系统应采用先进的定型设备计算机网络系统应采用品牌产品，要求质量好，故障率低，售后服务有保证。传感器采用国外产品或国家定点厂家生产的产品，观测精度符合规范要求。RTU产品及辅助设备必须具备高

2、可靠性、智能化、性能稳定、维护方便的特点。上述产品构成的成套设备应功耗低，适应无人值守、条件恶劣的野外工作环境。3、 系统采用国家无线电管理委员会 “1989 年无办字 75 ”号文划分给水文遥测专用的230 MHz 频段，具体频点以所在省级无线电管理委员会审批为准。4、 选择遥测站点应在能反映流域水情和暴雨分布的情况，满足洪水预报要求的前提下，尽可能地少且优化。5、 尽可能利用原有的水文站点，以保持水文资料系列的连续性，同时也可节省投资，便于管理。6、 各类遥测站点在满足信道余量的前提下，尽量要求交通便利。7、 若系统数据传输采用无线方式，则中继站在无干扰前提下，尽量利用已有广播电视或电信部

3、门的基础设施，降低投资成本。如存在干扰问题，则可选择附近地点建站，可得到道路与站点委托管理方面的便利。8、 一般在中型以上水库坝上设水位雨量站，其雨量站可作为流域代表站使用。对于少数重要小（一）型水库，亦可酌情选用。确定水位雨量站位置时，只要信道条件许可，尽量就近选在有防洪任务的小（一）水库。二、系统功能和技术参数系统可采用值守功耗低、可靠性高、实时性强的“自报式”、“应答式”或“混合式”工作体制。遥测站点和中继站实行无人值守，有人看管的管理体制。当被传感器参数有一定增量，即雨量达1毫米或水位变化1厘米且时间间隔大于五分钟，或中心或分中心站发出遥测信号时，RTU即自动上电工作，进行数据采集、编

4、码、发送并通过中继站转发到中心站或分中心站。系统由三个层次的子系统组成。分别是：中心站、分中心站和遥测站组成。中心站作为整个系统的最高控制系统可以实时的浏览各个分中心站所辖流域的数据同时可以根据需要对各个受控站点作出控制指令。中心站不仅是数据的汇集点，同时安装在中心站的高端应用软件还具有数据处理分析决策功能。分中心站作为中心站和遥测站中间一级系统将负责收集来自所辖流域遥测站的所有数据，并且还负责与中心站交换数据和信息，执行来自中心站的指令。遥测站主要由远程测控单元(RTU)组成。RTU提供多个I/O接口和多个通讯接口以便和各种水文传感器连接。RTU可以提供AI、AO、DI、DO和RS232、R

5、S485等连接方式。可以直接连接输出标准模拟信号的传感器也可以连接使用标准MODBUS协议通讯的智能传感器。系统中心站、分中心站的计算机系统可对接收到的水文数据进行检错、存储、显示、打印（含图表）、水情越限报警等操作，在屏幕上，流域内雨洪实时分布情况一目了然。系统应开发相应的高端应用软件，实现洪水预报、防洪调度会商、灾情评估、信息服务等功能。系统综合技术参数：传感器：1、雨量计（翻斗式） 最小分辨率：1毫米 承水口径：200毫米 测量精度：误差小于3%的概率大于95% 雨强范围：1.0-4.0毫米/分钟2、水位计（浮子式） 最大水位变幅：40米（测站的水位基数在电脑中设置） 测量精度：10米变

6、幅最大误差正负2.0厘米的概率大于95% 最大变率：不大于3.0厘米/秒 输出：格雷码或BCD码水位计还可采用压力式和超声波传感器，应视具体遥测站安装条件而定。3、SCADA系统技术要求采用的SCADA系统必须是国际上先进的，成熟的SCADA系统。必须具备优秀的通讯能力，具有多种的通讯兼容能力，包括有线的通讯方式和无线的通讯方式。应该能够方便的实行系统的扩展。具有良好的设备兼容能力，能够支持现在流行的多种工业控制通讯方式和工业控制设备。具有良好的二次开发能力能够提供灵活强大的语言描述开发手段和完备的API接口库。有能力支持现在流行的SQL数据库能力。能够支持分散的和集中的多种数据存储方式。能够

7、提供完备的系统冗余能力。4、系统防雷接地 防雷接地电阻要求小于10欧姆。三、结构拓扑图如下：四、系统设计1. 中心站本系统的中心站作为整个系统的核心负责收集、记录、处理整个系统的所有数据，提供数据接口实现数据的分析和其他高级应用。本系统设置中心站一个：昆明为了实现以上的功能须配置以下的主要设备：硬件：大屏幕显示系统1套。服务器3套。计算机4套。网络交换机2套。网络路由器2套。软件：CitectSCADA监控软件2套(Full Version)。基于GIS防汛抗旱指挥系统应用软件1套。数据库1套。中心站本地采用100M/1000M标准以太网构成，整个系统的所有设备都将作为该网络的节点连接到该网络

8、上。中心站采用电信运营商提供的虚拟网技术与分中心站联网，实现数据传输。同时中心站也可以通过虚拟网和其它的系统联接。实现数据共享。信息的发布还可以通过Web实现。2. 分中心站分中心站作为整个系统的中间一级系统，负责收集来自所辖流域遥测站的所有数据并实现对本流域所辖遥测站的控制。同时通过电信运营商提供的虚拟网技术与中心站联网，实现数据的同步，接受中心站的指令。在中心站无法连接的情况下实现数据的本地存储。保证数据的安全可靠。本系统设置了5个分中心站分别负责5个流域的数据监控。这5个分中心分别是松华坝水库（普渡河流域）、柴石滩水库（兰畔江流域）、寻旬水库（牛拦江流域）、富民县监测调度中心（滇池、螳螂

9、川流域）、安宁市（滇池、螳螂川流域）。每个分中心站配置以下的主要设备：硬件：服务器1套。计算机1套。网络交换机1套。网络路由器1套。软件：CitectSCADA监控软件1套(Full Version)。基于GIS防汛抗旱指挥系统应用软件1套。数据库1套。分中心站本地采用10M/100M标准以太网构成，整个系统所有设备都作为该网络的节连接在网络上。分中心站采用电信运营商提供的虚拟网技术与中心站联网，实现数据交换。同时分中心站采用有线传输或者无线传输的方式与远程测控单元（RTU）连接，进行数据采集和下达指令。3. 遥测站遥测站作为整个系统中最基础部分安装在各个水雨情数据采集点的现场。通过各种传感器

10、采集水雨情数据。同时还提供相应的控制功能实现对现场设备的控制。遥测站主要由远程测控单元（RTU）组成。RTU作为一种智能化的监控设备具有非常强大的监控能力。同时RTU根据现场监控的具体条件在使用环境上作了特定的处理使之拥有强大的环境适应能力。它能够在复杂的环境条件下正常工作。同时它也提供了多种多样的通讯方式以满足现场复杂的通讯要求。RTU不仅提供我们常用的有线通讯方式（例如：拨号、DDN、光纤支持、RS232、RS485、以太网等）而且也提供了丰富的无线通讯方式（例如：GSM、GPRS、数传电台、微波、卫星等）。针对现场监控系统无人值守的特点RTU还具有大容量的存储空间用来在无线通讯无法连通的

11、情况下存储现场的数据以保持数据的安全和完整。本系统各分中心站所辖遥测站如下：Ø 松华坝水库（普渡河流域）松华坝水库分中心负责普渡河流域的水雨信息的采集。共设3个遥测站。遥测站配置以下设备：远程测控单元(RTU)3套。分中心站配置以下设备：硬件：服务器1套。计算机1套。网络交换机1套。网络路由器1套。软件：CitectSCADA监控软件1套(Full Version)。基于GIS防汛抗旱指挥系统应用软件1套。数据库1套。Ø 柴石滩水库（兰畔江流域）柴石滩水库分中心负责兰畔江流域的水雨信息的采集。共设6个遥测站。由于兰畔江流域的自动测报系统已经建成。因此柴石滩水库分中心的建设任

12、务是实现将本分中心的数据和中心站相连接。通过CitectSCADA系统内置的SQL方式从已经建成的系统中的SQL Server数据库中读取数据。并实现本流域数据与中心站数据之间的同步更新。分中心站配置以下软件：CitectSCADA监控软件1套(Full Version)。基于GIS防汛抗旱指挥系统应用软件1套。Ø 寻旬水库（牛拦江流域）寻旬水库分中心负责牛拦江流域的水雨信息的采集。共设6个遥测站。由于牛拦江流域的自动测报系统已经建成。因此寻旬水库分中心的建设任务是实现将本分中心的数据和中心站相连接。通过CitectSCADA系统内置的SQL方式从已经建成的系统中的SQL Serve

13、r数据库中读取数据。并实现本流域数据与中心站数据之间的同步更新。分中心站配置以下软件：CitectSCADA监控软件1套(Full Version)。基于GIS防汛抗旱指挥系统应用软件1套。Ø 富民县监测调度中心（滇池、螳螂川流域）富民县监测调度中心负责滇池、螳螂川流域水雨信息的采集。共设4个遥测站。遥测站配置以下设备：远程测控单元(RTU)4套。分中心站配置以下设备：硬件：服务器1套。计算机1套。网络交换机1套。网络路由器1套。软件：CitectSCADA监控软件1套(Full Version)。基于GIS防汛抗旱指挥系统应用软件1套。数据库1套。Ø 安宁市（滇池、螳螂川

14、流域）安宁市分中心负责滇池、螳螂川流域水雨信息的采集。共设3个遥测站。遥测站配置以下设备：远程测控单元(RTU)3套。分中心站配置以下设备：硬件：服务器1套。计算机1套。网络交换机1套。网络路由器1套。软件：CitectSCADA监控软件1套(Full Version)。基于GIS防汛抗旱指挥系统应用软件1套。数据库1套。4、远程测控单元（RTU）远程测控单元是测站采集水位、流量、雨量等数据的核心设备。同时还提供控制功能控制测站的其他设备。根据我们在SCADA系统中积累的经验：一个SCADA系统的可靠性和稳定性往往决定于这个系统的通讯方式的可靠性和稳定性。由于所有的通讯方式都有可能出现不可预见

15、的故障，因此所有的RTU都采用两种通讯方式与分中心站或中心站相连接，一种是基于有线的拨号方式，一种是基于无线的GPRS方式。这两种方式在通常情况下系统会选择拨号方式作为主要通讯方式。当拨号方式无法连通时系统会自动切换到GPRS的通讯方式。五、系统工程进度计划1、基本资料收集根据拟建系统的电站或水库流域面积、洪水预报方案，由有关专家提出建站原则、建站地理，拟定要建的遥测站后进行现场查勘。2、线路电测对通信网各条通信线路进行场强测试，计算各线路通信余量。3、基本设计 根据系统功能要求和电测结果，选择系统工作体制及数据通信方式，设计数据通信网，论证和选择传输控制方式，制定数据传输规程，进行数据接收、

16、处理、检索软件的设计，规定各组成部分间的接口标准与数据编码格式，主要设备选型。4、系统土建查勘和土建施工设计    对土建进行现场查勘，提出土建施工要求。5、设备采购、土建施工和土建验收6、系统安装及调试按照标准规范进行系统安装及调试，使系统处于最佳运行状态。7、系统试运行及技术人员培训系统进入试运行，对维护人员进行技术培训。8、系统工程验收六、产品介绍MOXRTUMOXRTU本身提供了4个串口和两个以太网口，最多可内置4个IO模块，并支持冗余配置， GSM/GPRS模块，调制解调器和视频捕捉器。MOXRTU主要特点包括：a) 最多可以内置4个IO模块，还可以通过

17、网口和串行口连接MOX603 I/O模块（通过串行口最多可连接32个MOX603 I/O模块）；b) 32位的微处理器；c) 内存标准配置为16MB,最大支持128MB；d) 编程采用IEC61131-3； e) 可捕捉远程图像并能将图像传输到控制中心；f) 支持冗余配置以实现100%的可靠性；g) 模块化开放式结构 ；h) 标准Modbus和TCP/IP通讯； i) 内置Modem（拨号或专线上网）； j) 内置UPS和电池充电器； k) 内置无线数据通讯和GSM/GPRS模块； l) 提供一组LED指示灯来表明电源、通讯状态、变量配置和运行的状态；m) 可伸缩的I/O架构，通过串行接口和1

18、0BaseT以太网接口连接I/O模块进行I/O扩展 ；n) 通过MOX Gateway控制器可以实现对多种现场总线协议的支持，如Profibus DP，Interbus，ControlNet，DeviceNet，CANOpen, AS-Interface，o) 工作环境温度范围为-20-70。MOX603 I/O模块MOX603 I/O模块输入/输出系统提供了当前工业所能获得的最可靠的输入输出系统。由于设计时考虑了当前和将来的需要，这个系统能够满足几乎任何用户的特殊需要。输入/输出模块的种类包括了离散的、模拟的以及具有特殊用途的模块。每种模块都提供了很容易理解的组态选项。基于微处理器的特征使得

19、它们能够管理它们自身的参数、出错条件和用户的选项。这种内在的智能性使得模件可以按照组态的要求采用独立的或者是多模块混合的安装方式。所有的MOX603模块的软件都是可以进行组态的。模块类型识别功能允许模块被错误的放入，但是模块被禁止工作，从而避免模块或者现场设备的损坏。更高级的安全措施可以通过机械锁系统来保证组态后只能正确的模块才能被安装。MOX603模块输入输出系统提供完全的真冗余方案。所提供的电源和通讯的线路都是独立的。当与相邻的模块连接时，冗余的线路将延伸到相邻的模块中。当使用混合安装的组态时，双重化通讯处理器模块可以保证主从控制器的冗余实现。现场设备也可以和双重化冗余的输入/输出模块相连

20、接。同类型的任意两个模块可以通过冗余方式连接起来并立即切换到主从模式。这种完全的冗余方式将保证任何采用MOX603 I/O的解决方案的100的正常工作。MOX 603I/O模块主要特点包括：a) 基于智能微处理器的平台；b) 开放的系统结构；c) 建立在各层面上的真正的冗余；d) 采用MOXRTU或者MOXOC解决方案的快速集成； e) 工作温度范围宽；f) 供用户组态、选择模块的操作；g) 某些模块具有短路和断路诊断功能；h) 自动故障诊断和切断功能； Citect SCADA图: Citect SCADA画面Citect SCADA 作为悉雅特公司享誉世界的工业自动化软件，以其在各工业过程

21、控制领域应用非凡的可扩展性，可靠性及灵活性而闻名于世。自从1992 年问世以来，Citect SCADA 已成功应用于大量的工程项目中。其中有著名的澳大利亚西部矿产公司的Olympic Dam 工程，全球最大的PC-based 工厂监控系统，还有在美国NASA 的肯尼迪航天中心的设备操作监视系统。目前已售出30000 套以上的授权用户遍布世界，包括众多的当今工业巨头。如：BHP,BMW,Nestle,BaoshanSteel,Roche,Samsung,Pratt 和Whitney, Alcoa, Shell等。其主要特点体现在：- 可伸缩性结构：系统采用客户/服务器体系结构可随意灵活、方便的

22、扩展；- 开放性：Citect SCADA内置近700种协议，支持各种I/O设备，如：PLC、控制器、分析仪、远程终端等；- 软件设计、系统组态、实时采样等均采用模块化设计；- 支持ODBC、OPC、API、DDE等标准数据交换方式；- 全面支持ActiveX控件；- I/O通讯冗余：主通讯中断时自动切换到旁路；- I/O设备冗余：只从主设备读，可同时写主、辅设备或只写主设备；- 计算机冗余：服务器可冗余设置；- LAN冗余：最多可支持16条LAN网；- 大容量：典型大容量应用约为20万个I/O点；- 开放性网络结构：网络通讯采用标准的NetBIOS，支持IPX/SPX、TCP/IP等协议，适

23、用于Etherent、Arcnet、TokenRing网络。连网方式可采用同轴电缆、光缆、双绞线、拨号和无线方式。广域网可使用CiNet或远程访问服务器 (RAS)；- 分布式数据库：任何IO服务器的数据可被任何计算机访问，报警、趋势、报表能集中或分散处理；- Cicode：Cicode是一个简单而易用的计算机编程语言，专为工业监控应用设计；- 支持VBA；- 支持多语种：能支持包括汉字在内的多种语言，并可在线动态相互切换；- 系统通过设置不同级别的用户操作权限而防止越权操作保护系统的安全；- 多媒体应用：能直接播放声音、视频文件，支持故障、报警等信息的语音提示或实时显示来自摄像机的视频图象；

24、- 帮助系统：能随时提供在线帮助。图: Citect SCADA控制画面昆明防汛抗旱指挥系统设计方案应用软件系统一、 体系结构和开发运行环境1、 系统的体系结构“数字水利应用系统”是在结合最新信息技术和水利行业的实际需求相结合的基础上，采用Internet/Inranet技术、COM/DCOM技术、数据库技术、GIS（地理信息系统）技术、GPS（全球卫星定位系统）技术、RS（遥感系统）技术、无线通讯技术等先进的技术手段，为推动水利全方位信息化而提出的整体应用系统和技术解决方案。它主要包括水利专用GIS平台和工具集、全球定位系统（GPS）及其应用、基于WEB环境的防汛会商系统、墒情实时监测及抗旱

25、信息管理系统、水资源实时监控管理系统、水旱灾害统计办公自动化系统、数字网络多媒体监控系统、水利信息公众服务系统等。“数字水利应用系统”主要采用分布式组件（DCOM、Java Bean）、Web技术为基础的三层体系结构，把各个子模块分为事务处理逻辑组件和前端用户界面，。前端用户界面可以为Web页面，也可以为自定义的用户界面，而所有模块的事务处理逻辑组件均发布在事务处理服务器上。采用组件模型搭建系统降低了系统的开发难度和工作量，也为系统提供了良好的可扩展性和稳定性，当系统功能增加时只需要增加相应的功能组件，修改一个功能组件不需要对其它组件做大量的改动。在组件开发方式上，采用面向对象技术，以面向对象

26、分析（OOA）和面向对象设计（OOD）作为整个系统开发的基石，从而使系统的可扩展性、稳定性、良好的升级能力从最根本上得到保证。 整个系统的体系结构示意图如下所示：Pocket PC他PC事务处理服务器（模型库）（方法库）图形发布服务器（TopMap World）Web ServerWeb BrowserExploreUser ClientUser ClientMobile数据服务器2、 系统开发运行环境1）操作系统平台Windows95/98/NT/2000/XP/CE，Internet Information Server4.0Web服务器，IE5.0Web浏览器2）数据库管理系统Sybas

27、e、Oracle、MS SQL Server、Access等多种数据库3）地理信息系统平台TopMap ActiveX、TopMap Professional、TopMap SDP、TopMap World 、TopMap SDP二、 水利专用GIS平台和工具集1、 地理信息系统及其在水利中的应用地理信息系统（GIS）是近年发展起来的对地理环境有关问题进行分析和研究的一种空间信息管理系统。它是在计算机硬件和软件支持下对空间信息进行存储、查询、分析和输出，并为用户提供决策支持的综合性技术。它利用计算机建立地理数据库，将地理环境的各种要素，包括它们的地理空间分布状况和所具有的属性数据，进行数字存储

28、，建立有效的数据管理系统，。通过对多要素的综合分析，方便快速地获取信息，并能以图形、数字和多媒体等方式来表示结果。GIS最大的特点在于它能够把水利防汛抗旱业务中的各种信息与反映空间位置的图形信息有机地结合在一起，并可根据用户的需要对这些数据进行处理和分析，把各种信息和空间信息结合起来提供给使用者，GIS技术与防汛抗旱紧密结合的应用前景远大。近年来，随着Internet/Intranet技术的发展，基于Web方式的空间信息检索和信息发布也日渐增多，WebGIS技术业已走向成熟，可以利用WebGIS技术以WWW方式获得地图数据及相关的属性数据。此外，随着“数字地球”的提出和虚拟现实（VR）技术的发

29、展，GIS技术也经历了一场由二维平面系统向三维立体系统的变革，三维地理信息系统是完善地理信息系统空间分析能力、拓展GIS信息表现形式的一项新技术，。基于数字高程模型和数字地形模型的三维地理信息系统提供了空间处理分析地理数据及相关属性信息的直观手段，并且在叠加上相应的地理要素后就可以获得表现力丰富的三维地图。地理信息系统在水利防汛方面的应用主要有：Ø 水、雨、工、灾情的信息管理、查询和分析，。提供可视化的图形查询界面，丰富信息的表述方式；Ø 洪水的预测预报，。研究给定降水区域和降水量所产生的径流和洪水的时空分布，真实模拟洪水演进和淹没过程；Ø 防汛抢险救灾指挥，。可

30、以利用灾害分析模型结合GIS进行灾前分析，也可以利用GIS的网络分析功能确定救灾物资调配的最佳路径，还也可以为受灾人员、财产的安全有效转移提供决策依据；Ø 进行灾情统计与评估，。对快速采集来的洪涝灾害和水淹没情况进行综合分析与评价，统计灾害情况，估计社会经济损失；Ø 为防洪规划提供依据，。可以根据预先设定的前提条件，进行某一区域范围内的静态或者动态的模拟，为有效地设置拦洪设施的点位和选择分洪、泄洪措施提供辅助决策支持；Ø 水科学问题的研究，。研究问题主要包括水的地域分布、循环以及水的应用、开发与管理，这些问题均与地理空间信息紧密相关。2、 水利行业对地理信息系统的

31、技术要求水利信息绝大部分都是空间信息息，水利空间信息非常复杂，涉及到点、线、面和三维空间的复合问题，。因此，水利行业对地理信息系统的要求也具有一定的特殊性。总体来说，水利行业对地理信息系统的技术要求可以分为以下四类：1）数字地图技术的应用数字地图主要用于信息服务、汛情监视、防汛抗旱管理、水资源实时监控、气象产品应用等多个系统中，作为系统操作的背景界面和实现各种图形操作的基础。对数字地图应用的技术要求主要为：Ø 支持分层分级地图的叠加显示及显示次序的调整；Ø 支持各层显示属性的调整；Ø 支持图形的缩小、放大、开窗、漫游、导航等功能；Ø 支持各类属性数据的分

32、布式表达，表达方式可以是数据、文本或图形；Ø 支持基于空间位置的分布式属性数据查询和反向查询；Ø 支持基于空间位置的分布式可运行模块或外部程序链接；Ø 支持基于空间对象（点、线、面）的各种图形操作，如空间距离量算、任意多边形圈定等；Ø 支持各类防洪和抗旱专题地图的生成和输出。2）空间分析与网络分析技术应用空间分析功能是GIS区别于普通图形信息系统的主要标志，水利行业对空间分析方面的技术要求主要有：Ø 不同图层之间的空间叠加（OVERLAY）分析，尤其是多边形叠加，如降雨区域与流域边界的叠加等；Ø 缓冲区（BUFFER）分析，如抢险物资

33、的有效辐射区域分析，暴雨、台风的影响区域分析等；Ø 网络（NETWORK）分析，包括最佳路径分析、确定最近的设施、确定服务范围等，如分洪区内人口迁移路径分析、抢险物资的快速调拨分析等。3）数字高程模型（DEM）和数字地形模型（DTM）技术应用数字高程模型（DEM）技术主要用于灾情评估子系统对洪水淹没范围和淹没水深的计算，由数字高程模型产生的数字地形模型（DTM）可用于分布式水文预报模型的开发。对DEM和DTM的技术要求主要有：Ø DEM生成。采用从地形图或其它数据源输入的等高线或高程点数据，经插值生成DEM数据；Ø 结合DEM和水位数据，计算洪水淹没范围和各处的水

34、深；Ø 在洪水演进条件下，结合DEM和洪水演进的有关数据，计算洪水淹没范围、各处的水深和淹没历时；Ø 支持DTM各要素的生成和分析，如坡度、坡向等；Ø 支持三维地形立体显示。4）WEBGIS技术应用利用Internet/Intranet技术在WEB上发布和出版空间数据（WEBGIS技术）已经成为GIS技术发展的必然趋势。具体来说，信息服务、防汛抗旱管理和会商等系统均需采用WEBGIS技术通过数字地图实现信息查询、图形操作等功能。对WEBGIS的主要技术要求有：Ø 支持分层分级地图的叠加显示及显示次序的调整；Ø 支持各层显示属性的设置；Ø

35、; 支持图形的缩小、放大、开窗、漫游、导航等功能；Ø 支持各类属性数据的分布式表达，表达方式可以是数据、文本或图形；Ø 支持基于空间位置的分布式属性数据查询和反向查询；Ø 支持基于空间位置的分布式可运行模块或外部程序链接；Ø 支持基于空间对象（点、线、面）的各种图形操作，如空间距离量算、任意多边形圈定等；Ø 支持各类防洪和抗旱专题地图的生成和输出。；Ø 支持初步的空间分析和网络分析功能。3、 水利GIS解决方案针对水利行业的特点，除了满足上述功能要求外，在TopMap GIS系列产品的基础上进行了一定的功能增强，以更大程度地满足水利行

36、业的需要。比如根据实时降雨分布的特点，开发了降雨等值线、等值面生成程序，；针对当前水利行业所使用的卫星云图接收系统，我们开发了三维卫星云图接收程序，；针对水文预报作业的需求，我们开发了通用的产汇流模型组件和洪水演进模型组件等。水利专用GIS平台由一系列产品组成，包括：Ø TopMap Professional专业化的桌面地理信息系统Ø TopMap ActiveX功能强大的地理信息系统开发组件Ø TopMap World互联网上的地理信息系统平台Ø TopMap CEGenius 小巧灵活的嵌入式地理信息系统Ø TopMap SDP专业化的空间

37、数据库引擎GIS产品具有易学易用、价格合理、服务及时等特点，已经被广泛应用于实际水利应用系统中，实践证明， GIS是水利行业的最佳选择。三、 基于WEB环境的防汛会商系统防汛会商系统是服务于各级防汛指挥部门领导会商决策需要而开发的基于Web方式的防汛信息查询显示分析系统，。主要信息内容包括基础信息、气象信息、水情信息、雨情信息、工情信息、旱情信息、灾情信息等，系统数据库基于国家防汛指挥系统涉及的十大数据库表结构设计，应用系统采用COM/DCOM编程技术和WEBGIS技术实现。1、 系统的网络拓扑结构系统设计采用基于B/S（浏览器/服务器）结构的WebGIS方案，系统网络拓扑图如下图所示。地图服

38、务器地图服务器主要提供电子地图的发布、查询、分析等图形服务，它基于WebGIS构建，相关的属性数据可以从数据库服务器获取。WEB服务器WEB服务器将以主页的方式向用户提供信息，由于采用了动态主页技术和JAVA编程，用户将通过浏览器实现灵活的交互，以获得各种有用的信息。WEB服务器还承担系统的计算分析任务，由许多计算模块构成，包括洪水预报计算、水情分析、洪水调度等。数据库服务器数据库服务器用来管理防汛综合数据库(实时和历史气象、水、雨、工、灾、险等重要信息和其它与防汛相关的基本资料等)，同时也可以保存洪水预报成果和其它中间计算结果。2、 系统的功能“防汛会商系统”按照功能划分为4个模块，结构如下

39、图所示：防汛会商系统访问权限管理会商文件生成预案情势显示信息分析查询气象预测预报信息查询防汛现场图像管理显示背景信息查询实时信息分析、计算、查询防汛信息管理制作显示水文预报信息查询防洪调度信息查询灾情评估信息查询防洪组织管理信息查询单站综合信息查询多站综合信息查询单一工程信息查询历史洪水事件信息查询面向洪水事件综合信息分析计算显示查询3、 访问权限管理管理主要会商帐号，确定其身份和使用权限。功能模块如下图：访问权限管理部门管理帐号管理工作日志Ø 部门管理提供部门的增加、删除、更改；Ø 帐号管理提供会商帐号的增加删除、权限设置、其他信息更改；Ø 日志管理提供会商帐号

40、登录日志的生成、检索、备份、清理等；4、 信息分析查询所有信息查询都提供矢量图操作功能实现。1) 信息查询Ø 气象信息：主要采用气象局传输过来的气象资料和预报成果，建立气象信息查询系统，主要内容包括：卫星云图、雷达回波图、热带风暴、天气预报、降水数值预报、重要天气过程再现等。Ø 水文信息查询：主要内容包括雨情信息查询、水库水情、河道水情、雨量报表、水情报表等内容。Ø 防洪调度信息查询：包括工程调度规则管理及调度方案形成、调度方案的风险分析及灾情评估。Ø 灾情评估信息查询：主要内容包括：洪涝灾害统计图表、历史较大洪灾情况、洪水淹没风险图、以及风灾、雹灾、水

41、毁工程信息等。Ø 防洪组织管理信息查询：提供防洪抢险组织管理信息查询，并为防汛决策的实施提供支持。主要内容包括防汛指挥机构和责任制查询、险情信息查询、抢险物资仓库查询、防洪抢险规程查询、抢险队伍查询、防汛值班信息查询等。2) 实时在线分析Ø 汛情统计：包括最大值统计（如最大时段降雨量、最大一日降雨量、最大三日降雨量、最大七日降雨量、最大十五日降雨量、最大三十日降雨量、最大六十日降雨量；最高水位、最大流量；最大蓄量）、超值统计（如超设防、超坝顶）、累计值统计（如累计蓄水量、累计泄量、累计洪量）、，水量平衡分析、，历史排队，、水位超限时间、，重现期及，洪量统计。Ø 洪

42、水组成分析：对干流控制站以人工交互方式分析其场次洪水组成、汛期洪水组成、当年洪水组成及多年平均洪水组成，即上游来水与区间来水的比例。Ø 洪水转播时间分析：以人工交互方式辅助用户进行实时洪水及历史洪水的区间洪峰转播时间分析。Ø 面平均雨量分析：以人工交互方式由用户给定的权重法或泰森多边形方法以图上作业的方式求得面平均雨量供预报使用。Ø 暴雨（洪水）频率分析：由历史暴雨（洪水）资料排队计算其频率，画出暴雨（洪水）频率曲线图，。由暴雨（洪水）资料就可以自动得出本次暴雨是多少年一遇，其操作全部在图上完成。Ø 降雨径流经验相关图：制作PR经验相关图，由前期土壤含水

43、量作为参数（或Pa，季节，T作为参数）得到R=f（P，Pa）或R=f（P，Pa，季节，T）的相关关系并以图形化的方式表现出来。用户可以通过在图上（或直接输入参数）调整参数值得到理想结果。3）防汛信息制作管理显示Ø 防汛概况：在电子地图的基础上，采用多媒体技术对防汛的主要情况进行介绍，重点介绍历史洪水、防洪工程、水利工程、水利建设成就等基本情况，。通过声音、照片、录相、三维动画等多媒体手段在电子地图上进行交互查询，对防汛形势进行分析和介绍。Ø 防汛现场图像管理显示：通过多种手段，如录像机、数码相机等设备，将现场的一些特征场景传送到防汛指挥部中心，为领导决策提供直观的现场资料。

44、5、 预案情势显示1)预测预报分析结果：主要是指其他业务系统对当前的防汛抗旱形势作出做出的模拟仿真，、预测预报分析结果，。主要包括如下结果：Ø 天气形势分析结果，查询气象部门所提供的卫星云图、天气实况、雷达测预资料、数值预报结果。Ø 水文预报分析结果，查询水文预测、预报及调度演算的结果。Ø 防洪调度信息，查询防洪调度方案集，主要包括：调度条件、调度结果、工程状况及风险分析。Ø 灾情评估分析结果，灾情及灾情评估以及受灾地区的社会经济信息、地理信息为支持，对实时灾情位置、状况作出做出的分析处理的结果。2)动态显示根据雨水情的实况、洪水预报及未来天起气的变化趋

45、势，按照洪水调度方案，二维或三维动态显示河道或行蓄洪区的洪水发展情势，以及水库、闸坝、堤防等工程的实时防汛情势的媒体播放。6、 会商文件生成会商文件生成气象分析成果水雨情分析成果洪水预报成果工程运用情况调度方案、灾情分析调度命令/调度请示会商纪要会商文档管理辅助决策支持功能模块如下图所示。防汛会商提供了一个信息化平台，它能够把会商前后所需要的防洪形势分析和调度预案等汇总起来，并在会商汇报时，能以图、文、声并茂的方式输出。概括的讲，会商过程产生二类结果，一类是会商程序性文档。程序性文档主要包括以下内容：（1）会商时间；（2）主要参加人员；（3）会商主题；（4）主要会商意见；（5）决策指令。技术性

46、文档指会商最终确定的预测预报调度方案，该方案应存档备查。1）气象分析成果本模块提供历史和实时的卫星云图、雷达回波图、来自气象部门的天气预报以及降水数值预报成果等信息。2）水情分析成果对实时和历史的水雨情进行分析比较，提供暴雨中心区和水位超高报警的动态信息，实时统计时段雨水情信息。3) 洪水预报成果通过水文模型的分析计算，给出洪水预报成果，可以根据假设条件或历史洪水数据实时计算洪水发展趋势。4) 工程运用情况显示各防洪工程的运用调度情况，能够在电子地图上查询每个工程的工程资料和实时水情、运用调度情况。5) 调度方案及灾情分析本模块可以查询各主要防洪工程的调度预案以及已经采取的调度方案，可以根据洪

47、水预报成果进行调度方案分析比较，可以对已经发生的灾情进行评估，对灾情的发展进行预测分析。6) 调度命令/调度请示能够编辑、发布、管理汛情通报，能发布调度命令和调度请示。7) 会商纪要本模块能够对会商人员的姓名、防汛职责、决策中的作用、决策的意见进行记录和整理，形成标准文档。8) 会商文档管理对会商过程中的各种文件、决议、调度方案、调度命令等资料进行统一管理。9) 辅助决策支持防汛指挥决策属于事前决策、风险决策和群体决策，是一个非常复杂的过程。根据我国各级防汛指挥机构的职能和任务，需要及时、准确地监测、收集所辖区域的雨情、水情、工情和灾情，对防汛形势做出正确分析，对其发展趋势作出做出预测和预报。

48、一旦预测可能出现灾害性汛情，需要对洪水过程做出预报，根据现有防洪工程情况和调度规则制定调度方案，做出防洪决策，下达防洪调度和指挥抢险的命令，并监督命令的执行情况、效果，根据雨情、水情、工情、灾情的发展变化情况，做出下一步决策。在决策分析中不但要用行之有效的模型、方法对确定性问题求解，还要根据协议、规则、规定和防洪专家的经验，解决半结构化和非结构化的问题。由于洪水的突发性、历史洪水的不重复性和复杂的社会政治经济等条件，还要能按决策者的意图，迅速、灵活、智能地制订出各种可行方案和应急措施，使决策者能有效地应用历史经验减少风险，选出满意方案并组织实施，以达到在保证工程安全的前提下，充分发挥防洪工程效

49、益尽可能减少洪灾损失。四、 墒情实时监测及抗旱信息管理系统墒情监测可以分为遥感测墒和地面测墒两种方式。近年来随着卫星遥感技术的发展，遥感测墒的研究也取得了长足的进步，但由于受到各种地面和大气干扰因素的影响，目前遥感测墒还只适用于大范围土壤墒情的定性分析，因抗旱信息系统解决方案主要基于地面墒情测站的数据进行分析。1、 墒情信息采集和传输墒情信息采集可以分为固定站和移动站（巡测）两种方式。固定站成本较高，能够定点观测，测量精度高，其基站一般与现有的水文观测站点结合建设。移动站设备成本较低，操作简便，与GPS结合使用，具有较大的灵活性，缺点是测量精度较低，可以通过多次测量取平均值的方法降低偶然误差。

50、固固定站观测巡测？则不受位置限制，但应注意选取具有代表性的地块进行观测。一般情况下考虑采用固定站和移动站相结合的方式，把移动站的观测结果作为固定站的补充。由于墒情信息的传输实时性要求不高，没有必要采用专网或租用专门的通讯线路，可以采用电话线进行数据传输，这样不仅可以满足信息传输的需要，而且会大大降低系统建设成本，方便快速实施。如果已经有现成的专用通讯网络，也可以考虑搭载传输。2、 信息管理系统主要功能1） 空间信息管理基础地图：1:10万（或1:25万）土地利用图专题地图：灌区分布、雨量站、水文站、墒情站、河流水系、水利工程、社会经济相关信息等2）气象信息管理卫星云图、实时降雨、降雨等值线、面

51、雨量分布等3）水情信息管理河道水情、水库水情、闸坝水情等4）墒情信息管理实测墒情、墒情等值线、墒情面分布等5）旱情信息管理作物受旱分布、受旱面积、旱情发展预测等6）灾害损失与效益评估旱灾损失、抗旱效益评估等7）抗旱统计报表旱情动态、抗旱活动、抗旱服务组织等3、 系统特点1）以网络地理信息系统为集成平台系统以网络地理信息系统（WEBGIS）为集成平台，融合了遥感（RS）、全球卫星定位（GPS）、大型数据库和数学模型等技术，实现了GIS与旱情分析预测模型的动态结合以及GIS与实时降雨、水情、墒情数据库的自动联接。2）多信息源的综合管理系统在统一的空间定位基础上，复合了土地利用分布、灌区分布、水利工

52、程设施、水文测站、历史灾情、社会经济信息和遥感图像等多种信息，满足了抗旱指挥工作中信息全面管理、信息来源客观准确等要求。3）计算模型支持下的预测分析系统系统根据实测的降雨、灌溉、墒情等信息，对现状旱情进行空间的分析与统计，并在墒情预测模型和旱情评价模型的基础上对未来的旱情发展作出做出预测，对旱灾损失进行评估，并统一在WEBGIS平台上，实现最终的决策支持功能。五、 水资源实时监控管理系统“水资源实时监控管理系统”是在结合国内外对水资源管理已有成果的基础上，通过高起点的技术集成，设计开发的一套具有一定通用性、可扩展的、开放式的、便于在不同地区、不同流域进行推广应用的水资源（包括地表水、地下水、水

53、量、水质及水环境等）实时监控管理的大型计算机应用系统。该系统将实现对水资源（包括地表水、地下水、水量、水质）的动态监测、数据采集、实时传输、信息存储管理和在线分析处理等功能，并根据已建立的水量、水质和水环境分析模型，结合特定地区的社会、经济、人口、环境等情况和工农业生产对水资源的实时需求，在维护生态环境的前提下，动态生成水资源调配计划，实现对水资源的远程控制和综合管理。1、 系统的总体结构“水资源实时监控管理系统”是一个以计算机、多媒体、网络等高新技术为支撑的对水资源进行实时监控和综合管理的决策支持系统。该系统包括水资源（水量、水质等）资料的监测、传输、分析、处理，借助数学模型进行的水资源的合

54、理配置，并以及运用自动化控制机制对水资源管理进行实时的远程控制和管理等功能。系统整体结构如下图所示：水资源实时监控管理系统实时监测信息管理决策支持实时控制实时降雨信息地表水信息地下水信息水质信息综合数据库管理空间数据库管理模型库管理汛期水资源预报调度枯季水资源预报调度方法库和知识库管理实时配置方案管理远程控制管理2、 系统功能模块划分“水资源实时监控管理系统”软件部分从功能上可以划分为以下模块：在线数据采集子系统、综合信息管理子系统、综合分析与决策支持子系统、实时控制子系统、安全授权管理子系统以及综合数据库、模型库和方法库。在线数据采集子系统提供相关水资源监测数据的自动化采集和数据可靠性在线分

55、析功能。其重点是对地表水和地下水（水量、水质、水温、水位等）的实时动态监测和监测数据的自动化采集、监测数据预处理，以及监测数据可靠性的实时在线分析处理等。该子系统还提供与各类监测仪器衔接的数据采集接口，通过接口模块动态收集监测数据资料，确保存入数据库中的监测资料有效、完整、可靠。综合信息管理子系统管理各种水资源（包括水量、水质等）监控项目的数据资料，提供监测数据资料的输入、存储、整编、查询与传输功能，对水资源监控数据资料进行综合管理和处理。该子系统还提供了与综合分析与决策支持子系统和实时控制子系统的数据传输接口。综合分析与决策支持子系统对实时监测获得的数据信息进行综合分析处理。其主要功能就是运

56、用模型库中的相应模型对监测数据资料进行智能化的综合分析，参照知识库中的专家知识和有关法律、法规、规程规范，形成水资源动态状况的分析成果，产生辅助决策报告或直接发布控制指令。实时控制子系统主要完成两个功能：一是将系统综合分析与辅助决策的成果以实时报告（如水资源预报、水质分析公报、企业排污超标警报、水资源调配建议方案等）和多媒体报警信号（如大屏幕指示、声光警报等）的形式进行动态输出，以供决策部门进行水资源配置和管理参考；二是将输出指令直接作用于可控自动化水资源调配和控制设备（如给、排水闸门等），通过有线/无线/远程控制技术对系统所涉区域内的重点给、排水设备及控制工程进行员距离的调节控制。安全授权管

57、理子系统的核心功能是数据信息及其载体和环境的安全，该功能可以具体分解为：Ø 系统使用用户级别控制：不同层次的系统用户群体，拥有不同的功能选择。；Ø 数据用户授权与控制：对于数据使用也分为不同的用户群体，不同层次的用户可以访问数据内容，层次均有严格规定。；Ø 数据及系统备份功能：定期对数据进行备份，并对系统进行不间断灾难恢复性备份。；Ø 网络攻击与病毒防范：建立有效的防止网络攻击和病毒侵袭环境。综合数据库是整个系统运转的基础，准确高效地收集和及时处理大量复杂的监测数据资料是整个系统设计和开发的重点。数据库及综合信息管理子系统是面向数据信息存储和信息查询的软件系统。综合数据库的内容包括：基础地理信息、雨水情信息、水质信息、地