襄阳市水利信息化一期设计方案.docx
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襄阳市水利信息化一期设计方案
襄阳市水利信息化一期系统建设方案
第1章概述
1.1建设背景
襄阳市地处湖北省西北部,地理位置位于秦岭余脉与大巴山、伏牛山相围而成的汉水中游南襄盆地的南部。
襄阳地理范围为：
北纬31°14′～32°37′,东经110°45′～113°43′,年平均无霜期为241天，年均降水量878.3毫米。
境内日照充足，年均日照1987小时，年均气温15.1℃-16。
9℃之间，属于典型的北亚热带季风型大陆气候过渡区，具有四季分明，气候温和，光照充足,热量丰富,降雨适中,雨热同季等特点,襄阳天热的气候条件为农业生产提供优越的气候条件。
唐白河交汇在襄阳境内，并形成小清河与汉水在襄阳市区内合流，构成了襄阳市“一江两河,一心四城”的自然地理景观格局。
襄阳市由于地处山系环绕的盆地边缘，其地貌变化多姿，属于中国地形第二阶梯向第三阶梯的过渡地带，地势由四周向中部缓缓变低,构成汉江夹道向宜城开口的不规则盆地.北部地处武当山、桐柏山之间，为波状土岗，素称“鄂北岗地"，西部为荆山山脉接武当山余脉的山区，南部为低山丘陵区，中部为汉江和唐、白、滚、清河冲积的较开阔平原，东部为大洪山和桐柏山之间的低山丘陵区，全区岗地面积占65。
8％，低山丘陵面积占有13％，沿江河冲积平原占据21.2%.
襄阳市位于汉水中部,辖区内汉江长度195公里,形成了以汉江为主，清河、唐白河、滚河、南河等几大水系为主的水资源布局。
水资源总量约为16亿立方米，襄阳市人均水资源占有量为1300方，为全国人均水平的60%，世界人均水平的15％。
襄阳市耕地面积726万亩，年农业灌溉需水总量基本满足。
由于气候特点，襄阳市水资源主要集中在汉水水系，支流水系分布基本覆盖了襄阳市行政区划的大部分地区，水资源总量基本能够满足城市生活用水及当前规模下的工农业用水，用水矛盾主要集中在水资源时空分布的差异化和部分区域受气象条件影响而出现的过于集中的暴雨过程，襄阳市及其下辖县市区水资源时空分布极不均衡，主要体现在西南部的南漳、保康、谷城降水较多易涝、东北部的枣阳降水较少易旱，从而也形成了襄阳防汛与抗旱共存的特殊局面,对水资源的管理与调度也提出了更高的要求和考验。
1.2建设目标
健全信息化建设运行管理体制，统一标准规范，加强人才培养,营造水利信息化保障环境;完成襄阳市防汛抗旱应急决策支持系统和综合数据库、软硬件支撑系统的建设，全面启动防汛抗旱综合信息查询、业务管理电子化，提供满足防汛抗旱业务需要的信息化服务，提高襄阳市防汛抗旱信息化管理水平.
1.3建设范围
1.3.1业务范围
本项目建设的信息化平台主要应用于防汛抗旱管理、水资源管理、水利工情管理等。
具体包括基础水雨工情查询、水库水情可视化显示、流域实时水雨情信息、流域径流预报、防汛预警与调度方案管理。
1.3.2应用范围
本项目建设的水利信息化平台应用于襄阳市水利行业，包括水利局直属单位、各市县机构、各镇水行政主管部门。
第2章需求分析
2.1现状分析
2.1.1网络现状
襄阳市水利局和市政府、市防办、国土局、水文局、气象局以及县、区水利局之间均由市政府信息中心光纤连接,包括已建的自动化监控系统和将建的自动化监控点。
现网络光纤现已铺至镇政府及一部分镇水利所及闸站点。
所以从网络传输的条件来看,已经能够满足防汛抗旱指挥系统业务的需求。
2.1.2数据获取
本项目所有的数据包括水雨情数据、地理空间数据、水利工情数据、防汛抗旱统计数据、其它专题数据等.
水雨情数据一部分来自于市水利局及下属县区自建站点,该部分数据的获取没有任何问题，另一部分来自于水文部门和气象部门,在各部门网络相通的情况下，可以直接通过数据提取的方式获取数据，在网络不通的情况下,可以考虑通过WebService发布的方式进行获取,此部分数据的获取需要在实际开展工作时进行协调.
地理空间数据来源于国土单位,通过政府协调，通过获取国土部门发布服务地址或直接获取地理空间数据的方式均可满足系统对空间数据的需求。
目前,襄阳市国土局已建设完成了《襄阳市卫星影像提供及影像制作》项目，制作覆盖襄阳市区域内的高分辨率卫星影像，建议可以考虑直接采用。
水利工情数据分基础数据和运行数据，基础数据可以市水利局或下属单位的文件资料中提取，运行数据来源于市水利局或下属单位在建或已建的水利工程监控系统，由于该部分数据都属于水利系统内部数据,网络和协调都比较容易，不会存在问题。
防汛抗旱业务数据在系统试运行前可以考虑让系统承建单位统一进行资料获取和入库处理,更多的业务数据的系统的使用过程要求各使用成员通过填报汇总等方式获取。
2.2业务需求
2.2.1防汛业务需求
防汛业务主要实现对防汛涉及的水雨情信息、工程运行信息、预警信息等进行查询分析，针对水利局单位在防汛期间的各项工作，包括汛前检查，灾情统计，灾情总结等，同时，根据防汛业务的实际需求,制作或管理响应的报表或预案。
2.2.2水利工程管理业务需求
水利工程调度业务主要针对水利工程信息管理、水利工程运行管理和调度预案管理等工作，同时，通过建立相关的调度模型，能更好地指导工程调度业务的科学开展.
2.3功能需求
2.3.1综合信息服务需求
系统需要实现对各种历史信息、实时信息的管理，通过对天气情况、雨情、汛情、险情、灾情、工情等管理。
防汛综合信息服务的功能就是根据水利用户的实际工作需要，从综合数据库中提取相关数据并进行相应计算或处理，然后以各种方式（主要是利用GIS地图、文字、图形、图像、动画等形式）进行显示。
让使用者通过在一个综合界面便能查询上述所有信息，为防汛指挥的决策提供信息支持。
2.3.2业务管理需求
防汛业务管理主要是对汛前、汛期、汛后防汛工作提供信息化工作平台，可以进行汛前检查、汛期管理、汛后管理、灾情管理、预案管理等防汛工作，提高工作效率。
（1）汛前检查管理
维护指定条件下的汛前工程安全检查信息,江海堤围险段记录,堤围情况记录，险闸情况记录，防汛物资以及抢险队伍信息，以及防汛预案的制定。
（2）汛期管理
主要是对日常的汛情关注以及灾害天气的应急。
日常汛情的关注包括：
汛期值班的安排、对实时水情的关注、对实时雨情的关注、对实时旱情的关注、对实时天气预报的关注等。
灾害天气的应急包括:
灾前的预警，灾中的实时监视，灾后的对受灾情况总结汇总统计。
值班日报表:
分为河道、水库（水电站）日报表,参照基础数据报表格式进行简化；每日数据优先采用自动监测设备数据、保留人工填报功能；分级赋予相应数据编辑权限（县市区仅能对无自动监测点位进行填报和修改）；能够按照标准格式自动生成日报并在指定位置保存；在终端以表格形式显示；
（3）汛后管理
主要包括：
汛后的总结汇总、险工险段的维修加固、工程改造、增补防汛物资等。
（4）灾情管理
填报任务分配、灾情上报、灾情汇总（灾情审核）、灾情查询、灾情通报、灾情总结。
在国家标准灾情统计报表基础上添加相应栏目形成表格，具有逻辑审核、合理性审核功能。
（5）预案管理
在制定调度预案时按模块建立预案系统，包括防汛预案、城区防洪预案，预案文档维护,预案级别维护.
2.3.3汛情监视需求
汛情监视要综合各方水雨情信息,为各级防汛部门值班人员提供实时汛情自动监视和汛情发展趋势预测服务，直观、醒目地显示数据库中的实时汛情信息,满足防汛人员对汛情深层次的专题查询和对比分析.
（1）水雨情数据集成
将来自不同渠道的水雨情数据集成在一起，综合表现汛期的最新发展情况.
（2）实时水雨情监视
提供地图、表格、过程线等多种方式.在地图方式下可按区域、按时间等多种方式设定监视范围。
（3）矢量背景图显示
提供图素分专题显示、专题分层显示、栅格数据作为矢量图的背景显示、图例显示及编辑、放大、缩小、漫游、导航等。
（4）监视区域选择
提供初始显示区域，提供显示区域切换。
（5）信息查询
提供基于矢量地图和图表的单站和多站监测数据查询,提供其他系统的查询结果显示。
（6）统计分析
按照国家水文报表规范，提供对水位、雨量信息自动整编分析，生成满足水利部门日常使用的各种报表。
同时，结合多年历史数据形成针对流域水系的径流预报模型管理功能，针对经典模型参数进行率定、管理，实现流域基于降雨监测信息的汇流与洪水预报。
（7）站点定义
在地图上显示被监视站点.可选择某站或某区域是否被监视.可以根据用户的实际情况进行站点的在线编辑。
（8）叠加信息自动刷新
在地图上叠加实时信息，根据设定的频率自动更新实时数据。
（9）预警、告警功能
可设置预警、告警条件，接收其它子系统提供的预报信息，分析，计算已经得到的信息,在达到预警、告警条件下,以声、光等多种醒目的方式提醒值班人员的注意.
2.3.4工程运行调度管理需求
襄阳市工程运行调度管理就是要充分利用水闸、电排站、水库工程监控信息来服务于进行防洪、排涝调度管理，结合业务调度规则,最大化发挥水利工程效益。
（1）工程基本信息管理
实现对电排站、水闸、水库等工程信息的数字化和平台化，在电子地图上显示水利工程信息，实现对工程信息的后台管理维护。
（2）工程运行状态监视
在地图上能直观显示工程运行状态及运行信息。
（3）工程运行统计查询
对工程运行信息进行统计和图表查询分析。
（4）工程调度方案管理
新增、删除、修改、发布工程调度方案。
（5）工程运行调度
根据各水利工程现状,结合调度预案，对工程运行进行调度工作指导。
2.3.5数据库建设需求
为了支撑防汛指挥决策支持系统的运行，需要建立防汛综合数据库。
防汛综合数据库是以关系数据库为基础、多种数据形式共存的一个综合库。
该数据库包括:
实时水雨情数据库、工情数据库、地理信息及空间数据库、水文数据库、历史大洪水数据库、旱情数据库、社会经济数据库、防汛日常管理基础数据库等主要数据库。
数据形式包括记录、表格、文本、图形、图像、声音等。
2.3.6综合数据库管理需求
对防汛数据库，针对各类数据，实现数据录入、数据批量导入、数据增加、数据删除、数据修改、数据查询、数据统计、空间数据管理.
2.3.7GIS地理信息系统需求
1、电子地图范围
（1）左上角:
十堰市丹江口市张家沟
谷歌纬度经度：
32。
777293，111.26549
GPS纬度经度:
32.7793496589，111.2596803353
北纬N32°46′45。
66″
东经E111°15′34.85″
海拔:
351.01米
靠近：
中国湖北省十堰市丹江口市048乡道
（2）左下角（概略位置）
谷歌纬度经度：
31.165852319,110.6702990609
GPS纬度经度：
31。
16816111，110.66528333
北纬N31°10′5.38″
东经E110°39′55。
02″
海拔：
1178。
38米
靠近：
湖北省宜昌市兴山县S255
（3）右下角：
荆门市京山县朱洪岭
北纬N31°10′5。
65″
东经E113°11′41.51″
海拔：
201。
87米
靠近:
中国湖北省荆门市京山县243省道
（4）右下角（概略位置）
谷歌纬度经度:
32.6674040073,113。
2065361319
GPS纬度经度:
32。
66943611，113。
20037778
北纬N32°40′9。
97″
东经E113°12′1.36″
海拔:
150。
05米
靠近：
河南省驻马店市泌阳县G40沪陕高速
2、图层
1）基础行政区划图层
2）基础交通体系图层
3）基础通信设施及线路图层
4）基础电力设施图层（高压输变电站点，高压线路）
5）基础河流图层（常年河流，时令河流）
6）基础水利工程设施图层,水工设施管理单位图层
机井分布图层，地下水位分区图层，河流，湖泊，水库，水闸，规模堰塘，堤防，蓄滞洪区，报讯站,水系边界,泵站，导流渠，导流槽等水利工程.在基础水工设施图层中，需要对水库、堤防的设施类型按照国家水工标准进行五级分类管理。
7）依据最新的遥感影像图数据，独立建设三维地形图层，并结合地下水分布图层,开发抗旱水源调度建设规划系统，实现对水源工程的建设与管理。
2.3.8系统维护需求
为系统正常运行而开发的提供管理员使用的功能，通过对系统维护功能的使用，使系统能实现灵活而复杂的权限控制，保证数据的安全、系统的安全。
系统维护功能提供管理员解决系统问题的重要线索.
（1）用户管理
管理员可对用户进行增、删、改操作。
（2）角色管理
管理员赋予用户角色，每个角色具有不同的功能。
（3）权限管理
管理员可为每个用户授予一个或多个角色，用户的权限通过不同的角色进行控制,实现权限分配的灵活性。
（4）日志管理
系统所有的维护过程都具有日志（LOG）记录功能，可以帮助用户发现、解决各种可能出现的问题.
（5）数据备份和恢复
提供数据备份和恢复的功能，对应用系统进行数据备份和安全恢复。
2.4其他需求
系统在性能上应能满足以下要求：
1）整体界面风格统一,字体、图标表示一致,重要信息重点突出;
2）建立一个完善、可靠的安全保密措施,以确保信息系统的安全。
同时也必须灵活，方便系统管理员和用户掌握、利用；
3）系统界面美观、清晰，层次鲜明、具有良好的人机交互接口;
4）操作简便，响应速度快，不使用户有明显等待的感觉；
5）采用图形、图表、过程线、影像等不同技术，提供图文并茂的气象、雨、水情等信息服务；
6）允许查询结果打印、输出或者保存；
7）计算时间应满足用户要求，一般在30秒左右，最多不能超过1分钟。
第3章总体设计
3.1建设依据和参考规范
本项目建设遵循以下标准规范和技术文件，如有更新版本的遵照新版本执行。
3.1.1水利类标准
《全国水利信息化规划，2003年》
《水利发展“十二五"规划文件汇编》
《襄阳市水利信息化规划》
《基础水文数据库表结构及标识符国家标准》SL324—2005;
《实时雨水情数据库表结构与标识符国家标准》SL323-2005；
《水利信息系统初步设计报告编制规定》SL_Z332-2005；
《防汛抗旱用图图式》（报批稿）
《工程建设标准强制性条文》
《水文基本术语和符号标准》GB/T50095—98.
3.1.2软件工程类标准
1.《信息处理—数据流程图、程序流程图、系统流程图、程序络图和系统资源图的文件编制符号及约定》GB1526－1989；
2。
《信息技术软件生存期过程》GB8566－1995；
3。
《计算机软件产品开发文件编制指南》GB8567－1988;
4。
《计算机软件需求说明编制指南》GB9385－1988；
5.《计算机软件测试文件编制规范》GB9386－1988;
6。
《软件工程术语》GB/T11457－1995;
7。
《软件维护指南》GB/T14079—1993；
8。
《计算机软件可靠性和可维护性管理》GB/T14394—1993;
9.《计算机软件单元测试》GB/T15532-1995；
10.《信息技术软件产品评价质量特性及其使用指南》GB/T16260—1996；
11。
《软件文档管理指南》GB/T16680—1996;
12.《信息技术软件包质量要求和测试》GB/T17544-1998。
3.2建设原则
湖北省襄阳市防汛抗旱应急指挥决策支持系统建设应遵循以下总体原则:
（1）符合国家、部委、省市和行业有关标准体系；提供与国家防汛抗旱指挥系统等系统的数据接口。
（2）分类建库，按照类别设立专业库。
尽量全面，覆盖系统管理的各类项目。
（3）数据表遵循实用的要求，符合服务对象的实际需求。
（4）数据库具备可以扩展的能力。
（5）安全。
建立安全管理机制，进行数据备份。
结合襄阳市的具体状况,在满足上述相关规范和行业技术标准的基础上，在整体软件方案设计中应做到以下几点：
3.2.1顶层设计
从顶层、整体的高度来对系统进行设计，坚持系统地整体性和统一性，可以有效推动各部门间的业务协同和信息共享，确保工作流程、信息系统、数据以及相应技术之间的深度融合.
3.2.2先进性、成熟性及实用性
1。
成熟的开发体系结构
系统采用基于J2EE的B/A/S三层架构,客户端使用浏览器，应用服务软件和数据放在服务器端，包括应用服务器和数据库服务器.服务器端系统在技术上采用符合J2EE规范的三层分布应用模式，实现应用控制、业务逻辑、数据存取相分离的架构方案，为用户提供可伸缩、易访问、易管理的方法。
2。
先进、成熟的开放技术和开发平台
系统页面模块采用Flex编程技术，程序设计模块化、组件化，实现代码的重复利用和高效开发,系统升级和扩展将十分便利，性能大大增强。
采用最新的数据库访问技术，加速数据库访问的速度和效率。
3。
先进、成熟数据库设计技术
数据库采用大型关系数据库作为核心数据库。
数据库系统应具有极佳的可伸缩性，完善的数据仓库技术,安装、开发与使用都十分简单；根据信息的属性不同,采用了分类别、分层次的信息查询与维护方式，特别是将信息查询与维护（有操作权限的用户）功能合并，大大简化操作。
数据库的设计和开发以水利行业和信息化建设的最新标准和规范为依据，保证数据库系统的完全通用性与扩展性。
4。
可靠性
系统从各个方面保证了系统的可靠性：
（1）充分应用面向对象的编程技术，实现软件系统功能的模块化、功能模块之间接口的标准化，从而确保软件系统运行的稳定与可靠。
（2）各模块开发过程中经过大量的调试、测试，确保软件成果的可靠性。
（3）系统设计“数据导入／导出”功能，既能实现数据库系统的备份／恢复功能，也能在操作系统崩溃、数据被破坏、服务器硬盘故障及将来升级或更换数据库管理系统的情况下，实现数据库系统的快速恢复与升级换代，从而确保用户数据的安全及可靠性。
3.2.3易操作性
采用先进和易于使用的图形人机界面，提供信息共享与交流、信息资源查询与检索等有效工具.基于可视化系统配置,建立易于操作的和快速查询的界面.
3.2.4标准性
系统采用的各种协议,信息格式，接口标准，都符合国际标准，保证系统能与其它系统进行信息交互。
3.2.5稳定性
系统采用成熟稳定的操作系统、数据库、网络协议、中间件等，保证系统的稳定性。
3.2.6可查询性
提供易于使用的数据库查询功能，让使用者能随时查询信息及制作所需的报表.
3.2.7互联性及可扩展性
在计算机和网络技术日新月异的今天，系统需要有与将来技术融合的能力。
因此，需要增加硬件设备的标准化接口程序,保证系统应用软件具有方便扩展的能力。
系统平台与技术必须满足未来功能及扩充项目的需求,以避免将来重复的投资.系统平台标准化、结构化、模块化设计的思想，可奠定系统开放性、可扩展性、可维护性、可靠性和经济性的基础。
3.3系统划分
从整体上进行划分，可以将湖北省襄阳市防汛指挥决策支持系统划分为六大模块，分别是综合信息服务子、业务管理子系统、水雨情信息服务子系统、工程信息管理子系统、预警与调度方案管理子系统和系统运行维护子系统，各个系统相互调用，相互作用,形成一个完整的防汛抗旱指挥决策支持系统.
3.4系统总体设计
襄阳市水利信息化系统由应用系统、软件支撑平台和综合数据库、硬件支撑设备组成，系统总体框架如下图3-1所示。
3-1襄阳水利信息化系统框架图
3.4.1硬件支撑系统
包括服务器的采购和机房设备改造等。
3.4.2综合数据库系统
建立统一襄阳市水利信息化数据库及数据共享交换体系,在相关部门之间实现信息共享和业务协同。
3.4.3软件支撑平台
软件支撑平台运用业界成熟的技术以及标准，为信息化系统应用的整合提供支撑平台。
3.4.4防汛应急指挥系统
实现包括实时信息查询、工程信息管理、预警与调度方案管理等功能。
3.5技术路线
3.5.1平台化设计
本系统采用模块化思想设计，将各个业务分解为最小模块，然后根据需求进行有机的组合，形成一个综合的决策支持系统。
因此,如何对这些模块进行组合、控制,使其更灵活的满足业务变化的需求是系统首先要考虑的问题。
针对这种情况，我们将采用平台化设计思想构建一个统一的开发和运行环境，这样就能够很好地解决上述问题。
Ø系统管理平台
各业务功能基于统一的模块划分、权限管理控制之中,实现动态模块划分、统一授权、集中管理的目的.
ØGIS应用平台
水情、雨情、气象及工情等信息可以通过GIS界面直观的表现出来，同时，通过对GIS界面上对象的选择，可以直接进入其业务模块（如查询模块、分析模块等），从而实现GIS平台与各个业务模块的交互。
Ø多媒体表现平台
采用不同手段封装常用的多媒体功能，形成多媒体通用模块，为各个业务子系统提供统一的、多样的多媒体调用。
3.5.2J2EE开发框架
采用应用框架进行开发有巨大的优势,目前已经成为开发大型企业应用系统的第一选择，其特点为：
Ø屏蔽系统底层技术细节，提高开发效率
Ø提高可靠性、扩展性以及性能
Ø提供自动支持和管理组件的面向服务的结构框架
Ø开发人员将精力集中在应用组件上，而不是底层服务上
Ø将业务逻辑和系统服务分开
J2EE相对来说技术比较成熟完备，而且体系结构比较开放,例如目前比较流行的SSH框架已在众多大型项目中得到了很好的应用，采用成熟的框架同样适合于水利行业的应用开发和整合。
从综合集成管理系统需求要求和衡量本公司技术实力的角度，在本方案中,将选择J2EE应用框架作为开发的平台.
J2EE是一个开放的、基于标准的开发和部署的平台，适合构建N层的、基于Web的、以服务端计算为核心的、模块化的企业应用,同时也是所有兼容J2EE标准的应用服务器产品的统一标识，提供了企业计算所必须的服务如事务、安全性、消息服务等.J2EE应用的组件如企业JavaBean（EJB）、JSP和Servlet运行于J2EE容器之中,J2EE应用可以集成一系列的客户端，包括独立运行的台式客户端、无线客户端，以及基于Web浏览器的客户端等.J2EE平台为开发企业应用提供了高性能、高可靠性和可伸缩性的运行支撑环境，为我们提供了一个建立在开放和标准的技术之上、非常灵活的端到端的多层体系架构，从而满足各种大型系统的应用需求。
系统将基于J2EE标准进行开发，充分发挥J2EE基于Web的企业级支撑能力，保证系统良好的可扩展性。
该系统将是一套符合水利行业特点的、技术先进的，功能完整的,稳定可靠的，低运行成本、低维护要求的、高效的系统。
3.5.3综合应用IEM技术
我们注意到，在决策支持系统里,信息需要高度共享，地理信息系统（GIS）与其他信息系统互联与集成成为迫切的要求。
然而，不同公司开发的应用软件之间进行互操作还存在一定困难，在大多数的情况下,一个程序员还是需要很费力地将数据从一个应用程序映射到另一个应用程序中。
解决这种不同系统间互操作性困难的一个方案是使用信息交换模型（IEM）。
信息交换模型定义了数据结构、数据类型、信息类型和用来在系统之间交换信息的进程。
信息交换模型使数据对象定义和形式标准化.扩展标记语言（XML）是自描述的，提供了一种可读方式来定义数据对象的名字、属性和方法，可以用统一资源标识符（URI）来搜索关于数据对象的信息，并且可以充当不同标准之间的桥梁。
由于XML自描述格式的简单性和可标记性，在涉及不同平台和应用程序的集成项目中使用XML，可以很方便地实现信息的交换和集成。
通过利用XML技术,在防汛指挥决策支持系统里，信息达到高度共享，地理信息系统（GIS）与其他信息系统互联与集成成为现实.
3.5.4关键软件技术
（1）XML技术
XML即可扩展的标记语言，是W3C定义的数据描述语言。
XML用严格的嵌套标记表示数据信息，特别适合在Internet环境中的多点数据交换环境下使用。
用XML作为数据交换的中介，可以给系统的实现带来
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