江苏省苏北地区水资源配置监控调度系统工程调度运行系统设计说明书

江苏省苏北地区水资源配置监控调度系统工程调度运行系统设计说明书内容摘要：

、运行结果等数据；也包括调度运行系统运行过程中所需查询的各种文档资料，如湖库的调度规则、有关政策法规和历史文档、各种图片和照片等。 （ 4）实现系统综合集成。 构筑以电子地图、专用数据库、模型作为基本支撑的苏北地区水资源配置监控调度系统的软件运行环境；通过信息查询、辅助管理和分析功能江苏省苏北地区水资源配置监控 调度系统工程调度运行系统设计说明书 需求分析 16 的开发，形成苏北地 区供需水形势分析环境；通过调度方案管理和模型集成功能的开发，实现模型与系统的紧密集成，辅以友好的人机界面和人机对话过程，实现调度方案生成、模型运行、运行结果表达、多种调度方案管理等操作功能，有效地支持苏北地区水资源配置调度决策服务。 实时水量调配模型（含需水预测） 实时水量调配模拟模型主要是根据江水北调工程系统中各湖泊当前蓄水状况，各抽水站和水闸工况条件，在未来一个时段的预报来水和预测需水基础上，通过系统水量平衡做出下一个时段系统各湖泊放水量，抽水站抽水流量，水闸过水流量的安排，同时提供系统实际 可供水量。 用户对模型开发的需求是： （ 1）功能要求 ①编制湖泊年调度图。 年调度图是指导湖泊调度运行的基本依据。 湖泊年调度图是根据历史水雨情资料，现状用水水平或规划用水水平，经长系列调节计算编制的。 第一阶段工程主要依靠多年调度经验和实际运行总结，建立系统的模拟模型来进行。 在模拟计算的过程中，各年的用水过程应根据来水的丰枯情况不同而应有所不同。 年调度图中确定不同时段控制水位的调度线及供水目标。 ②建立一个现状供需水形势分析环境。 该分析环境将根据现有水文站网、大运河调水监测系统和防汛指挥系统，以及本项工程建设的信 息采集系统提供的实时水、雨、工情监测信息和专用数据库提供的相关数据，运用水文水资源、数理统计、计算机模拟等多学科方法，辅助调度决策者分析和掌握系统的现状形势及未来变化趋势。 在此基础上，经过分析归纳，能初拟若干江水北调工程系统水量实时调度方案，包括湖泊、抽水站、水闸的调度运行方式，以及各供水区的分配水量，即调度方案集。 ③建立一个实时水量调配模拟模型。 该模型将在来水预报和需水预测的基础上，面向江水北调工程系统实时水量动态平衡分配的调度要求来进行开发，使得调度决策者能利用该模型对上述调度方案集的各种方案进行模拟 计算，预测各种方案的实施后果。 另外也可以利用该模型对下一时段江苏省苏北地区水资源配置监控 调度系统工程调度运行系统设计说明书 需求分析 17 系统预测需水量做出评估分析，即根据系统预测需水量，通过模拟计算确定系统当前蓄水量和可调水量是否能满足该预测用水量的需求。 如果该水量超过了系统可以提供的水量，则表明该预测需水量在下一时段难以满足。 在此情况下，可以重新安排预测需水量，或制定抗旱水源的应急分配预案。 （ 2）性能要求 ①系统 MTBF≥ 20200 小时。 ②单个方案模拟时，系统运行时间应小于 3分钟。 ③系统设备及软件工作环境要求：符合业主目前所能提供的工作环境。 ④软件应基于 Windows操作 系统。 ⑤满足实时模拟需要，能随时进行方案分析计算，所分析计算的数据及时写入数据库。 最终推荐的方案应具有显著的合理性和可行性。 ⑥具有与专用数据库进行输入、输出的相应接口：即能直接从数据库读取模型所需资料。 系统运行边界条件参数由用户确立，并以人机对话方式输入或预先置入数据文件。 在线水流仿真模型 在线水流仿真模型开发要求方法上成熟，理论上先进，达到国际同类模型的先进水平；并具有较高的计算精度和计算速度，以满足实时调度的需要。 模型软件开发应满足以下具体要求： （ 1）功能要求 ①能对抽水方案进行预合 理性分析。 当实时水量调配模拟模型给出了各闸站的水量（流量）分配及各抽水、来水条件已知时，一维河网模型能据此分析计算各市界交水断面的水位（流量），断面控制工程的水位（流量）过程，各主要闸门和取水口门的水位（流量）过程，以及洪泽湖、骆马湖的水位过程，以确定是否满足预期要求，包括不同瞬时的状况和平均状况（详细的位置及名称见附表）。 江苏省苏北地区水资源配置监控 调度系统工程调度运行系统设计说明书 需求分析 18 ②能为各种水量调配提供比较方案。 一维河网模型能根据不同调水方案及相应的抽水、来水和用水情况模拟大运河沿线各断面的水位、流量分布情况，分析其对来水状况的适应程度和供水状况的满足程度，供决 策者比选方案。 ③能对沿程分段实况用水及非计划用水作在线与事后评估。 根据实测的始端抽水量，市界交水断面水位（流量），各断面控制工程水位（流量），末端的水位（流量），以及各主要闸门和取水口门水位（流量），一维河网模型应对实况用水、计划用水及非计划用水（偷、漏水）进行在线和事后分析估计，并对计划用水进行优化、调整。 （ 2）性能要求 ①在线水流仿真模型提供的水位、流量等要素仿真精度应通过与实测值进行对比，其模拟精度参照招标文件有关要求。 ②每个提交仿真方案，计算时间不得超过 5分钟。 ③ 满足使用简便、易于修改、适应 性广的要求。 ④ 具有与专用数据库进行输入、输出的相应接口：即能直接从数据库读取模型所需资料；系统运行边界条件参数由用户确立，并以人机对话方式输入或预先置入数据文件。 ⑤ 具有自调整能力。 实时调度过程中，模型能根据实测资料自动调整计算。 ⑥ 本水力模拟模型要考虑在此基础上开发水质模拟模型。 ⑦ 本输水干线一维水力模型能与今后开发湖泊二维水力模型相衔接。 专用数据库 （ 1）开发原则 专用数据库的开发应充分利用江苏省防汛指挥系统综合数据库建设的成果，密切结合江苏省水利信息化建设，按照充分继承、适当改进的原则 ，直接利用已建成的水文数据库、防汛数据库、江苏省防汛指挥决策支持系统数据库等已有成果，并根据调度运行系统的实际需要，进行补充和完善。 满足： 江苏省苏北地区水资源配置监控 调度系统工程调度运行系统设计说明书 需求分析 19 ①一致性原则 专用数据库的开发要与国家防汛指挥系统保持一致；与江苏省水利信息化建设保持一致； ②标准化原则 专用数据库设计时要按照数据库设计规范，尽量遵循国际标准、国家标准以及行业标准：在有国际标准、国家标准或行业标准的情况下采用标准代码；没有标准代码，但有通用习惯符的情况下采用通用习惯符；既没有标准代码，又没有通用习惯符的情况下自编代码，自编代码应满足稳定性、可扩充性 、通用性和易读性原则进行编码。 ③开放性原则 为了对系统进行修改、补充和不断完善，应采用开放式的结构设计，使系统在具有可扩充性的软硬件环境下，能在运行过程中不断地添加新的操作功能和加入新的信息。 ④实用性与先进性并重原则 根据系统的实际情况和应用特点，遵循数据库设计的一般原则，采用的技术方案既要考虑技术的先进性，又必须按照实用性原则考虑技术的成熟性，做到先进性与实用性并重。 ⑤继承与改进原则 在充分集成现有数据库建设成果的基础上，进行补充、完善、改进、提高，以满足系统实际应用的需要。 表结构设计的原则是：充 分利用江苏省防汛指挥系统综合数据库的成果，直接利用相同内容的库表结构；对没有包含在江苏防汛指挥系统中的数据库表，尽可能遵循国家防总及水利部制定的规范和指南，根据本系统的实际需要，进行库表结构设计。 （ 2）开发内容 专用数据库是苏北地区水资源配置监控调度系统工程调度运行系统的信息支撑模块，主要是为调度运行系统的两个核心模型 —— 实时水量调配模型和在线水流仿真模型提供数据支撑。 建立专用数据库主要是由于调度运行系统中有大量专用的数据，例如江苏省苏北地区水资源配置监控 调度系统工程调度运行系统设计说明书 需求分析 20 模型所需基本资料、参数、率定和检验数据集、中间结果、最终计算成果、模型本身的 管理数据等，需要专用数据库对此实施行之有效的管理；同时避免频繁从网络服务器中读取模型所需的大量实时数据和其他数据，以避免长时间占用网络通道和影响数据提取速度。 专用数据库主要包含调度运行系统专用的实时、历史和预测的雨情、水情、工情信息，地理空间数据和属性数据，各类社经数据，模型的运行参数、运行结果等数据；也包括调度运行系统运行过程中所需查询的各种文档资料，如湖库的调度规则、有关政策法规和历史文档、各种图片和照片等。 实时雨水情数据从省水文局实时雨水情报汛数据库或遥测数据库中提取，工情数据库的设计必须满足国家防 洪工程数据库和江苏省水利基础数据库的要求，并考虑与江苏省水利基础数据库进行数据交换的要求。 专用数据库要实现对上述各类信息的有效管理和数据更新，建立与综合数据库的有机联系，并定时和随时从综合数据库系统提取调度运行系统运行所需的数据，实现专用数据库的动态和实时更新。 专用数据库预期成果包括建成： 雨水情站点考证资料库； 雨水情预报信息库； 工程信息库：河流、湖库、泵站、水闸、口门、实时工程信息（泵站、水闸）； 水质信息库； 社会经济信息库； 用水量信息库； 工程经济运行数据库； 旱情旱灾信息库； 超文本库； 图 形库； 计算成果库。 江苏省苏北地区水资源配置监控 调度系统工程调度运行系统设计说明书 需求分析 21 系统综合集成 （ 1）开发原则 为了更好地支持苏北地区水资源调度运行决策，充分发挥模型的作用，采用或开发先进而适用的软硬件技术，遵循系统开发在方便实用前提下力求先进的总原则，并且要求系统操作方便快捷，信息表达形象直观。 ①操作的方便性和灵活性 系统将实现在友好人机界面下的模型集成。 将支持鼠标操作和键盘操作，调度方案生成、模型选择、模型参数设置、模型运行等大部分操作功能只需利用鼠标的左右键操作即可完成，必要的数据输入等功能，用鼠标与键盘相结合的方法实现，并提供常用功能的快速反应 键。 同时要求系统整体结构清晰，系统界面简明直观，系统使用手册等文档详尽明了。 ②信息表达形象直观 信息表达的直观和形象化，向来是信息系统建设所追求的目标。 系统将采用图形用户界面 (GUI， Graphics User Interface)技术进行人机交互界面的开发。 图形用户界面技术的核心是以菜单、图形、图标等形象化的界面元素来表示相应的信息，操作可以通过鼠标点取来完成。 传统的模型运行一般是采用字符屏幕人机对话形式，而图形用户界面技术与字符屏幕最大的区别在于信息表达更为直观形象，便于用户理解与比较，操作更为方便 快捷。 系统开发采用 Windows 软件环境，能很好地进行图形用户界面技术的开发，反映在以下几个方面： 采用分层、分级的苏北地区的电子地图和江水北调系统概化图作为系统的基本工作界面。 采用多窗口技术，实现多种信息的复合表达。 面向图形操作，即实现基于地理空间位置的分布式信息查询与指令操作。 以图形方式表达各种数据。 基于图形的分布式的数据及图形显示。 江苏省苏北地区水资源配置监控 调度系统工程调度运行系统设计说明书 需求分析 22 基于图形的浮动式菜单。 ③系统的可扩充性 在开发工具、软硬件环境选择、程序设计方法等方面，切实做到系统的可扩充性。 即在第一阶段第一步工作的基础上，系 统可以不断地进行扩充和完善。 能增加新的信息，完善、改进和增加各项操作功能。 将采用面向对象的程序设计方法。 在目前情况下这种方法是最适合于系统不断扩充的。 ④良好的集成性 通过模型的集成、数据的集成、各种处理功能的集成，使系统具有良好的集成性，数据调用处理和各种功能实现平滑过渡，二个模型和系统界面控制程序之间的接口平滑过渡。 ⑤系统的高效率运行 在系统的软硬件环境选择及开发设计过程中，将选择运行及开发效率高的开发工具，采用能决速运行的程序设计方法，使信息查询、检索、图形缩放、分层显示等功能操作尽可能在接近实时的 方式下完成。 ⑥技术上的先进性 针对系统的具体需要，选择先进而适用的软硬件技术，采用符合主流技术发展方向的技术方案，来设计和开发系统的各类软件。 ⑦保密性 （ 2）开发内容 系统开发成果包括二部分内容： ①基于 C/S方式的人机交互式调度平台及信息查询功能开发，将采用控件类 GIS 软件和可视化开发工具进行系统的开发； ②基于 WebGIS技术的 B/S 方式信息查询功能开发，将采用 WebGIS工具软件进行系统开发。 综合集成系统由五个模块组成： ①调度方案管理与模型集成模块。 该模块将实现模型与系统的集成、多个调度方案的 生成、模型的调用运行、方案的评估等功能。 ②信息查询显示模块。 根据苏北地区供需水形势分析的需要，定制信江苏省苏北地区水资源配置监控 调度系统工程调度运行系统设计说明书 需求分析 23 息查询界面，使调度决策者尽快和更好地掌握和分析苏北地区水资源系统的现状形势及未来变化趋势。 ③信息辅助管理功能模块。