1、基层黄河防汛指挥决策支持系统研发与 应用 王昊 邢天明 邢栋 董栋 张磊 河南黄河河务局焦作黄河河务局 焦作黄河水利工程 维修养护有限公司第三分公司 焦作黄河河务局温县 黄河河务局 摘 要： 针对现阶段黄河基层河务部门缺乏信息化防汛指挥决策手段的问题, 利用“互 联网+”理念, 开展了集互动式电子防洪预案、图形化河势信息、实时工情水情 灾情为一体的基层黄河防汛指挥决策支持系统的研发。 推广应用情况表明, 该系 统实现了数据采集系统、监控系统、报险系统、防洪预案、视频会商系统、物资 管理系统的高度融合, 可实现远程抢险指挥, 提高决策会商的现代化水平以及 决策指挥的科学性、准确性和及时性。 关键
2、词： 图形化界面; 互动式预案; 系统研发; 决策支持; 防汛指挥; 基层; 黄河; 作者简介：王昊 (1971) , 男, 河南泌阳人, 高级工程师, 监理工程师, 英国 皇家特许建造师, 长期从事水利工程建设、监理企业运营、水行政管理等工作。 E-mail: Development and Application of the Yellow River Flood Control Decision Support System at the Grass-Roots Level WANG Hao XING Tianming XING Dong DONG Dong ZHANG Lei Yell
3、ow River Jiaozuo Bureau, Yellow River Henan Bureau; The Third Branch Company of Jiaozuo Yellow River Water Conservancy Engineering Repair and Maintenance Co., Ltd.; Yellow River Wenxian Bureau, Yellow River Jiaozuo Bureau; Abstract： In order to solve the problem of non information-based flood contro
4、l and decision making in the Yellow Rivers grass-roots river affairs department at the present stage, by using“internet+”concept, a set of interactive flood control, graphical information, real-time information of river regime and disaster situation was carried out for the Yellow Rivers grass-roots
5、flood control decision support system development. The results of popularization and application show that the system realizes the high fusion of danger reporting system, monitoring system, flood control plan, material management system, video consultation system and data collection system. Remote e
6、mergency command can be realized. The modernization level of decision making and the scientificalness, accuracy and timelines of decision-making command have been improved. Keyword： graphical interface; interactive plan; system research and development; decision support; flood control command; grass
7、-roots; Yellow River; 1 概述 工情、水情、灾情是防汛决策和抢险指挥的主要信息。目前, 此类信息采集多以 人工采集为主, 基层黄河河务部门尚无信息化防汛指挥决策手段。 由于缺乏实时 监测手段, 因此需要工程班人员徒步到工程现场进行观测和记录, 通过个人手 机或工程班电话上报到县级河务局, 然后通过电话逐级上报。 由于所有信息都是 由工程班人员通过电话转诉, 因此县局及以上防办难以保证信息的准确性和及 时性。一旦重要工情、水情、灾情不能及时准确上报, 往往会影响防洪决策, 贻 误抢险战机, 造成被动局面。为改变“巡查靠人眼、决策靠电话”的防汛工作现 状, 使决策层能在较短时
8、间内全面了解和掌握基层防汛的实际问题和实时情况, 急需在工程现场、县级及市级河务局设立不同规模的防汛指挥部, 研发集工情、 水情、灾情、物资等信息为一体的基层黄河防汛指挥决策支持系统。 2016年 3月, 焦作黄河河务局成立项目组, 以大玉兰控导工程、温县黄河河务 局和焦作黄河河务局为试点, 开始调研、资料收集和程序设计, 6月初步研发成 功了集工情、水情、灾情、物资等信息为一体的基层黄河防汛指挥决策支持系统 并开始试运行。 本项研究所解决的具体问题为开发基层黄河防汛指挥决策支持系 统和实现基层各级指挥中心远程视频会商。 2 研发与实施 2.1 基层黄河防汛指挥决策支持系统的研发 该项目软件开
9、发遵循的国家标准和规范1-5有:计算机软件开发规范 (GB/T 85662007) 、计算机软件文档编制规范 (GB/T 85672006) 、计算机 软件需求规格说明规范 (GB/T 93852008) 、计算机软件测试文档编制规 范 (GB/T 93862008) 、信息技术软件生存周期过程 (GB/T 85662007) 等。 2.1.1 系统分级 系统分为市局、县局、现场 3个层级, 以真实地理位置为依据, 图形化显示责任 划分、工情、水情、物资、机械、人员等信息, 决策层可迅速、全面地掌握现场 情况, 制定科学的指挥调度方案, 缩短抢险时间, 实现险情的“早发现、早报 告、早抢护”。
10、 (1) 市局界面。该界面主要显示市级防洪工程基本情况、责任区域划分等信息, 如:焦作市防洪工程简介、防守责任人, 以及所辖各县防洪情况简介等, 见图1。 图1 市局界面 下载原图 (2) 县局界面。县局界面分为 3类信息:第一类为防洪工程简介, 显示辖区内防 洪工程类别、 位置、 数量、 交通及防守责任人等信息;第二类为防汛队伍组织, 显 示辖区内黄河防汛专业队伍、群众防汛队伍等信息;第三类为防汛物资储备, 显 示国家储备物资、社会储备物资等信息。各类界面信息使用不同颜色的线段和区 域文本框, 标注防汛责任段划分、防洪工程类别、交通道路、防汛物资储备、防 汛队伍分布等信息。见图 2图 4。
11、图2 防洪工程简介界面 下载原图 图3 防汛队伍组织界面 下载原图 图4 防汛物资储备界面 下载原图 (3) 现场界面。 现场界面分为两类信息:第一类为图形化的防洪工程及河势信息, 显示河道水边线、主溜线、靠溜情况、迎 (送) 流角度、河道宽度、不同流量级 洪水淹没范围等信息;第二类为物资及队伍情况, 显示每处石料存放情况、防汛 仓库位置及储备、工程守险点位置及应急防守队伍、专业抢险队伍、主要上堤路 口、大型抢险机械待命地点、现有各类视频监控等信息。见图 5、图 6。 图5 防洪工程及河势信息界面 下载原图 2.1.2 多屏显示技术 市、 县级指挥中心采用多屏显示技术, 使系统界面层次更清晰,
12、 用户感受更加直 观, 避免界面频繁切换导致信息显示杂乱、 无序, 并同时兼顾多种信息显示, 大 幅提高了人机交互效率。系统输出由 3个显示屏分别显示:1号显示器负责显示 市、县级界面, 为统筹全局及系统提示信息提供支持;2号显示器负责显示现场 界面, 包括防洪工程、单道坝垛信息等, 为防洪工程工 (险) 情、水情、灾情、 人财机等信息提供显示界面;3号显示器负责显示防洪工程、路口、仓储物资等 现场视频信息。 图6 物资及队伍情况界面 下载原图 2.1.3 系统特点 (1) 互动式防洪预案。根据防洪预案6-7划分防汛等级, 不同的防汛等级使用 不同颜色区分。 以花园口或小浪底水文站实时流量为依
13、据, 弹出对话窗口提示工 作人员需要采取的防汛措施。同时, 左上角流量按钮下方文字可提示完成情况, 工作人员鼠标点击每项操作步骤, 根据图形或文字提示执行防汛指挥调度指令, 执行完毕后点击“完成”按钮。 该项步骤背景变为绿色, 并自动记录登录的工作 人员及完成时间。 所有步骤完成后, 左上角流量按钮下方文字提示防汛指挥调度 指令“完成”。该设计达到了防洪预案主动提示、预案完成进度监控、完成人记 录等目的, 可有效提高防洪预案的执行效率。见图 7图9。 图7 防汛预案提示窗口 下载原图 图8 预案完成进度监控窗口 下载原图 图9 完成人记录窗口 下载原图 (2) 河势信息图形化。 以控导工程卫星
14、地图 (或无人机拍摄的现场河势图) 为基 础, 根据人工观测的河势流路绘制河道水边线和主溜线、 工程靠溜情况、 迎 (送) 流角度等河势信息。 根据每道坝的实际形状, 在地图上用不同颜色显示靠溜情况 (见图5) , 实现了控导工程河势信息图形化。该设计将当前及历史河势信息以 人们更易接受的图形化方式进行展现和回放, 降低了信息理解难度, 减少了信 息解读时间, 使决策层可将更多精力集中到河势预测及防守方案制定。 (3) 自动生成抢险方案。 系统可联动“黄河坝岸险情监控报警报险系统”, 根据 该系统上报的险情数据包, 获取险情发生的种类、位置、类型、规模等信息, 依 据抢险预案, 参考附近料物储
15、备、 历史抢险记录等信息, 在接到险情的第一时间 自动生成13套抢险方案, 供决策层参考备用。系统实现了黄河坝岸险情采集、 传输、分析、决策辅助的整体信息化, 改变了黄河险情处理的传统工作方式, 使 防汛抢险工作与信息技术深度融合, 缩短了抢险反应时间, 大幅提高了抢险效 率。 2.2 基层各级指挥中心远程视频会商 为实现各级指挥中心之间的远程实时会商, 便于各级指挥中心随时了解现场情 况, 项目组研发了视频会商功能。该功能不需要配备 MCU (视频会议系统中心控 制设备) , 降低了视频会议硬件成本, 简化了操作步骤, 可在三级指挥中心之 间任意两地进行实时视频通话或多方会谈 (目前支持最多
16、8路视频) 。市、县级 指挥中心可控制现场指挥中心摄像头并录制会议视频。 3 创新点 (1) 采用真实地理信息, 构筑高度可视化界面, 以图形表现实时工情、水情、灾 情、物资等信息, 实现了数据采集系统、监控系统、报险系统、防洪预案、视频 会商系统、 物资管理系统的高度融合, 为各级决策层制定科学的抢险方案以及指 挥调度措施提供了技术支持。 (2) 使用计算机编程、 数据采集等技术, 当洪水达到相应流量时, 系统自动弹出 防洪预案的对应界面。 根据界面提示, 防汛部门启动相应防守措施, 然后分步执 行并记录执行情况, 实现了防洪预案的人机互动。 (3) 使用计算机图形技术及人机交互技术, 在实
17、景图上标注河道水边线、 工程靠 溜、 迎 (送) 流角度等河势信息, 以图形化方式显示最新河势信息, 为科学决策 指挥提供更直观、通俗易懂的河势信息。 (4) 根据现场发生险情的位置、 类别、 级别、 出险规模, 自动生成多套抢护方案, 为决策层提供可靠的决策依据。 (5) 使用无线网络传输、H.265编码等技术, 实现黄河防洪工程现场与市、县级 指挥中心视频会商功能, 为建成移动式防汛前线指挥部提供信息技术支持, 现 场指挥员可以随时掌握工情、水情、灾情及物资等情况, 提高了指挥调度的及时 性和科学性。 4 推广应用 4.1 在防汛抢险演练中的应用 2016年 7月15日, 温县人民武装部组
18、织民兵基干分队和 71762部队官兵共 330 余人, 在温县大玉兰控导工程 26坝举行了温县民兵防汛抢险演练, 期间使用基 层黄河防汛指挥决策支持系统对多个抢险现场进行了现场直播, 并录制了抢险 演练视频, 为防汛抢险现场指挥提供了有力支持。 2016年 8月12日, 焦作黄河河务局在温县大玉兰控导工程 33坝举行了查险抢 险实战演练, 演练历时 90 min。期间, 演练现场信息通过基层黄河防汛指挥决 策支持系统远程实时传输到焦作黄河河务局防汛会商室, 实现了演练指令发布、 异地抢险会商、实时数据采集传输等功能。通过视频直播方式实现了焦作黄河河 务局防汛抢险各职能组成员远程参与实战演练全过
19、程。 2017年7月13日, 在温县民兵防汛抢险演练期间, 使用基层黄河防汛指挥决策 支持系统对多个抢险演练科目进行了现场直播, 并录制了抢险演练视频, 为防 汛抢险现场指挥提供了有力保障。 2017年 7月20日, 在武陟县进行了黄沁河军民联防实战演练。演练过程中利用 基层黄河防汛指挥决策支持系统中的远程视频会议和数据采集、 传输功能, 保障 了演练科目的传输展示, 并将分场地迁安救护科目演练情况实时传输到主会场, 受到了观摩领导和专家的一致好评。 4.2 推广前景 抗洪抢险要求快速反应、 抢早、 抢小。 该系统使指挥决策层可随时掌握现场工情、 水情、 灾情及物资信息, 提高指挥决策的及时性
20、和科学性, 并可及时获得黄河防洪工程运行情况及黄河汛情发展情况, 远程指挥抢险。 该系统可提高黄河沿岸基 层防汛工作的管理水平和工作效率, 科学制定抢险方案, 降低抢险成本和风险 以及对环境的破坏, 具有显著的社会经济效益。 该系统可使黄河出险情况、抢险现场、工程运行状况尽在掌握, 并利用“互联网 +”的理念实现了基础数据与资源共享, 能够改变“巡查靠人眼、决策靠电话” 的防汛工作局面, 推进信息化与治黄业务深度融合。该系统紧密结合治黄实际, 经过1 a 多来对系统的测试、优化、运行和推广, 研发的防洪工程现场便携式视 频会商系统能很好地适应复杂多变、 基础条件较差的滩区环境, 为建成现场移动
21、 式防汛抗旱前线指挥部提供了信息技术支持。 在工程现场, 市 (县) 级设立不同 规模的防汛指挥部, 研发集工情、水情、灾情、物资等信息为一体的基层黄河防 汛指挥决策支持系统, 可实现远程抢险指挥以及决策会商的现代化水平, 提高 决策指挥的科学性、准确性和及时性, 有效降低洪水灾害, 推广应用前景广阔。 基层黄河防汛指挥决策支持系统已在焦作黄河河务局多个单位及多处防洪工程 得到应用, 在开发和推广过程中笔者将继续对系统各方面进行优化, 使系统经 历实战险情, 收集运行数据, 并研究如何与黄委现有系统融合等课题。 参考文献 1中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会.
22、计算机软件开发规范:GB/T 85662007S.北京:中国标准出版社, 2007:6-12. 2中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. 计算机软件文档编制规范:GB/T85672006S.北京:中国标准出版社, 2006:24-32. 3中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. 计算机软件需求规格说明规范:GB/T93852008S.北京:中国标准出版社, 2008:3-8. 4中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. 计算机软件测试文档编制规范:GB/T 93862008S.北京:中国标准出版社, 2008:5-10. 5中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. 信息技术软件生存周期过程:GB/T85662007S.北京:中国标准出版社, 2007:22-30. 6焦作市防汛抗旱指挥部.焦作黄 (沁) 河防洪预案R.焦作:焦作市防汛抗旱 指挥部黄河防汛办公室, 2017:1-47. 7温县防汛抗旱指挥部.温县2017 年黄 (沁) 河防洪预案R.温县:温县防汛 抗旱指挥部黄河防汛办公室, 2017:1-43.
