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 防汛抗旱指挥系统

  系统框架:
防汛抗旱指挥决策系统可以分为以下10个子系统,并根据用户方需要进行组合,最终形成最优化的解决方案。

一、数据实时采集、处理子系统

本系统主要通过遥测站点、人工测站等进行数据的实时接收、处理及储存。主要由数据接收、数据处理和整理入库三部分模块组成。
遥测站点和人工测站所采集的数据内容主要包括水位、雨量、流量、风速、风向等水文气象信息。遥测站由通信终端、数据采集器、蓄电池、太阳能电池及雨量、水位等传感器组成。
遥测站支持CDMA、GPRS/GSM、无线电台、卫星等多种无线通信技术,传输方式上采用自报和召测的方式进行,能够确保自动、及时、准确传输水文信息到防汛中心。
数据被送到防汛中心后经计算分析,推求径流过程及洪峰到达防洪重要控制点的时间,遥测暴雨过程,对大暴雨、特大暴雨的报警,不同过程的暴雨用不同的声光表示。自动记录、打印分析、自动生成水位流量关系曲线,自动分析洪水的概率及重现期,用模拟的方式推算河流的水位曲线,了解河流各点的洪水淹没范围,为【灾情评估子系统】提供依据。
全部数据保存在数据库中,供【数据库管理、查询子系统】、【雨水情分析子系统】、【可视化地图操作子系统】等其它子系统访问。


二、气象信息服务子系统
本子系统由云图接收、天气预报信息利用、实时图象处理和信息网络共享四部分组成。系统可自动生成卫星云图、地面高空天气报告、气象传真图、天气雷达回波图的接收等图形图像。用户通过浏览器界面可调阅实时和历史卫星云图、气象传真图、天气雷达回波图等图形图像。
应用图面查询可得云图或雨量图上任意点所在的行政区或流域,因此通过对云图和雨量图的观察能够详细的了解当时降水的发生地点、强度、范围、天气状态和变化趋势,从而迅速做出何时何地可能出现洪水的判断,另外根据实际降水强度及卫星云图动画显示还可以估计未来几小时降水可能发生地区、范围和强度。

 


三、雨水情信息分析子系统
雨、水情数据库按其时间可分为实时数据和历史数据。实时数据是为汛期的防汛服务,它来源于水文遥测系统、水位站、雨量站,水文站。历史数据主要提供市辖范围内点、线、面上的历史雨水情,供防汛部门结合实时数据研究判别当前雨、水情的发展方向。系统自动完成雨和水情实时信息自动入库和统计,自动加工产生实时流域和河流区段上各时段、日、旬、月的点雨量图, 并根据插值算法生成流域内雨量空间分布专题图,在地图上用不同的颜色表示。此外还根据雨量数据统计出雨量距平分析图和雨量数据表,可以通过条形图、线形图、饼形图等多种方式显示出来。用户通过浏览器界面可调阅各种雨量表能够进行任意时段累计雨量并得到各流域平均雨量、不同量级降水笼罩面积等雨量分析成果。

 


四、防汛工情信息管理子系统
工情信息管理系统是防汛指挥系统的重要组成部分,工情信息作为描述和反映水利工程运行状况的手段,是抗洪抢险指挥决策的重要依据。及时准确的工情信息,可以为防汛指挥带来主动;缺乏工情信息或实时工情信息采集、传输上报不及时,将可能影响对防洪形势的正确分析和客观判断,贻误战机,从而给防汛指挥决策带来困难。工情信息包括基础工情信息和实时工情信息两大类。基础工情是指一般在一定时期内不需要更新的长周期型工程特征数据,和部分反映工程特征的静态图像、图形和声音数据。实时工情信息主要是指水利防洪工程实时发生的险情信息,包括堤防工程险情信息、水库工程险情信息和涵闸等穿堤建筑物工程险情信息等。
防洪工程和水工建筑物是防御洪水的基本保障,应用实时监测技术,可以全面了解所有工程属性,来实现对工程信息的有效管理,并使其在防洪中充分发挥作用。

水库自动监测系统:
系统组成:计算机网络系统,水情自动测报系统,坝体安全监测系统,应用软件系统四大部分组成。
系统功能:
自动采集雨量、水位、闸位等水、雨、工情信息
定期采集渗漏量、坝体位移、浸润线等坝体性态信息
水位超警和水位涨落率超限报警及其他报警
水位流量关系自动生成
实时信息显示:雨量立即图,水位立即图,闸位立即图,其他设备立即图
流域图:数据库查询和接收当地气象数据工情,水情信息的远程监视
水库调度的远程控制接口
各水库之间相互通讯
电话语音查询(功用电话查询信息)
综合监视系统

 

大坝安全监测系统:
监测项目:巡视检查,表面变形监测(水平位移和竖向位移),渗流(坝体渗流压力,坝基渗流压力)、环境量(上下游水位、气温、降水量)监测。
系统结构:包括各种类型传感器,测量控制单元和管理处中央控制装置
系统功能:
数据采集功能
通信功能
存储功能
监测数据管理功能
监测数据整编与分析功能
自检自校功能
防雷抗电磁干扰功能
供电功能
仪器设备:
表面变形竖向位移用水准法测量,监测设备用光学水准仪;水平位移采用视准线法,监测设备选用精纬仪;
渗流监测仪器采用规范推荐使用的振弦式孔隙水压计
环境量监测设备:上游水位计选用WFH-2型细井式遥测水位计;气温计选用RT-1型电阻温度计;
测量控制单元(MCU)采用美国基美星(Gemation)的2380产品
大坝安全数据管理和分析系统:
监测信息管理功能
在线监控功能
离线分析功能
网络系统管理功能及远程监控及安全评估
帮助系统

五、洪水预报调度子系统
本系统应用国际上先进的水文、水动力学模型技术构建洪水预报调度模型,结合实时水雨情进行洪水演进模拟计算,根据实时的水雨情监测数据实现洪水的实时预报预警。也可进行相应河段、水库的洪水预报和调度,可为实现多座水库、河道的联合调度提供决策支持。结合GIS地理信息平台绘制洪水淹没图,计算洪水历时,也可进行图层与图表的分析。

六、数据库管理、查询子系统
为达到数据的安全性、可靠性、有效性、快速响应性和高度共享性,设置数据库管理系统,所有各类信息均放在中央网站服务器上存储。数据管理系统的主要任务是实现实时数据、空间数据、非空间数据的存储、检索、处理和完成各种数据库的维护与更新。
信息资源主要包括以下分类,实际设计时可能达到几百个数据库。
地理空间数据库:空间数据库的信息主要来自各类地图。
防洪工情数据库:将河道工程、水库工程、分滞洪区工程、水工建筑(堤、坝、闸)及跨河建筑物等工程按属性数据和空间数据提取出来,形成可视化数据。
雨水情数据库:雨、水情数据库按其时间性质分为实时数据和历史数据。
多媒体资料库:包括各种文件、文本、图片、影视片段等。以便提供历史灾情、抗洪纪实、工程档案、规划方案和中央、地方的防洪文件、法规等等。
气象图文数据库:包括卫星云图、地面高空天气报告、气象传真、天气雷达波和天气预报相关信息。
历史资料数据库:每个水文年结束后,当年的数据资料经过整理编辑后收到历史资料库中,供以后对比分析用。
办公文档数据库:汇报、总结、年报等档案管理相关的图和说明资料。

七、可视化地图操作子系统
应用GIS平台技术,在空间数据库和属性数据库的支持下,根据防汛抗旱抢险决策的需要,及时制作各种专题地图。并可以随时进行图形要素的增减,图层要素叠加、分析,图形的剪裁、拼接,图形缩放,标识颜色的选择,图形内容的及时查询,现状信息与历史资料的对照等,用户可以很方便地对地图进行放大、缩小、漫游、信息查询、统计等操作,满足防汛指挥及其他实用的需求。如洪水风险图、易旱易涝区域分布图、抢险物资分布图等。
GIS支持下的防汛信息系统在防洪减灾工程中的应用主要包括:
(1) 汛前预测
DEM(数字高程模型)数据与江河流域的水情、雨情和其他人文经济信息相结合,可以预测全国和局部流域的洪水发展趋势、洪水淹没范围、淹没损失和救灾措施,并可为防汛基础设施建设提供决策依据。
(2) 汛期现场指挥
以地理信息为基础和载体,及时、准确地提供信息服务。
(3) 汛后灾情评估、救灾和水利工程建设规划
根据淹没范围,通过GIS结合灾害背景数据及社会经济数据,可以快速计算成灾面积、评估灾情程度及以各级行政区划为单元的统计损失。

 


八、灾情评估子系统
灾情评估系统利用各类数据库、预测模型及多媒体信息在GIS平台上对出现洪灾或可能出现的洪灾区域进行灾情模拟、评估。如根据不同泄洪量数据计算淹没区域和进行经济损失评估等。模型含:
灾害预测模型:包括城市洪涝灾害仿真模型、城市排水模型、风暴潮数值模型等;
洪水预报和预警模型;
旱情趋势预报模型;

九、应急预案数字化仿真子系统
以GIS为平台开发的应急预案数字化仿真子系统,平台上有详细的河流水系、防洪堤防分布、闸坝等分布并有详细的工程属性标注,如水位高度、堤岸高度、堤岸质量和危险地段等,在实时监测监控数据的基础上,通过相关计算及模型分析,启动相应级别的预案,并展示出预案实施过程和实施后的抢险调度效果。
也可通过GIS平台进行水系、河流分布、堤防分布、雨情分布、水情分布、工情分布、城镇分布、交通分布、灾区分布等多种相关图层叠加,或直接在危险地段的细化图层上进行抢险指挥调度。

十、城区暴雨积水系统
基于GIS平台的城区暴雨积水系统,通过暴雨积水点的监测和监控,对现有排水设施(排水管网、泵站等)信息管理,做出城区积水、退水的预测预报,对暴雨分布及积水立交桥、道路、街道等分布进行可视化显示。
管网运行现状分析:确保饮用水水压,水量,附加消防水量。
管网水质管理:余氯分析,了解可能的余氯不足区域,及时调整投药量,或提供管网中加氯方案,以保证供水水质。
管网紧急事故处理:在急短时间内将事故发生地点附近的管网图提供给管理人员,确定准确的阀门切断方案,及时抢修,缩短停水时间。
管网优化。
水源水泵优化调度。
可以确定产生溢流的超负荷运行管段,计算积水时间和面积。
模拟城市排水系统管网水量和水质随时间的变化。
与雨量采集系统连接,实时输入降雨资料,城市雨水管网的实时模拟。

十、城区暴雨积水系统
基于GIS平台的城区暴雨积水系统,通过暴雨积水点的监测和监控,对现有排水设施(排水管网、泵站等)信息管理,做出城区积水、退水的预测预报,对暴雨分布及积水立交桥、道路、街道等分布进行可视化显示。
管网运行现状分析:确保饮用水水压,水量,附加消防水量。
管网水质管理:余氯分析,了解可能的余氯不足区域,及时调整投药量,或提供管网中加氯方案,以保证供水水质。
管网紧急事故处理:在急短时间内将事故发生地点附近的管网图提供给管理人员,确定准确的阀门切断方案,及时抢修,缩短停水时间。
管网优化。
水源水泵优化调度。
可以确定产生溢流的超负荷运行管段,计算积水时间和面积。
模拟城市排水系统管网水量和水质随时间的变化。
与雨量采集系统连接,实时输入降雨资料,城市雨水管网的实时模拟。




 
 
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