上海市水闸泵站自动监测系统应用浅析（李珍明）

摘要 本文介绍了当前最新的上海市水闸泵站自动监测系统的结构、功能和应用情况，介绍监测系统在防汛特别是在防御2005年“麦莎”台风及特大暴雨中发挥的作用，在综合调水、行业管理、基础数据积累及统计分析、水利规划、工程设计等方面的应用。为使系统持续、稳定、可靠运行，充分发挥作用，本文还对水利信息化系统在建设、管理和应用等方面的经验和教训进行了分析和总结并提出自己的想法和建议，以使系统能够不断优化、完善和提高，得到更加广泛深入的应用，发挥其应有的效益。

关键词 水闸泵站；自动监测；应用

ABSTRACT It introduce the new structure ,function and application of the auto-inspect-system of sluices and pumps in SHANGHAI, refocus on application in the flood prevention, especially in recovery “MAI－Sha” typhoon and rainstorm in 2005, in vocation management, in basic-date funding, in statistical analysis, in water conservancy layout, and in engineering design, etc. In order to keep run continually, steadily, and reliably, it analysis the experiences and lessons about the water conservancy information system in built, management, and application, in order to optimize , perfect, and advance the system, it bring forward ideas and advises, to make the system be abroad application, bring into it benefits.

KEY WORDS: sluices and pumps；auto-inspect；application

1　系统结构

上海市水闸泵站自动监测系统实现了对控制全市大陆片80%以上水资源量的89座一线重要水闸的内外河水位、雨量及闸门水泵的运行工况等数据和闸站现场实景图像信息的实时监测，各闸站的水情、雨情、工情得到了直观、实时的反映，在市中心和9个分中心都能观测到闸站的实时的数据和图像信息，为防汛、综合调水和行业管理提供了强有力的技术支撑。系统采用B/S模式，通过浏览器进行监测，数据的采集频率为500毫秒一次、存储频率为5分钟一次。

系统由位于华隆大厦的市中心系统（双机热备）、位于水务大楼的第二中心系统（异地备份）、9个区分中心系统和89个闸站系统组成，通过中国电信提供的光缆、ISDN和PSTN通信网络进行信息传输，可在本地监测的同时提供远程的集中的实时在线监测。

2　系统功能

上海市水闸泵站自动监测系统共分为"系统管理"、"实时监测"、"设备管理"、"闸站介绍"、"数据列表"、"运行调度"和"远程维护"等七大功能模块。

首页以新的苏州河河口水闸为底图，上部是新的七大功能模块的链接菜单，下部是常用功能的快捷键菜单的界面，这样用户就可以根据自己的实际需求直接进入"实时数据"、"历史数据"、"沿线水位"、"视频监测"、"统计报表"及"使用说明"等常用功能界面。现简要介绍系统的几个重要功能模块：

实时监测：该模块结合GIS地理信息系统显示闸站实时的水情、雨情、工情数据和闸站现场实景图像，除GIS的常用功能外，我们还根据业务工作的需要特别开发研制了一些新的功能：1、所有闸站的实时数据列表，数据项包括闸站名称、数据采集的时间、该水闸当前的内河水位、外河水位、每扇闸门的高度、水泵的流量等实时数据；2、多视频图像集中监测：可分成16屏、9屏的任意画面组合进行集中监测，可分多页显示，可任意调用某个闸站的图像，也可预先设定，图像还可点击放大成单屏，部分图像可控制云台；3、数据图上标注：在GIS系统中增加了分水利片显示和分区县显示的图层，能进行实时数据的可选择的图上标注，可分别选择内外河水位及闸位等进行显示，也可全选；4、单个闸站信息，对GIS放大后点击闸站图标进入基础信息画面，这是该闸站的基础数据，包括闸站名称、建成年份、闸门宽度、高度、水泵数量、设计流量等从闸站静态的基础数据库内调用的信息，下面两个控制分别是视频监测和实时监测，视频监测是显示该闸站的两幅监测图像，实时监测是对整个水闸的模拟，能够将一个比较大的水闸进行形象直观的演示，内河水位、外河水位、闸门的高度等状况与闸站的实际数据同步，并保持模拟画面的实时刷新；5、专题图：为集中监测某一区域的河道水系和闸站情况，我们设置了专题显示功能，如点击"苏州河水系专题显示"即以最佳全屏方式用闪亮的金色标注出与苏州河水系有关的主要河道和水闸以方便对整个苏州河水系的实时监测。

其他功能：数据列表、远程维护、权限管理、闸站简介及调度指令群发等。其中数据列表包括实时数据、历史数据、日报、月报、年报、任意时间段数据及报表和统计图表等。新版软件增加了一个专门用于生成报表的数据库，可以随时生成日报，在日报的基础上生成月报，再在月报的基础上生成年报，大大提高了报表的生成速度。

3　应用情况

3.1　系统在防汛中的应用情况

由于上海市水闸泵站自动监测系统能够实时监测控制全市大陆片80%以上水资源量的重要水闸的内河水位、外河水位、闸位、水泵启闭情况、重要闸站雨量及所有闸站现场的实景图像，并能对历史数据进行查询和统计分析，所以各闸站基本上完全按照防汛防台和综合调水预案进行操作，系统建成之后，各闸站执行防汛防台和综合调水方案的情况越来越好，各级领导和干部职工不必跟以往一样在狂风暴雨中奔赴第一线，千军万马的人海战术转化成现代化的指挥大厅的集中多方实时有效信息的宏观决策指挥和统一调度，既省却了奔波劳顿之苦和身处狂风暴雨现场茫然四顾一片茫然的盲目性，又提高了调度指挥决策的效率和正确性、及时性和全局性，提高了对突发性故障的应急反应速度，缩短了调度指令下达后的流转时间，为防汛应急抢险赢得了宝贵时间。

2005年"麦莎"台风期间，在管理单位、维护单位及各区水闸管理部门和闸站员工的多方努力和配合下，监测系统的闸站在线率为100%，所有具备在线条件的闸站全部在线，市领导、局领导在市防汛指挥大厅就能监测到全市重要河道上的关键水闸的内河水位、外河水位、闸门水泵开启情况及重要闸站的雨量和所有闸站的现场实景图像等实时信息，在内河水位普遍超过历史最高水位、严重超越警戒水位的情况下，领导果断决策，下令停止部分市政泵站向河道内排水以防止内河防汛墙倒塌的险情发生，待内河水位下降后再恢复排水，从而大大降低了台风暴雨高潮位等灾害所可能带来的损失和严重后果，充分发挥了信息技术在防汛抗台方面的重要作用。

实时的水情、雨情和工情及闸站现场实景图像则为防汛应急抢险等方面提供了有效的远程监测手段，而对于各主要水闸在汛前、汛中及汛后所采取的一些相关操作，在监测系统中都有历史数据的记录可供查询和调用，监测系统特别制作了水位与闸位的组合曲线图，以便对整个闸门的运行工况与相应水情一目了然。

通过监测系统监测水情、工情和雨情，根据内外河水位差来判断各引水水闸是否在外河水位不断上升即将高于内河水位且内外河水位齐平应该开闸引水的时候及时开闸引水，是否在外河水位不断下降即将低于内河水位且内外河水位齐平应该关闸的时候及时关闸挡水以防止将污水排入引水河道，监测其引水历时是否达到可引的最大历时；特别是监测其是否在台风暴雨来临前根据防汛的要求预降内河水位，其开关闸门的时间点控制是否到位等。

3.2系统在综合调水中的应用情况

监测系统的实时和历史的水位闸位以及水泵开关记录对于监测闸站是否按照防汛和综合调水的要求进行引水或者排水相当有效，如2005年通过监测系统发现松江区部分黄浦江沿线水闸没有按照“黄浦江水源地保护”的要求从黄浦江引水通过沿海水闸排出，而是在向黄浦江排水，根据历史数据所记载的水闸运行情况及相应的水位记录，对这些水闸的引排水情况一目了然，因此原河道处汇同局水资源处与松江区水务局进行了协调以切实落实“黄浦江水源地保护”的相关规定。在苏州河“东引南北排”的调水方案试验期间是否所有水闸都按照规定的调水方案进行调水，同时还能对沿线水闸的引排水历时、水位变化情况、趋势、水体流量流向及调水效果等进行监测。为消除苏州河沿线内河水位的黑臭，对苏州河沿线一些引水能力相对不足的闸站要求其开泵引水，但一部分闸站为了节约电费常常在开泵的时间、数量上有所缩水，闸站操作人员上报的数据与监测系统所监测到的数据经常会不吻合，但经过几次用监测系统的数据与现场记录核对后闸站人员开始严格按照规定时间和数量开关泵，实践证明监测系统所采集的数据是与实际相吻合的，是正确反映水泵的开关情况的。

除了利用水位闸位曲线图对水闸的运行情况进行监测外，监测系统还充分利用GIS地理信息系统制作水利专题图，如通过苏州河水系专题图就可以看到整个苏州河调水中实行“东引南北排”的调水方案后的各个水闸充分利用潮汐动力通过开闸和关闸操作将黄浦江水从苏州河水闸引入，再通过沿线各水闸的引水进行内河，在黄浦江落潮时通过蕴藻浜东闸和淀浦河东闸开闸放水，将内河内的黑臭水体排出，达到利用潮汐动力引清冲污改善内河水质的目的。为分析沿江、沿海和沿黄浦江、苏州河等重要河道的沿线水位变化情况，监测系统还制作了沿线水闸的内外河水位图以便监测沿线水位变化情况。

3.3系统在其他方面的应用情况

鉴于监测系统在防汛减灾、引清调水和行业管理工作中的重要性，市领导、局领导、处领导及水利专业技术人员对系统的关注程度越来越高，系统所发挥的作用越来越大，许多市区及郊区的水务局、防汛办及市水务局的规划、设计、水资源、水文及堤防泵闸管理处等相关处室都需要调用监测系统的历史数据为水利工程规划、设计及河道、水闸、水利片的水情、工情、雨情等方面的监测分析等提供基础数据作为依据，由于监测系统维护较好，系统运行正常稳定可靠，系统在防汛防台、综合调水和行业管理方面的作用在今后更加长的一段时间内还将得到更好的发挥，特别是历史数据的累积将为防汛预案的优化、引清调水方案的完善和水利工程基础设施的配套完善和规划计划等提供准确的基础数据依据，若干年后，电子化的数据处理将显示出相比传统手工记录的数据的无比强大的数据运算、处理和分析方面的优势，完整、准确、可靠的数据不仅能为实时的应急抢险决策提供参考，而且能为百年一遇、千年一遇的防洪除涝标准的制定提供准确的基础数据资料，是水利工程规划、建设和管理的重要依据。在行业管理中，监测系统所提供的各区水闸管理部门所辖闸站对防汛预案及综合调水方案的执行情况和结果为行业评比、星级水闸评定及业务工作的考核等方面提供了有效的历史数据依据。

4　对水利信息化系统的一些想法和建议

4.1　良好应用是关键

在水利信息化工程建设中，能成功建成的工程所占的比例并不高，很多工程的期望值太高以致根本无法实现从而使系统尚未竣工验收就夭折的例子比比皆是；而许多信息化工程在竣工验收后由于基本不使用，因此验收会就成为"唁收会"（竣工验收的同时就宣告系统报废，仅竣工验收时使用一次以后就会弃之不用）。上海市水闸泵站自动监测系统成功建成并投入使用至今，不但在线率保持在90%以上，而且还一直根据业务工作的需求不断进行软件升级完善、硬件设备的更新换代和网络系统的优化配套，系统的成长性、健壮性、稳定性、可用性逐步增强，系统在防汛抗灾、水资源调度以及行业管理方面的作用越来越大，各闸站具体操作人员、管理人员以及各区县水闸管理部门对系统的态度也从最初的与己无关、抵触不配合态度向现在的方便操作、常用常看、离不开、希望系统更好用更实用更管用的态度在转变，监测系统、闸站自动控制系统逐渐成为水闸日常运行管理的必备工具，因此系统受重视的程度也越来越高，特别是在宏观指挥决策调度方面，为防汛抗灾抢险和大规模的水资源调度提供了科学手段[1]，系统运行维护管理使用越来越好与各级部门的经常使用密不可分。如果系统不能派什么用场的话就会在时间流逝的过程中不为人知地慢慢消亡，"用进废退"在信息化工程中也同样适用。

4.2　简单实用是根本

信息技术的发展日新月异，监测系统涉及计算机、通信、数据库、地理信息、自动控制、信息采集、传输、处理技术等多方面的软件、硬件、网络等多种技术[1]、多个模块，要求每个人都掌握这些复杂的技术是不现实也是不可能的，为了方便使用，监测系统在开发之初就采用了B/S方式，通过浏览器进行信息的浏览和查询，默认界面是基于GIS的"实时监测"模块，后来在实际应用中，发现并不是每一次使用系统都需要调用GIS系统，所有的数据查询、闸站图像调看、报表查询及其他一些常用功能的查询都直接在首页上安装了快捷键直接进入，不需要进入GIS界面，以避免调动和占用大量的计算机资源。经过不断的改进和完善使用户感到使用越来越简单方便，同时，通过优化系统性能，不断改进完善应用软件功能，系统出现故障的概率越来越低，随时保持稳定可靠的良好运行状态。

4.3　分级管理是手段

上海市水闸泵站自动监测系统开始建设时是85个闸站系统直接接入市中心系统，建成之后才发现在管理方面存在严重的问题，如果没有各区水闸管理部门和闸站人员的配合，即使施工单位投入了大量的人财物力也不能使系统保持良好运行状态。针对这个问题，市水务局立即发文要求各区县建立相应的分中心，并以正式文件下达到各区县水务局并转发相关水闸管理部门，因此各区水闸管理部门先后成立了9个分中心，从闸站到分中心再到市中心的金字塔式的三级管理模式全面发挥了各级管理部门和单位的作用，闸站在线率得到全面提高，2006年汛期的平均闸站在线率达到98%以上，监测系统的数据准确性、图像清晰度都有了较大幅度的改进，监测系统在闸站、分中心和市中心及各相关规划、设计、管理、防汛、水文、水资源等部门被广泛使用，切实实现了以信息化推动水闸行业现代化[3]，全面提升水闸行业的现代化管理水平。

4.4　需求明确是基础

信息化工程的建设要以需求为主导，充分发挥市场机制配置资源的基础性作用，探索成本低、实效好的信息化发展模式。作为水利专业的管理人员，要在充分了解当前信息技术的最新发展成果的基础上考虑如何将已经成熟的技术应用到水利管理专业上来[2]， IT人员对信息化技术的开发、维护方面是强项，而对于水利专业应用则有可能一窍不通，"隔行如隔山"，因此作为水利专业的项目管理人员要在熟悉水利专业的同时尽可能了解计算机方面的最新发展趋势，发挥在水利专业与计算机专业之间桥梁和纽带作用，将水利专业方面的应用需求写得尽可能明确，同时，也要充分了解信息技术的最新的成熟技术成果及其实用范围，不提不可能实现的看似想当然的无理要求，协同IT技术人员根据实际情况采用最佳的解决方案，通过沟通协调使双方在互利互信的基础上一起建成切实符合本行业业务需求的信息化系统并使之能较好地运用。

4.5　服务外包是趋势

随着信息技术的飞速发展和计算机技术在水利专业上面运用的越来越广泛，以及水利建设和管理等专业业务的不断扩展、结构的调整、人员的日益精简及对高效率的工作模式的需求越来越强烈[1]，单位对高可用性高性能的计算机系统以及分布式系统的远程操作和管理的需求越来越高，高难度的系统管理和计算机专业技术人员的缺乏也为水利专业管理单位带来了严重困扰。如果单单依靠自身的IT支持服务人员，问题往往得不到很好的解决，尽管不少用户能自行处理计算机系统运行中出现的一些较简单的软硬件问题，但对服务器主机及其外围设备和应用软件出现的较复杂的软硬件技术问题，尤其是系统网络、硬件、软件及高端的数据库技术等方面的问题一般都难以自行解决，长此以往，势必会阻碍专业工作信息化的进一步发展和提高。还有一个不能忽视和回避的问题是，很多单位在招收IT服务人员之后，为了进一步提高其业务素质和水平，在技术培训与进修上花费颇多，但培训之后的人员一旦流失就会给单位造成很大的经济与技术损失。将维护业务外包给专业的IT服务商，借助于专业服务公司的技术人才来获得高水准的系统维护服务，降低自身的管理成本，在低成本运营和高水平服务之间找到平衡点，可以更多一些精力关注自己业务工作，提高竞争力和社会经济地位，将单位内部少量的IT人员的工作重点放在对维护服务外包的技术管理特别是应用工作上。

4.6　优化完善谋发展

上海市水闸泵站自动监测系统建成至今已近四年，随着业务管理工作的不断拓展，对系统的要求也在不断增加，因此对中心软件及闸站系统都需要进行升级完善，由于连续运行，大量硬件设备接近使用寿命，原来型号的硬件设备基本已经停产，新的硬件需要在软件中重新进行参数配置和调试。当前，监测系统的通信方式既有闸站到中心再到分中心、又有闸站到分中心再到中心，还有的区是部分闸站到中心部分闸站到分中心的多种通信模式，因此，整个监测系统的通信线路也需要优化完善和调整，最终要真正实现从闸站到分中心然后再统一到市中心的金字塔式的三级管理模式，全面提高管理效率和工作质量，提高事故处理速度，提高应急反应能力。同时，还需要根据信息技术的最新发展及时采用先进的软件、硬件和网络技术、理念和产品，只有这样才能使监测系统紧跟时代的步伐，一直处于技术领先水平，应用更方便、快捷、高效，更加广泛、深入，为下一步的上海市水闸泵站自动监控系统二期工程的建设打下良好基础。

5　结语

上海作为一个国际化大都市，水利管理要从粗放型向依靠科技进步、信息化、现代化的管理方式转变，需要及时引进利用当今国内外最先进的技术，大力推进以科技服务、信息服务为主的服务体系建设，逐步建立起与国际化大都市相适应、具有较高科技含量的水利现代化管理体系，充分发挥已建的水利工程在防汛抗台、水资源调度和行业管理中的作用[2]，水利处将以上海市水闸泵站自动监测系统为起点，逐步向“数字河道”、“智能水闸”的现代化管理方式迈进[3]。

参考文献：

1、《上海市水闸泵站计算机自动控制系统可行性研究报告》上海市水务局，上海大学　2001.10

2、《上海市水务局信息化规划》上海市水务局 2002.12

3、《上海市河道水闸行业信息化规划》上海市河道（水闸）管理处，同济大学　2003.12

作者单位：上海市水利管理处