基于soa架构的洱海流域水资源调度系统设计与应用研究.docx

基于soa架构的洱海流域水资源调度系统设计与应用研究 摘要：为落实最严格水资源管理制度，强化水资源统一调度，围绕新形势下洱海水资源利用与保护需求，深入分析洱海水资源利用及调度现状，在现有信息化建设基础上，完善流域水资源自动化监测体系，设计构建一套新的流域水资源调度系统框架，研发流域水资源预报调度计算模型体系，基于SOA架构和J2EE技术体系进行系统开发，包括监测监视、水资源分析、供水调度、防洪调度、决策会商等业务功能模块，为洱海流域管理部门及时掌握流域水资源信息，实现水资源的科学调度与管理提供指导和决策依据。 0 引言洱海是云南省第二大高原淡水湖，具有防洪，调节气候，提供工农业生产用水等多种功能，对大理地区的社会经济、生态文明协调建设与发展起着举足轻重的作用。随着大理城市化、工业化，以及旅游业的快速发展，洱海流域的开发利用随之加快，水资源供需矛盾日益突出。因此，以最严格水资源管理制度为指导原则洱海入湖水资源量主要包括上游河道、苍山十八溪和其他小型支流来水，以及工程引水、污水排放、自然降雨等，取水用水涉及生活、农业灌溉、工业等多个方面，洱海承担湖滨及西洱河防洪、引洱入宾灌溉供水、西洱河发电用水，以及缓解下游河道水质污染等调度任务。现状调度管理模式自1990年至今已运行多年，为洱海的供水、防洪调度提供了决策支持，但基础数据采集自动化程度仍有待提高，水质和取用水量等环节监管数据有待完善，此外，已有的预测预报方法和人工经验相结合的预报调度计划存在不确定性较高、精度不足等问题，难以完全满足水资源的科学调度与监管要求。因此，搭建一套新的水资源综合调度管理系统（以下简称水资源调度系统）框架，对洱海的入湖、出湖水质水量等各环节进行自动化监测监控，为洱海水资源安全保障和合理利用提供决策数据。1 水资源调度系统需求结合最严格水资源管理制度要求，对洱海水资源调度管理需求进行梳理，调度业务总体流程分为实时监测、调度计划编制、水资源统计分析等3个部分，三者之间是相互关联的闭环反馈关系。具体流程分析如下：1）实时监测。为保障调度方案的有效实施，需开展水雨情、水量、水质、工情等的自动化监测，完善基础监测体系，提高监控信息采集、传输的时效性。水资源调度系统需实现对各类监测信息的采集、传输、接收、存储和展示，当测站监测指标超过警戒阈值时，显示实时预警信息。2）调度计划编制。调度计划编制是在当前情势和历史数据分析的基础上，采用预报和调度模型制定未来调度计划方案。根据洱海流域水资源调度运行管理办法，需在每年1和4月分别制定本年度和汛期流域水资源调度运行方案。主要包括以下2种计划方案编制：a.水资源调度计划。在批准的水量分配方案和年度来水预报、用水需求预测的基础上，结合工程运行情况，按照优先保障城乡生活和洱海生态用水，合理分配工业用水，科学安排农业和发电用水的原则，制定年度水量分配方案和调度计划，科学确定用水时段和用水量，实施年度总量控制和水量统一调度。b.洪水调度方案。在现有调度规则基础上，结合预报洪水，合理安排西洱河和引洱入宾工程泄洪，保障洱海湖滨岸带及西洱河防洪安全的同时，也保障下游的防洪安全。3）水资源统计分析。水资源统计分析是对历史监测数据和调度计划方案的总结，同时，根据实时监测、监视、跟踪调度计划执行情况，通过水资源统计分析总结历史调度经验，进一步指导未来的科学调度。水资源统计分析对实测降水量、流量、取用水量、水质等进行不同时空尺度的统计，分析入湖径流、取用水量、工程运行、水质等时间序列的特征和变化规律，为流域水资源日常管理提供数据查询、统计和报表导出的功能；根据调度计划和实际监测信息对调度计划执行情况进行分析评价，为调度部门提供调度实施情况的综合信息，指导水资源调度计划的编制和实时的调度决策。根据水资源调度业务总体流程和思路，针对洱海现有调度模式自动化监测体系不够完善，计划不确定性较高等局限性，水资源调度系统重点在于进一步完善洱海数据采集自动化监测体系，难点在于研发一套多模型预报调度体系支撑调度计划编制，并通过水资源统计分析方法对调度实施情况进行评估，结合人工经验进一步对调度计划进行反馈修正。2 水资源调度系统设计2.1 总体框架分析洱海水资源调度系统分为5个层次，总体框架如图1所示。5个层次具体分析如下：1）信息采集层。信息采集层是调度系统的感知部分，通过建立自动化监测站网，实现雨量、流量、水质、水量等信息的实时采集，为水资源调度管理提供数据支撑。2）网络通信层。网络通信层为水资源调度系统各层之间、层内各部分之间提供数据传输通道及交换网络，采用物联网3）数据资源层。数据资源层实现各类数据的汇聚交换与资源管理，与信息采集和业务平台进行交互通信，实现数据的接收和存储。根据数据类别分为基础、