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福建防汛信息綜合監(jiān)控預(yù)警平臺設(shè)計(jì)

文檔作者：卓義寶林元彥文檔來源：福建省水利信息中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年08月09日
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2013年第4期
福建防汛信息綜合監(jiān)控預(yù)警平臺設(shè)計(jì)
卓義寶，林元彥
(福建省水利信息中心，福建福州350001)
摘要：福建防汛信息綜合監(jiān)控預(yù)警平臺總體分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)告警等模塊，對實(shí)
時(shí)水雨情風(fēng)情等防汛數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)連通情況、服務(wù)器運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測跟蹤．按照配置規(guī)則進(jìn)行
數(shù)據(jù)分析，采用Pushlet技術(shù)向用戶推送預(yù)警信息。平臺已經(jīng)在省水利廳部署運(yùn)行，能夠準(zhǔn)確
進(jìn)行預(yù)警信息提示，提高了管理人員的工作效率，保障了信息管理工作的有效進(jìn)行。該文簡要
介紹平臺設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，供參考。
關(guān)鍵詞：防汛；監(jiān)控預(yù)警平臺；數(shù)據(jù)分析
中圖分類號：TP311．521 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1002—3011(2013)04—0059—04
引言
福建省防汛信息化建設(shè)工作起步很早，1994年
就從國外引進(jìn)技術(shù)建設(shè)閩江洪水預(yù)警報(bào)系統(tǒng)。近年
來，隨著水利部、福建省對水利信息化的投入加大，
基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)度加快，信息采集、防汛
抗旱、電子政務(wù)等系統(tǒng)應(yīng)用更加廣泛，防汛信息化
發(fā)展特別迅速，防汛信息化程度大大提高，防汛決
策更加科學(xué)。與此同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)日漸復(fù)雜，軟件
程序逐漸增多，部署位置分散，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)
多樣，數(shù)據(jù)量大大增加，給維護(hù)管理帶來了新的挑
戰(zhàn)。建設(shè)防汛信息綜合監(jiān)控預(yù)警平臺(以下簡稱平
臺)，進(jìn)行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)連通情況、服務(wù)器運(yùn)行
負(fù)載情況監(jiān)測，及時(shí)提供報(bào)警信息，避免事故發(fā)生，
輔助管理人員進(jìn)行決策，做到科學(xué)管理、科學(xué)調(diào)度，
對防汛工作有十分重要的意義。
1 業(yè)務(wù)需求
(1)防汛業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)監(jiān)控及分析。福建省的防汛
業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包括河道水庫水情、雨情、風(fēng)情、臺風(fēng)路
徑、衛(wèi)星云圖及氣象雷達(dá)等。數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)多樣，
數(shù)據(jù)量大，來源復(fù)雜。有的數(shù)據(jù)是程序直接寫入數(shù)
據(jù)庫(如水情、雨情、風(fēng)情)，有的數(shù)據(jù)采用圖片
的形式存儲(如衛(wèi)星云圖、氣象雷達(dá)圖)，還有的
數(shù)據(jù)采用XML等文件方式傳輸(如水文、氣象部
門間的數(shù)據(jù)共享)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅2012年一年，福
收稿日期：2013—06—06
建省防汛信息核心數(shù)據(jù)庫存儲的水庫河道數(shù)據(jù)達(dá)到
2 568 891條，雨量數(shù)據(jù)達(dá)到2 488 302條，風(fēng)情數(shù)
據(jù)達(dá)到1 176 532條。防汛業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在傳輸過程中，
由于通信或軟件故障可能發(fā)生中斷或延遲。水雨情
數(shù)據(jù)傳輸時(shí)還存在冒大數(shù)的問題。這些情況可能導(dǎo)
致防汛指揮不及時(shí)，防汛調(diào)度不準(zhǔn)確，給人民群眾
生命財(cái)產(chǎn)安全帶來威脅。因此，相關(guān)管理人員希望
能夠通過軟件系統(tǒng)對防汛業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，追蹤
異常信息，找出事故站點(diǎn)，提供預(yù)警提示，第一時(shí)
間解決問題。
(2)服務(wù)器負(fù)載及軟件運(yùn)行情況監(jiān)測。為給防
汛業(yè)務(wù)提供支撐，多年來建設(shè)了多套軟件系統(tǒng)，例
如水雨情風(fēng)情數(shù)據(jù)采集程序、臺風(fēng)路徑實(shí)時(shí)跟蹤與
分析程序、防汛決策支持指揮系統(tǒng)、手機(jī)客戶端程
序。這些程序各自部署在不同的服務(wù)器上運(yùn)行。軟
件系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行可能導(dǎo)致系統(tǒng)的內(nèi)存、CPU等資
源利用率逐漸提高，軟件系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的日志及其
他文件會(huì)逐漸積累占用大量硬盤空間，軟件程序可
能發(fā)生假死的情況。服務(wù)器負(fù)載及軟件運(yùn)行情況直
接影響到業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的接收。
(3)網(wǎng)絡(luò)連通情況檢測。防汛業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸
有三個(gè)渠道：政務(wù)網(wǎng)、防汛專網(wǎng)、發(fā)布平臺。省防
辦與福建九地市、省防辦與其他廳局相關(guān)部門及水
利廳內(nèi)部單位之間都存在互連。一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生中斷，
將導(dǎo)致業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸中斷，給指揮決策帶來影響。
目前依靠人工檢測網(wǎng)絡(luò)連通情況很困難。
(4)統(tǒng)一發(fā)布界面。平臺要給管理人員提供業(yè)
59

2013年第4期
View—Controller)架構(gòu)設(shè)計(jì)開發(fā)。后端采集程序以
安裝包的形式直接部署，前端數(shù)據(jù)展示部署在Tom—
cat服務(wù)器上。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)使用SQL Server2008，作
為前后端交互的中間橋梁。
3 關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)
3．1 多線程異構(gòu)數(shù)據(jù)采集
平臺需要采集的信息包括網(wǎng)絡(luò)連通情況、服務(wù)
器運(yùn)行情況、防汛數(shù)據(jù)和共享文件信息。不同類型
信息采用對應(yīng)的采集技術(shù)通過定時(shí)任務(wù)觸發(fā)。為避
免程序堵塞，提高系統(tǒng)資源利用率，設(shè)計(jì)線程池對
采集線程進(jìn)行管理。程序啟動(dòng)時(shí)初始化線程池的大
小，采集線程從池中獲取，執(zhí)行完成后釋放采集線
程。如果某一線程觸發(fā)時(shí)，其前一任務(wù)還未完成，
程序?qū)某刂蝎@取新的線程。線程池資源耗盡時(shí)，
系統(tǒng)將生成新的線程。采用多線程可以有效避免程
序堵塞。
針對不同類型監(jiān)控信息，平臺采取不同的采集
策略。
(1) 網(wǎng)絡(luò)連通情況。采用ICMP協(xié)議，通過
Ping方式查看被監(jiān)管的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連通性。其原理
是調(diào)用Ping命令發(fā)送一個(gè)ICMP請求消息給網(wǎng)絡(luò)設(shè)
備，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備響應(yīng)該請求，從響應(yīng)狀態(tài)分析網(wǎng)絡(luò)設(shè)
備連通情況。僅需配置服務(wù)器IP地址及任務(wù)調(diào)度時(shí)
間，程序?qū)⒆詣?dòng)按時(shí)檢測網(wǎng)絡(luò)連通情況，結(jié)果入庫。
平臺對省防汛專網(wǎng)主要節(jié)點(diǎn)及九地市主要節(jié)點(diǎn)的連
通情況都進(jìn)行了檢測。
(2)服務(wù)器運(yùn)行情況。通過WMI協(xié)議獲取服
務(wù)器的軟硬件信息、程序運(yùn)行情況及系統(tǒng)負(fù)載情況。
WMI叫Windows管理規(guī)范，內(nèi)置于操作系統(tǒng)。WMI
實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制完全不需要另外安裝軟件，
操作系統(tǒng)默認(rèn)打開WMI服務(wù)。因此，在監(jiān)控服務(wù)器
上安裝WMI協(xié)議并指定端口，采集程序按照協(xié)議與
服務(wù)器交互，獲取相應(yīng)信息。平臺定時(shí)監(jiān)控，如果
出現(xiàn)系統(tǒng)異常如磁盤空間不足、CPU資源不足等情
況，將在業(yè)務(wù)應(yīng)用層通過報(bào)警的方式提醒管理人員。
(3)防汛數(shù)據(jù)。目前省水利廳主要防汛數(shù)據(jù)以
數(shù)據(jù)庫的方式存儲，包括河道水庫水情、雨情、風(fēng)
情、臺風(fēng)路徑等，數(shù)據(jù)量大，增長速度快。平臺是
為了即時(shí)提供監(jiān)控預(yù)警情況，最近一段時(shí)期的數(shù)據(jù)
已經(jīng)可以提供足夠信息，并不需要讀取所有數(shù)據(jù)，
所以為采集程序配置一個(gè)時(shí)間，假設(shè)為3天，程序
將抽取3天內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
(4)共享文件信息。省水利廳的衛(wèi)星云圖、氣
象雷達(dá)、其他部門間的共享數(shù)據(jù)是以文件方式提供，
格式多樣，有XML、JPG、DOC等。平臺檢測文件
的最新更新時(shí)間。由于同時(shí)有其他程序在讀寫文件
信息，平臺在處理時(shí)考慮了文件死鎖的問題，以保
證讀取文件狀態(tài)的正確性。
3．2 數(shù)據(jù)分析
數(shù)據(jù)分析是平臺的核心功能。平臺首先需要設(shè)
定預(yù)警規(guī)則，程序運(yùn)行時(shí)根據(jù)規(guī)則對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，
判斷數(shù)據(jù)是否需要預(yù)警。平臺建立了預(yù)警規(guī)則庫，
進(jìn)行規(guī)則建立、修改等管理操作。分析的數(shù)據(jù)按類
型可分為水情、雨情、風(fēng)情、云圖、網(wǎng)絡(luò)連通情況
和服務(wù)器運(yùn)行情況。其中網(wǎng)絡(luò)連通情況和服務(wù)器運(yùn)
行情況由于采集程序獲取到的數(shù)據(jù)已經(jīng)過處理，直
接提供預(yù)警，不需要再進(jìn)行復(fù)雜規(guī)則的判斷。水情
預(yù)警有兩種情況，一種是水情報(bào)送超時(shí)，如已經(jīng)2 h
沒有收到水情數(shù)據(jù)就要報(bào)警；另一種是水位情況明
顯異常，如某條河流正常水位在800 m左右，系統(tǒng)
接收的數(shù)據(jù)達(dá)到1 000 m。雨量預(yù)警集中在冒大數(shù)的
問題。平臺配置普適規(guī)則，如果1 h雨量超過一定
數(shù)量如50 mm，系統(tǒng)進(jìn)行提示，然后人工確定該數(shù)
據(jù)是否正常，具體數(shù)值可以根據(jù)實(shí)際情況配置。風(fēng)
情同時(shí)存在超時(shí)和冒大數(shù)的情況。衛(wèi)星云圖則僅需
檢測是否超時(shí)。
以雨量為例，算法偽代碼如圖3所示。
Function Rain
— Analyze(D， ，Max)
While(true)
D[i?J] 一g list from database
Fork 一0tolength[D1
If D[k]>Max then Insert D[k]Into L
End If
End Fo
End Wh ile
For 卜0 to Length[L】
Send Message to Web Page
End Fo
圖3 雨量分析算法偽代碼
61
2013年第4期
3．3 統(tǒng)一信息發(fā)布
為減輕管理人員工作量，提高應(yīng)急效率，平臺
將各類型的監(jiān)控預(yù)警信息進(jìn)行整合，將使用者最關(guān)
心的信息第一時(shí)間在統(tǒng)一信息發(fā)布界面進(jìn)行展示。
監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)經(jīng)過分析后已經(jīng)可以提供預(yù)警信息，但此
時(shí)信息仍然是原始的、不直觀的，并不適合直接查
看，因此平臺提供人性化的界面，減少操作步驟，
管理人員第一眼就能看出目前的預(yù)警信息。以防汛
專網(wǎng)子系統(tǒng)的統(tǒng)一信息發(fā)布界面為例，頁面左側(cè)是
系統(tǒng)提供的功能菜單信息，用戶可以自主隱藏；中
部用地圖的方式展示監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)及服務(wù)器情況，網(wǎng)絡(luò)
不通時(shí)連接線將打上紅叉標(biāo)記，服務(wù)器性能告警以
紅色提示，鼠標(biāo)上移還可直接查看具體情況；右側(cè)
是業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的預(yù)警情況展示，水情、雨情、風(fēng)情、
云圖分區(qū)域或站點(diǎn)展示最新數(shù)據(jù)的來源時(shí)間，超時(shí)
以紅色標(biāo)注提醒。
3．4 基于Pushlet推送技術(shù)的預(yù)警
Pushlet是一種消息推送框架，數(shù)據(jù)從服務(wù)器端
的Java對象直接推送(push)到(動(dòng)態(tài))HTML頁
面，無需任何Java applet或插件的幫助。它使服務(wù)
端可以周期性地更新客戶端的web頁面。服務(wù)端信
息推送算法偽代碼如圖4所示。
Function Send Message(L)
While(true)
For k O to Length[L1
If Send Message Successfully breaks
End lf
End For
Thread．Sleep()／／wait fo，．some time
End W hile
圖4 Pushlet推送算法偽代碼
平臺數(shù)據(jù)分析完成后，通過頁面提示、彈出框
提示、短信提示和報(bào)警燈提示等方式進(jìn)行預(yù)警。傳
統(tǒng)方式要管理人員刷新頁面預(yù)警信息才能更新，而
管理人員不可能持續(xù)地進(jìn)行這個(gè)操作，因此平臺采
用主動(dòng)告警的方式。基于Pushlet推送技術(shù)，后臺程
序運(yùn)行捕捉到異常信息馬上發(fā)送給前端頁面、短信
接口，觸發(fā)報(bào)警燈，實(shí)現(xiàn)了將變化的預(yù)警數(shù)據(jù)主動(dòng)
62
推送到客戶端瀏覽器中。結(jié)果表明，采用Pushlet推
送技術(shù)的通信流量是傳統(tǒng)通信流量的15％ ，解決了
傳統(tǒng)B／S方式通信流量大、不能實(shí)時(shí)推送更新數(shù)據(jù)
的不足。
4 結(jié)語
福建防汛信息綜合監(jiān)控預(yù)警平臺已經(jīng)投入使用，
程序運(yùn)行穩(wěn)定，操作界面直觀簡潔，能夠準(zhǔn)確監(jiān)控
防汛網(wǎng)絡(luò)和各服務(wù)器運(yùn)行情況，能夠迅速采集雨情、
水情、風(fēng)情、衛(wèi)星云圖、臺風(fēng)路徑等防汛信息，能
夠有效輔助進(jìn)行值班排班管理，能夠準(zhǔn)確進(jìn)行預(yù)警
信息提示，提高了管理人員的工作效率，保障了信
息管理工作的有效進(jìn)行。
隨著目前視頻監(jiān)控系統(tǒng)的深入延伸，將來需要
在監(jiān)控預(yù)警平臺整合視頻資源。監(jiān)控預(yù)警平臺作為
防汛應(yīng)急的一個(gè)重要支撐，也可以成為城市災(zāi)害預(yù)
警和應(yīng)急系統(tǒng)的一部分。
第一作者簡介：卓義寶(1984一)，男，福建壽
寧人，工程師，從事水利信息化工作。
； 石＼ 寫 石 ．、 ＼蛤
(上接第5O頁)
5 結(jié)語
2012年11月24 Et，福建仙游抽水蓄能電站1
引水系統(tǒng)充排水及回充水試驗(yàn)結(jié)束。根據(jù)滲漏監(jiān)測
及觀測結(jié)果，1 引水系統(tǒng)滲漏量最大值7．5 I／s，其
中含各施工支洞堵頭滲漏量約3 L／s，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)允
許指標(biāo)(50．3 L／s)，達(dá)到國內(nèi)同類高水頭抽水蓄能
電站最好水平。
高壓固結(jié)灌漿所采用的施工工藝及技術(shù)可以將
圍巖的整體性及防滲能力提高到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，高壓固
結(jié)灌漿效果可靠。從灌漿成果看，磨細(xì)水泥能夠在
巖石情況較好、裂隙寬度較小的地質(zhì)條件下灌注更
多的水泥漿液，實(shí)現(xiàn)更好的防滲效果。
由于斜井作業(yè)面受限，施工前，應(yīng)首先檢查鄰
近灌漿孔的混凝土襯砌有無裂縫。如有裂縫，應(yīng)先
處理，以免灌漿時(shí)裂縫漏漿，影響施工質(zhì)量。
第一作者簡介：張維國(1980一)，男，黑龍江
尚志人，工程師，從事水利工程建設(shè)工作。

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