冯思军，啜瑞媛，何雨晴，赵鹏飞

（1.天津市灌溉排水中心（天津市水土保持工作站），天津 300074；2.天津市龙网科技发展有限公司，天津 300170）

农村国有扬水站是重要的农业水利工程设施，在农村除涝、抗旱和改善水环境等方面发挥着重要的基础保障性作用。目前，天津市具有灌溉排涝能力的国有扬水站297 座，机组1 323 台，总装机容量26.78×104kW，控制排涝面积92.16×104hm2，可灌溉耕地面积约40×104hm2。虽然天津市农村国有扬水站数量多，但位置分散、自动化程度不高，且近20 a年来其运行信息主要依靠工作人员将数据以电话、传真、邮箱方式上报，数据上报、审核、汇总到统计分析均为人工操作，工作效率低。数据的不准确和不及时性问题已成为天津市防汛会商、农村除涝决策的制约因素，更不能满足各级管理部门运行管理的需求和智慧水务建设的需要。随着水务信息技术高速发展，5G、物联网、地理信息系统GIS、智能控制、大数据、云计算等智能化技术已在水利行业得到推广和应用，为补足天津市农村国有扬水站运行管理信息化短板和强化行业监管能力，研究开发一套农村国有扬水站运行信息收集处理应用程序十分必要。

1 研究目标

天津市位于海河流域下游尾闾，大部分地区地势平坦低洼，极易发生内涝。特殊的地理位置、地形特点和雨情、水情，决定了天津是洪涝旱碱等自然灾害频繁交替发生的地区。本研究的范围包括297 个扬水站工作人员，10 个区级灌排管理部门和市级灌排管理部门，共计300 个单位和部门的用户。通过建设天津市农村国有扬水站信息收集处理应用系统，可以及时掌握扬水站的运行信息，实现管理人员仅通过手机端App最简单操作，一键直报后台运算、分级审核的方式，高效收集汇总全市农村国有扬水站开车运行信息及农村除涝排水数据，为防洪、除涝决策提供有力的数据支撑，从而解决长期困扰的信息统计报送不及时、不准确问题，为今后实现运行和管理信息智能收集处理、可视化分析决策打下坚实基础，在确保农村防汛安全的同时实现行业精准管理。

2 研究任务

本着遵循规范、技术先进，满足需求、简便实用，安全可靠、灵活扩展的原则，开展研究建设。整理已有扬水站基础信息、统计报表信息，建设数据库。建设涵盖综合展示、统计报表、信息维护和系统管理功能的PC版应用程序；建设面向扬水站工作人员的移动端应用。并与智慧水务大数据中心对接，实现数据共享，发挥更大价值。

3 系统设计

3.1 技术路线

PC 端系统采用B/S 模式，基于SOA 架构使用Java 语言开发，构建SpringBoot 轻量级框架，数据使用My SQL 进行管理。使用JPA 框架建成数据访问层，业务组件通过WebService 结合分层松耦合的方式进行组织；页面表现层的数据交换以JSON方式进行，采用Echarts、Layui 等展现。移动端应用原生开发技术，采用现代响应式框架构建。移动开发考虑采用App 方式，根据终端用户需求，需适配Android、Ios端的应用。系统B/S架构，如图1所示。

图1 系统B/S架构

3.2 数据库设计

3.2.1 建设原则

数据库的建设，遵循以下原则。

（1）标准化原则。数据库设计严格遵守国家有关标准和行业标准，并遵循天津市水务局统一数据中心建设规范，提供标准化数据共享接口服务。

（2）安全性原则。有效地保护数据库，充分考虑系统数据冗余和容错能力以及数据备份，保证系统的可靠性。

（3）速度优先原则。设计数据库时优先考虑数据处理速度，在吞吐大数据量时保证数据响应时间。

（4）数据保留原则。记录关键数据的变更存储，方便管理人员的数据维护管理。

3.2.2 库表内容

整理已有扬水站基础信息、统计报表信息，利用开源的数据库软件建设基础信息表、填报数据表、统计表、关系表、用户数据表等，详见表1。

表1 新建数据库

3.3 功能设计

系统主要包括PC 版应用程序和移动端应用程序两部分。

3.3.1 PC版应用程序开发

根据灌排工作需要，PC 版功能模块主要包括综合展示、统计报表、信息维护和系统管理。

（1）综合展示。综合展示主要对填报信息进行统计分析，实现排水数据的多维度自动化分析，包括以下三方面：①全市开车情况统计：从汛期开始统计全市总的累计开车时间、累计排水量，同时展示全市最新时间的开车台数、流量、时间和排水量。②各区开车情况统计：以柱状图形式展示各行政区不同时段（当前、汛期累计）的排水量、流量和开车时间，同时显示最大值、最小值所在的行政区，并统计显示平均流量。③数据分析：按照行政区、排涝小区、排入河道（分别统计排入19 条一级河道、二级河道和12条入海河流的水量、开车泵站和数量等情况）分类统计开车情况，以图表方式对数据进行对比分析，并提供表格图形的导出、打印等功能。同时，展示入汛以来开车流量、排水量、开车时间的变化过程图以及最大流量、最小流量和平均流量。

（2）统计报表。根据各级管理部门的工作需求，分时段自动生成管辖范围内的各类报表，主要包括以下两方面：①市级统计报表：根据设定的流量计算公式，自动生成全市报表。数据源包括扬水站上报的原始数据和区级审核后的数据。默认以区级审核后的数据进行报表生成，并支持从行政区到扬水站、再到机组的逐级渐进式查询，同时提供表格的导出、打印等功能。②区级统计报表：根据设定的流量计算公式以及扬水站上报的数据，可定时生成本区扬水站开车情况统计表，为区级管理部门提供上报数据的审核确认及提交功能。设置提醒功能，主汛期内定时提醒用户每日审核2 次，非主汛期内定时提醒用户每日审核1次。

（3）信息维护。主要提供扬水站基础信息，包括新增数据、查询数据、删除数据、审核数据、下载数据等，满足对扬水站数据的更新和维护。

（4）系统管理。系统管理主要提供对系统用户进行新增、查询、删除和编辑功能。依据严格的用户、角色、权限管理控制机制，保证系统各类信息的安全性、完整性和保密性。

3.3.2 移动端应用开发

为了提高工作效率和使用率、适应移动办公的需要，建设移动应用端，可以实现便捷的信息填报和信息查询功能。移动应用端按照界面清晰、操作简便的原则进行设计和开发，使用户能够轻松上手，实现信息的快捷选择、填报任务的自动提醒、数据的展示以及账户信息的修改功能。主要包括以下内容：①信息填报：默认展示待填报信息的页面，根据汛期上报时间节点（每日4 次）依次开启填报页面，并锁定其余页面。填报页面可实现扬水站累计开车时间输入以及各个机组的开关选择，并在每次提交完成后增设2 次确认页面。②消息提醒：根据上报时间节点要求，定时每天进行4次填报提醒，并在每个填报时段内提醒4 次。③记录查询：为用户提供填报历史记录的查询功能。④个人设置：个人设置包括个人账户密码的修改。

3.4 系统部署

在确保信息安全的前提下，按照安全、经济的原则初步部署在阿里云上，后期扩展更多监管功能后将统一有序部署在天津电子政务云（津云）上，用户通过互联网即可访问本系统。

4 结论与讨论

经过2020 年整个汛期实际运行检验，该应用程序界面友好、架构合理、运行流畅，各农村国有扬水站数据收集、整合、分析效率高，获得市、区两级管理部门好评。该应用程序较好地完成了汛期天津市农村国有扬水站信息收集处理与智能化分析的任务，为农村除涝和全市防汛会商提供了重要技术支撑，实现监管的微观和宏观有效结合、及时到位。农村国有扬水站运行还需不断完善信息化内容，加强扬水站日常管理模块的建设，优化分析运算逻辑，不断优化完善运行数据远程全自动采集、5G 传输、大数据运算，实现管理的智能化。