刘 敏

（南瑞集团（国网电力科学研究院）有限公司，江苏 南京 211100）

水利工程精细化管理，是适应经济社会和水利现代化的必要需求，水利工程精细化、现代化管理的理念与方法对水利现代化具有极大的推进作用[1]。新时代对现代大中型水利工程的管理提出了信息化、智能化的要求，水利工程的精细化管理可以提供切实可行的现实需求，江苏省多个地市将建立规范精细的工程管理体系作为现代化建设的重要内容[2]。大中型水利枢纽规模较大，日常管理业务更为庞杂，但国内水利枢纽信息化系统多数由功能单一的子系统组成，例如集中监控、水文信息、河湖信息、档案管理、办公自动化等系统，且已建系统均注重监测监视，在“管”方面较为薄弱，因此需要构建一个统一管控的大中型水利枢纽工程精细化管理平台（以下简称工程精细化管理平台），以运管一体化为主导理念，以“信息标准化、系统整体化、决策智能化”为特征，实现水利工程安全、可靠、经济、高效、环境友好的运行新模式[3]。

1 需求分析

对照水利现代化建设目标，采用信息化手段实现大中型水利枢纽工程精细化管理的具体需求如下：

1）全方位统一监测监管的需求。需要对工程现有信息化资源做梳理整合，统一数据资源目录，确保一数一源，全方位监管工程运行、管理信息。

2）精细化管控日常业务的需求。工程精细化管理平台的构建应紧扣工程管理的“事项、标准、流程、制度、考核、成效”等重点管理环节，不仅满足闸、泵站运行及日常业务管理的要求，而且覆盖工程管理考核、安全生产标准建设、精细化和标准化管理、行业监管等方面，将工程管理任务和责任“元素化”地细化到岗位职责，实现精细化管理。

3）提升跨部门协调效率的需求。工程精细化管理平台的定位是一个业务管理型平台，涉及整个水利枢纽工程的所有管理类业务，管理部门多，流程复杂多变，需要利用信息化手段支撑日常业务跨部门线上执行流程，支持多终端业务流程处理，并且需提供流程、图表、视图自定义的便捷功能，满足用户灵活个性化定制要求。

2 总体设计

2.1 设计思路

工程精细化管理平台总体设计遵循一体化管控的架构体系，将各类工程管理应用业务统一到 1 个中心平台，根据不同用户群权限分配相应的功能。相应机构用户可通过不同的权限登录平台使用对应的功能，完成各组织机构的职能，实现基于中心的统一的工程管理。具体建设思路如下：

1）一体化管控思路。大中型水利枢纽工程已建信息化子系统建设内容众多，为使工程精细化管理平台各业务模块具有可扩展性，信息和应用资源高度共享，避免出现信息孤岛，应采用一体化管控平台化的设计思路，将所有子系统有效整合，形成统一的数据中心和应用软件平台，并提供统一的访问机制，实现不同权限用户的数据访问和业务应用，高效地服务于流域相关领导和各级管理部门的日常业务应用，平台建设效果才能最大发挥。

2）精细化管理思路。工程精细化管理平台的业务流程思路须符合精细化管理的要求，且针对用户管理单位进行定制性优化。精细化管理的理念深入基础信息、设备资产、生产运行、维修养护、安全应急等业务管理的方方面面，均要求做到有据可查，明确权责。在实际操作层面上，根据用户管理单位的业务流程实际进行固化与优化，让用户在工程精细化管理平台的使用过程中对精细化的理念深入理解，且操作简便人性化，达到业务流程的最优化和最佳的平衡性。

3）可扩展的建设思路。工程精细化管理平台作为提高工程管理水平、提升工程运行效能的重要举措，需要在水利信息化工作中统筹考虑：在业务流程上，考虑整个水利工程的统一规范的流程化、精细化管理；在建设过程中，需要在功能设计、数据对接等环节上预留接口，考虑与将来改建或新建的新兴平台实现集成接入和互连互通。

2.2 总体架构

根据大型水利枢纽工程管理的业务特性和模块的重要程度，按照网络安全分区、分级防护的要求，采用纵向划层、横向划区的设计思想，合理划分安全区域，实现一体化统一管理，重点保护核心业务的安全。集中监控系统部署在枢纽网络架构中的控制区，本次建设的工程精细化管理平台部署在管理区，通过同步程序的数据摆渡方式获取监控平台数据，确保运行系统与管理系统之间的网络安全。在业务管理区整合重构业务管理平台，同时整合嵌入各单位已建系统（包含水文信息、档案管理、综合办公及其他已建系统）的关键数据。平台总体框架如图 1 所示。

2.3 数据库设计

数据库设计是计算机软件应用程序开发的前奏，是业务需求的直观表现及反映。数据库设计时必须明确具体业务，业务的具体关联关系及流程，同时充分考虑优化及效率问题[4]。

针对大中型水利枢纽工程日常管理业务的前期数据量分析，工程精细化管理平台的数据库是一个中型数据库，通过对 SQL Server，Oracle 及 MySQL 等应用较广泛的关系型数据库的分析，并结合成本及运维难易度考虑，选择 SQL Server 2012 作为本平台的数据库。根据业务种类、数据类型、业务流程等方面的特点，工程精细化管理平台的数据库主要分为以下几类：1）系统数据库。主要用于存储系统用户、角色、权限、视图等公用数据资源，是工程精细化管理平台数据库的基石。2）综合监视数据库。根据水利工程监视业务划分为水情、监控、工程监测 3 类数据库，按专业存放实时数据，以及整编后的小时、日、月、年等数据。3）工程管理数据库。用于存放工程精细化管理平台涉及的所有日常业务数据。

3 数据资源整合

大中型水利枢纽信息资源数据普遍来源于不同的业务系统，各系统建设的年代、承建厂家、所用技术架构、数据库平台、数据结构和更新周期等各不相同[5]，因此工程精细化管理平台构建的首要任务是实现数据资源的整合与共享。工程精细化管理平台中信息化资源整合的总体架构需求是实现控制区集控实时数据和历史数据的共享交换，基于数据同步组件及服务搭建数据汇集服务，通过配置开发实现各类数据的自动交换。集控数据包含数值、二进制、日期/时间、文本/图形、字符串等类型。

数值类型的数据同步方案如下：采用 OPC（OLE for Process Control）技术和 UDP 协议（User Datagram Protocol）进行数据传输，首先作为 OPC client 与 Intouch 实时通信，获取数据后通过 UDP 协议进行广播，一体化管控平台通过创建统一的数据模型及实时数据服务，将实时采集数据接入工程精细化管理平台中，形成当前时刻的系统全景数据断面，利用数据库、数据存储和处理等技术对数据进行一系列专业处理，再由系统统一存入数据仓库中。工程精细化管理平台可使用通用的数据接口访问实时数据，实现数值类型实时数据和历史数据的共享。

二进制、日期/时间、文本/图形、字符串等类型的数据采用以下同步方案：通过数据同步软件，灵活地选择源、目标数据库和表，设置定期备份时间，整个同步过程中可以保证数据的完整性、正确性和一致性。工程精细化管理平台可使用通用的数据接口访问历史数据，实现数据的共享。

数据资源通过不同方式的同步后根据不同专业分类分别存入水情、监控、工程监测 3 类综合监视数据库中，为工程精细化管理平台的各业务应用模块提供数据支持，实现管理业务协同。

4 功能实现

工程精细化管理平台采用 B/S 技术路线，可运行于 Web，App 及大屏 3 种终端，适用于处级、所级等多层级用户，服务于主管领导、业务专责、普通职工、系统维护人员等多类角色。工程精细化管理平台主要服务器和应用程序集中部署，枢纽管理各层级用户通过浏览器和权限控制直接访问本平台。

4.1 关键技术

4.1.1 数据级权限管理

大型水利枢纽工程架构、组织机构通常较为庞杂，不同子工程、部门、角色的系统用户对功能模块的使用授权及具体操作权限存在不同的需求，因此需要进行灵活、细致的数据级权限管理。

工程精细化管理平台权限管理采用 RBAC（基于角色的访问控制）模型，将访问权限分配给角色，再根据用户职权，分配给每个用户适合的角色，用户通过角色取得相应的权限[6]。数据级权限管理提供用户、组、角色等不同维度的功能权限和数据权限的交叉定义：功能权限的粒度从大到小，主要管理视图、菜单、操作、接口访问等；数据级权限主要管理厂站、工程模型、数据过滤等。数据级权限一般与组织架构相关，根据提供的组织架构信息可对数据模型进行配置。对于多维数据模型，可按规范建立多种数据过滤规则，并绑定用户组和角色，达到更灵活的数据权限管理，满足上下级及兄弟等单位间的各种数据归属、共享和屏蔽的要求。

4.1.2 可视化表单编辑器

表单作为信息系统中一种重要的数据信息载体，主要负责信息的填报和数据的呈现。信息系统数据信息是动态的，数据在表单界面中呈现格式是静态固定的，各类业务表格不同且常需动态更新，设计者可通过自定义表单的“所见即所得”的操作界面，从表单设计器的工具栏中选择相应的控件，通过拖拽方式，智能、高效地绘制出符合业务逻辑的表单[7]。为减少开发工作量，满足用户各类业务的技术表格、表单等自定义需求，工程精细化管理平台提供可视化表单编辑器工具。可视化表单编辑器可提供图形化的界面编辑功能，软件应用开发者通过在编辑区的简单操作可实现去代码化的编程。图形化的界面编辑功能通过对常用组件的封装，组件配置项的规范化，以及界面与界面之间的相互嵌套实现，可应对复杂设计图灵活布局和画面复用的要求，界面中与模型相关的组件还提供不同的生成器，用于自动生成与模型字段绑定的画面。配置完成的界面将根据软件开发者所选择的主流前端框架生成对应的代码格式，同时根据选择的不同主题皮肤生成对应的界面样式，以应对不同代码环境及样式要求的项目需求。

4.1.3 工作流管理与服务中间件

工作流是办公活动的核心，一个好的业务管理系统应该具有完善的自定义、跟踪及执行工作的功能，工作流管理工具是支持企业实现业务过程管理和自动化的强有力的软件工具。大型水利枢纽工程的日常管理业务中工作流程涉及方方面面，例如任务的下达、执行、审批等，工作流技术被看作是提高业务过程效率和生产率的关键技术[8]。工作流管理与服务中间件为工程精细化管理平台各类流程化应用处理提供基础的工作流引擎，是驱动流程流动的主要部件，负责解释工作流流程定义，创建并初始化流程实例，控制流程流动的路径，记录流程运行状态，挂起或唤醒流程，终止正在运行的流程，与其他组件之间进行通信。

4.2 系统功能

在功能架构方面，根据《江苏省水利工程精细化管理评价办法》（试行），水利工程精细化管理的评价标准如图 2 所示。

工程精细化管理平台对标评价标准，结合大中型水利枢纽具体日常业务，为具备较完整的水利工程管理信息化功能集，构建了“7 + 2”架构的管理平台，主要包括任务管理、设备管理、调度运行、日常检查、水政管理、安全管理、项目管理 7 个管理模块，以及管理驾驶舱、移动客户端 2 个辅助模块。

4.2.1 管理驾驶舱

精细化管理的驾驶舱犹如飞机的驾驶台，以工程监控系统及运行管理平台为载体，梳理出水利工程智能管理工作的关键应用场景和数据流，打破数据隔离，为不同权限用户搭建一个可视化的工程运行及管理的数据看板，直观地展示运行动态、今日值班、任务统计、隐患排查、设备状况、工程检查、项目管理等工作成果信息，实现指标分析和决策场景的落地，为领导决策和工程形象对外展示提供形象、直观、便捷的辅助工具。

4.2.2 精细化任务管理

任务管理是日常综合性事务管理的核心。工程精细化管理平台以落实任务、考核成效为导向，预置精细化任务清单，支持管理层发起涉及控制运用、工程检查、设备评级、工程观测、维修养护、安全生产、制度建设、教育培训、档案管理、技术图表及标志标牌、水政管理、度汛准备等十二大板块的各类任务和督办事项，实现工作任务编制→下达→办理→跟踪→总结评价全流程管理，并提供待办提醒、消息推送、逾期提醒、与其他业务模块实现双向关联等辅助办公手段，约束各项计划落实到位、及时处理。同时，为灵活应对各种任务细则，提供任务流程、定制业务表单和技术表格自定义工具，实现去代码式的图表组态，减少对开发人员的依赖，做到所见即所得。

4.2.3 设备全生命周期管理

设备设施管理涵盖设备和水工建筑物，是工程业务管理的重点。针对大中型水利枢纽中设备日常管理传承难的问题，工程精细化管理平台以编码作为设备设施识别线索，对设备设施的建档、评级、检修、缺陷处理、备品备件、物资出入库等一系列活动进行全生命周期管理，并设置对应二维码实现扫描查询。主要实现功能如下：

1）设备自动编码。借鉴电厂编码机制，开发设备自动编码功能，可以更好地对设备对象进行统一的标识和管理。

2）设备台账管理。与其他业务模块关联，实现从投入到退出的全生命周期的台账汇总，包含建档信息、任务清单、巡查记录、维养记录、隐患缺陷记录、操作视频、技术图表等所有信息。

3）设备状态预警。将设备的运行、检修、变更等信息作为状态预警的重要依据，当设备到达临界时间时，自动预警即给予工作提示。

4）智能缺陷管理。将设备异常问题处理与工单、工作票、操作票紧密集成，实现缺陷的完整闭环管理。

4.2.4 耦合式调度运行

针对大中型水利枢纽日常调度执行闭环管控难、约束难问题，构建了闭环式大调度功能集，主要包含值班、智能两票、调度等管理功能，根据调度指令，进行细化和组织实施，保证工程设备的正常运行，执行上级下达的调度指令。主要实现功能如下：

1）全流程闭环管控。实现调度指令下发→指令分解→操作票开具→执行操作→现场信号反馈→完成调度过程流转与在线跟踪，并面向一线人员实现移动 App 简单操作。

2）生产运行按值操作。在线自动化排班与交接班，约束所有行为按值操作。

3）运行操作有据可依。操作过程中可与监控系统联动，获取最新监视数据，做到操作有据可依。

4）设备联动。在工作票、操作票的操作过程中，两票与设备状态关联，具备冲突检测功能，解决操作执行安全约束难的问题。

4.2.5 闭环式日常检查

工程巡查巡检维护实现各种巡查维护工作的自动识别、定位和跟踪，以及全过程信息服务。主要实现功能如下：

1）可预先编制巡查路线、内容和策略，巡检任务可自动或手动下达，巡查人员可及时收到提醒，通过移动端巡查，实现巡查轨迹、问题的实时上报。巡查发现隐患可与设备管理、缺陷管理、安全隐患治理等模块关联。

2）不同检查类型可运用自定义表单工具由管理人员自定义配置检查表格。整个执行过程应做到线上留痕，可追溯。

4.2.6 水政全业务管理

水政全业务管理对水利枢纽管辖范围内的水行政执法工作进行统一管理，对水政移动巡查、执法队伍管理、涉水项目监管、日常综合办公等进行全过程线上管理，可提升水行政执法的流程化、规范化、信息化水平，打造数字执法基础平台，提高水政业务管理效率。主要实现功能如下：

1）巡查全跟踪。结合 GIS 一张图实现巡查过程可视化呈现，包括轨迹、里程、隐患信息等。

2）涉水全监管。对涉水项目实现从预审到监督全过程管理，建立涉水项目全程电子档案。

3）执法全流程。执法活动从巡查计划到问题上报和受理，做到全流程监管，实现执法能力（执法队伍、装备及普法活动等）全掌握。

4）指挥全过程。执法过程中发现重大事件，可通过指挥调度实现事件标注、智能分析人员调配。

4.2.7 安全数字化管理

安全数字化管理遵循安全生产法规，结合安全生产标准化建设的要求，对水利枢纽及其子工程的安全生产情况进行管理。主要实现功能如下：

1）安全台账管理。包含生产运行现场管理、安全风险管控、隐患排查治理、安全应急处置，实现各种事故的统一管理，对全局的各种安全行为的实施进行监督检查和保障。

2）数字化应急响应。数字化应急响应为工程生产运行中突发紧急事件和安全事故提供应急响应与会商应用，综合各类自动化、信息化数据，形成主题数据视图为会商提供参考，同时提供流程化调度预案的定制、启动执行与实时反馈，完成会商、决策、执行的全流程功能覆盖。

3）安全生产预警。建立安全生产预警模型，关联安全生产数据，自动预测下阶段预警指数，形成直观的、动态的安全生产趋势图，并分析可能产生的后果，进一步完善安全生产管理缺陷，不断提高安全生产绩效。

4.2.8 项目全过程管理

围绕水利枢纽工程的维修、养护、防汛等各类项目，以合理控制项目进度及预算为目的，打造项目电子管理卡，实现对项目下达、实施方案、实施准备、项目实施、验收准备、项目验收等全过程的信息化管理，使项目管理事项化、流程闭环化、审批网络化、项目档案数字化。主要实现功能如下：

1）项目管理。针对维修、防护、防汛等项目，服务于项目管理、实施、审核各类人员，对项目的申报、下达、合同、实施准备、实施、验收准备等全流程，进行在线填报、电子审批、跟踪查询操作。

2）资金管理。以预算管理为控制手段，全过程管控设备日常维护和检修工作，提高设备检修资金利用率，使管理者实时掌控单位设备管理的费用发生情况，提高设备维护的经济性。

3）物业化管理。针对外委的维修养护项目，对物业公司或外委单位，以及维养合同及整个维养过程进行管理。

4.2.9 移动应用

为使水利枢纽工程相关人员实时了解工程运行管理相关信息，通过移动应用手段实现用户移动和掌上办公的应用需求。移动应用主要包括每日报告、信息查询、工程巡查、工程管理、指挥调度、信息上报、信息提醒等功能。针对不同用户角色，提供不同使用场景：

1）主管领导。主管领导可随时浏览信息化系统的各类业务应用，了解各泵闸站启动及运行工况、运行调度指标及计划、日常维修养护、安全生产情况，协调处理相关事宜并进行快速决策与调度。

2）日常运行人员。根据不同岗位职责，通过移动 App 完成日常待办业务，包含日常工程巡查、在线交接班、两票执行、问题上报、运维检修等各类管理任务。

3）职能科室人员。满足职能科室人员在工作期间的日常办公、公文及文件处理、各种信息查询、互联网信息浏览等办公需求，并实时掌握信息化系统健康状况，处理系统突发故障。

5 结语

工程精细化管理平台的构建以核心业务为主，兼顾行业管理新业态，建立、健全了一个水利枢纽工程精细化管理的信息集成平台，涵盖任务管理、设备管理、调度运行、日常检查、水政管理、安全管理、项目管理等业务管理方面，实现管理数据在指定的范围内授权共享；有效组织和协调运行调度、日常运维等水管理活动，实现大中型水利枢纽工程运维的标准化、规范化、科学化管理，促进管理的安全、高效、持续发展，为水利工程的精细化管理与考核制度提供强有力的技术支撑和考核依据。

工程精细化管理平台基于 B/S 结构，不受运行平台限制，Web 界面便于操作和维护，目前已正式上线使用，得到相关部门的认可与肯定，具有良好的推广价值。工程精细化管理平台在业务流程及 App 配合使用方面尚存些许纰漏与不足之处，下一步将通过数据流转优化，充分调研验证业务流程等工作，以进一步提高系统稳定性，完善大型水利枢纽工程精细化管理平台的功能设计。