一、 主要性能

（一） 总体性能

软件采用B/S模式，并基于WEBGIS平台，面向服务的架构体系（SOA）设计开发;用户使用浏览器能够完成所有操作。

软件开发要求基于目前主流开发平台（.Net或Java平台）；功能模块符合国家防汛指挥系统功能要求，具有良好的开放性、可扩充性及容错功能，支持用户认证、授权和访问控制，界面友好，易于维护。

（二） 常规性能

1、对软件系统的各类人机交互操作、信息查询、图形操作等应实时响应；信息查询、操作、输入界面用图形、文字和数据三种方式在计算机上展现，数据表格应具有报表打印功能；系统的操作要求简单易用。

2、采用WebGIS方式执行GIS的分析任务。通过标准的浏览器（如IE）来访问地图服务，对于站点信息的相关处理，均要求能在GIS上进行可视化处理查询，并能实现无级缩放。

1）人机交互操作：用图形、文本和表格方式在计算机上展现，具有报表打印功能，操作简单易用；

2）信息查询：用图形、文本和表格方式在计算机上展现，具有报表打印功能，操作简单易用；

3）图形操作：用图形、文本和表格方式在计算机上展现，具有报表打印功能，操作简单易用；

4）采用现有的电子地图；

5）WEBGIS：响应速度小于5秒；

6）复杂报表：响应速度小于5秒；

7）一般查询：响应速度小于3秒。

二、 技术参数

（一） 软件总体结构

山洪监测预警系统以数据中心为核心，以满足山洪地质灾害防御工作需求为主线，以构造水利信息化综合体系为基本目标，以全面提高山洪灾害防御的效率和效能为根本宗旨，通过设计与实现各类功能构件，定义相关协议与接口，形成可持续改进的工程信息服务系统。系统体系结构如图所示：

系统由信息汇集、数据中心、用支撑平台、山洪灾害预警子系统四个层次组成，其中信息汇聚子系统包含数据提取子系统、数据转发子系统、数据接收子系统、数据入库子系统四个子系统，由水雨量监测系统采集的水雨情数据通过无线传输将数据同步落地到信息汇聚子系统；山洪灾害预警子系统是基于WEBGIS的综合系统，由多个子系统（预警发布、预警分析、预警响、预警处理、信息查询等）组成，系统采用富客户端技术、丰富业务用和交互操作，各个部分间由标准化的协议与接口结合为一个有机的整体。

系统的信息来源主要有两个方面，一是由系统采集的水雨情信息以及县系统生成的预警信息（简称内部信息），二是需要从其它信息系统（如小流域洪水预报系统）和水利行业外获取的信息（统称外部信息）。信息的传输与处理遵循标准化的协议，以保证信息的相对完整性与一致性。

水雨情信息数据源来自采集点，同步落地到分中心及县防办；预警信息数据源来自县防办（县系统），向上级汇总。

以系统体系结构为基础构造的用系统可以在服务层次、构件层次和信息资源层次协同工作，以实现信息交换与共享，减少重复开发，达到降低建设、管理与运行维护成本和保持开放性与可靠性的目的。

（二） 软件主要功能

软件主要由基础信息管理、实时汛情监视、山洪灾害信息服务、预报分析、预案管理、预警发布、报表管理、系统管理等功能模块组成。

基础信息管理提供测站、水利工程、灾害隐患点、流域水系、防汛责任人等相关信息的管理；实时汛情监视提供实时水情、雨情、工情等信息的展示和预警功能；洪水预报分析提供县城主要断面的洪水预报分析；山洪灾害信息服务提供对雨水情、工情、灾情信息的查询、检索及分析对比功能，采用多种统计方式；预警发布提供预警信息的多种方式的发布功能；报表管理对各种山洪灾害统计报表的管理功能；预案管理提供对各种山洪防御预案的查询管理功能；系统管理提供对预报模型、预警指标、用户权限管理等功能。

（1）基础信息管理

山洪灾害防御工作需要大量的基础信息支持，系统提供以下信息查询服务：

1、县乡村基本情况：县简介及各乡镇、行政村的基本情况，包括县、乡、村名称、土地面积、耕地面积、总人口、家庭户数、房屋数、历史洪水线下(人口、家庭户数、耕地面积、房屋数)、可能受山体滑坡、泥石流影响（人口、家庭户数、房屋数）、乡镇负责人及联系电话、乡镇防汛负责人及联系电话、村负责人及联系电话。

2、小流域基本情况：包括小流域名称、上级河流、流域面积、河长、河道比降、河源位置、河口位置、涉及乡数（名）、村数（名）、村组数、户数、人口数、房屋、历史洪水线下（人口、家庭户数、房屋）、可能受山体滑坡、泥石流影响（户数、人口、房屋）、关联监测站等。

3、监测站基本情况：查询分为雨量站和水位站两种，雨量站信息包括站码、站名、站址(所在乡镇、村)、经纬度、高程、设立日期、类别（自动站、人工站）、所属小流域、关联乡村、雨量预警指标、(0.5、1、3、6、12、24h)最大雨量及出现时间、监测人员及联系方式；水位站信息包括站码、站名、站址(所在乡镇、村、组)、经纬度、高程、设立日期、类别（自动站、人工站）、所属小流域、关联乡村、水位预警指标、历史调查最高水位及时间、实测最高水位及时间、监测人员及联系方式等；

4、县乡村预案：查询县、乡、村预案。

5、历史灾害情况：查询本县历史上山洪灾害发生总体情况及各典型年的灾害情况，内容包括灾害发生时间、灾害描述等。

6、工情信息：查询河流、水库、堤防等三类防洪工程信息，以防洪工程数据库中的数据为准。

7、经济社会状况及灾情信息查询

山洪灾害监测区域经济社会指标：村镇分布、人口分布、固定资产、重要设施、GDP等。

直接总经济损失：受灾范围，受灾人口，受淹城市，倒塌房屋，死亡人口等。

工业、交通运输业直接经济损失：停产工矿企业（个），铁路、公路中断（条次）、毁坏路基（面）（km），毁坏输电线路，毁坏通讯线路（km）等。

水利设施直接经济损失：毁坏水库，水库跨坝，毁坏堤防、护岸、水闸，冲毁塘坝，毁坏灌溉设施，毁坏机电井、水电站、机电泵站，毁坏雨量站、水文测站。

农林牧渔业直接经济损失：农作物受灾面积，农作物成灾面积，农作物绝收面积，减少粮食，死亡大牲畜，水产养殖损失等。

8、数据的输出保存打印

查询系统具有信息输出和表现功能，通过对采集的水情、雨情信息等实时处理，警示输出不同等级的降雨分布、暴雨中心走向、特大暴雨站点与区域分布。对于超标值在地图上按照级别给出不同警示，给工作人员发布山洪灾害监测预警提供参考。同时，根据预案划定不同的预警级别，安全区、警戒区、危险区等设定水位、雨量的警示值。通过GIS平台实时反映区域的汛情或灾情信息，达到汛期信息表达直观明了目标。

除具备基础信息、雨水情信息、工情、灾情统计分析信息的数据输出外，还具备表、文字、图形的输出和保存以及打印功能。

基础信息查询界面如下图所示：

(2) 实时汛情监视、报表管理

水雨情监测查询主要用于实时监视水雨情状况，查询统计水雨情信息。系统分为水雨情报警、雨情监测、河道水情监测、水库水情监测四大部分。

系统表现方式以WEBGIS及表格方式为主。

1、水雨情报警要求：预先设定时段雨量报警值、河道水库水位报警值，系统自动根据设定的条件判断是否产生报警，如果满足条件则在地图上闪烁、动态文字、声音等方式提示预警，并能显示预警相关信息；

2、雨情监测要求：

①在地图上实时显示各雨量监测站8时以来（可自定义）降雨量；

②可按区域、时间、时段长查询显示该区域该时段内的雨量、平均雨量、最大雨量、各站降雨过程柱状图及数据表，并显示所查询区域的雨量站总数、雨量强度统计等；区域可按县、乡、小流域、单站进行划分，在选择时间时，除有开始时间和结束时间外，还需有时段长（1h、3h、6h、日、旬、月）的快捷选择（或自定）；

③显示查询全县降雨等值线图和等值面图；④能接收气象部门雨量信息，加入到本系统。

3、河道水情监测要求：

①在地图上实时显示各站当前水位、流量、水位变化趋势、超警戒、保证情况等，并提供当前水位示意图；

②以列表形式显示选定区域内任意时段的各站水位、水势、流量，超警戒、保证情况、历史最高水位及发生时间、最大流量及发生时间，以图形式显示水位、流量过程线（显示特征值：警戒水位、历史最高水位、警戒流量、历史最大流量等）。

4、水库水情监测要求：

①在地图上实时显示各水库当前水位、水位变化趋势、预报水位、超汛限情况等，并提供当前水位示意图；

②以列表形式显示选定区域内任意时段的各水库水位、水势、超汛限情况、坝高等，以图形式显示水位、流量过程线（显示特征值：汛限水位、历史最高水位、坝顶高程等）。

(3)山洪灾害讯息服务

由相关部门提供实时天气预报、实时雨量、水位、流量，实时卫星云图，滑坡、泥石流等基本信息及监测信息的接入和查询功能。

（1）天气预报

提供县最新的天气预报，根据实际情况定制。

（2）实时雨量、水位、流量，根据实际情况定制。

（3）实时卫星云图

提供时间查询，云图可放大、前后浏览、播放动画。根据实际情况定制。

（4）滑坡、泥石流

提供滑坡、泥石流等基本信息接入和查询。根据实际情况定制。

气象国土信息服务界面如下所示：

 (4)预报分析

洪水预报属于专题研究范围，其成果要接入信息服务系统，因此必须提供接口服务。水情预报服务界面如下所示：

(5)预警发布服务

1、预警指标和等级划分

系统对所有监测站实时雨量、实时水位进行分析，根据预警模型指标决定预警等级，雨量站预警指标分为：警戒雨量（准备转移）、危险雨量（立即转移）；水位站分为：警戒水位（准备转移）、危险水位（立即转移）。

当监测站水雨情达到相临界值时，即产生预警，并按照乡镇进行合并，每个乡镇只允许有一个预警，预警等级以该乡镇下多个预警监测站中等级最高的为准。

乡预警根据该乡范围内监测站最高预警级别确定，县预警根据全县范围内灾害的面积和程度确定。以上预警指标和等级划分根据县的具体情况确定。

2、预警流程

预警分为两个阶段：内部预警（对防汛人员）和预警发布（对社会公众）。

当预警产生后，系统在地图上对的乡镇图标闪烁，防汛值班人员看到预警后，进行查询核对，并经防汛指挥部会商后确定预警级别和范围，通过多种方式向相关人员发布预警信息，并接收责任人的反馈信息。

出现预警信息后的工作流程（预警状态）可概括为：新预警（出现预警）→内部预警（对防汛人员）→发布预警（对社会公众）→响启动→响结束。

3、功能要求

在预警发布服务中具有预警信息和状态显示、内部预警、预警发布、预警反馈、预警记录查询、预警指标显示修改等功能。

①预警信息和状态显示

预警信息和状态以预警地图和预警列表形式显示。

预警地图：根据预警分析结果，采用声、光两种方法同时预警的方式，在地图上以不同颜色闪烁的方式展示各乡镇的预警级别等信息，同时开启声音报警系统告知工作人员进行处理；已开始处理的预警取消闪烁，显示目前所处的状态，包括已内部预警、已发布预警、已启动响等三种状态，响结束后的预警,人工从地图上删除（关闭预警）。在预警地图上提供进行当前预警状态的下一步操作。

预警列表：以列表方式显示预警信息，包括“发生乡镇、预警级别、预警时间、预警内容、预警状态”等信息，并提供影响范围分析结果。

②内部报警：根据预警级别的不同，将符合预警条件的信息自动指向相关负责人，人工发布短信；

③预警发布：经过县防汛指挥部门确认后的预警信息，可发送短信到各级相关防汛责任人；并可发布突发预警信息。发送对象通过预先定义好的规则自动获取。

④预警反馈：显示未关闭预警的所有短信记录，包括“姓名、单位、电话、预警级别、发送时间、信息内容、回复情况”等信息，如果收信人未回复，则在短信回复时间一栏显示“未回复”，否则给出反馈时间；

⑤预警记录查询：显示最新的预警信息发布情况，包括反馈信息；

⑥预警指标：提供预警指标的查询功能，并能分别设置县、乡、测站等多种级别的水位、雨量临界指标，其中雨量指标的时段长也可以用户自定义；

⑦响部门和人员设置：能对部门进行管理；能对部门响标准（全部响还是领导响）进行设置；能设置部门领导人（多个）；能对人员－部门关系进行管理，从而确定预警产生时，预警信息的发送对象和范围；

(6)预案管理

根据预警结果及信息发布情况，各相关部门要启动相的响预案。系统跟踪县、乡镇的响执行情况，直到响结束。急响服务包括以下功能：

响工作流程：以图形方式显示工作流程，供使用人员参考；

响地图：在地图上显示响启动图示，并提供响相关操作用户接口；

响列表：显示各乡镇所有关联内部预警和预警发布的急响状态信息列表，包括“预警级别、预警时间、预警发布级别、预警发布时间、响级别、响启动时间、响结束时间”等信息，并可以根据预警启动、修改和结束响，提供历史响的查询功能；

响措施：以图表的方式显示响措施的种类，可查看各个级别的响措施；

响反馈：在列表中显示各个乡镇响反馈信息，包括“预警时间、下派工作组、投入人员、需转移群众、已转移群众、受围困群众、死亡人数、失踪人数、倒塌房屋”等信息，并提供实时录入功能，以便实时跟踪进展情况

(7)系统管理

系统登录：此功能完成用户登录，不同的身份会有不能的功能权限。登录的过程验证用户名与密码，同时判断用户的角色，进入相的操作界面。另外，系统还提供修改密码、用户注销等功能。

菜单管理：管理员可以动态管理增删系统中所有的菜单项目，指定它所指向的URL联接。该功能是整个权限模块中最基础的数据，是权限控制的对象。

组权限和用户管理：用户不直接跟菜单权限发生联系，而是通过用户组实现授权管理，管理用户组对所有的菜单项具备哪些操作权限，操作权限包括增加、删除、修改、查询等。同时对所有操作用户进行增加、删除、修改、查询管理。用户管理主要包括：用户ID、用户登录名、用户名称、用户密码、用户所属组等。

后台日志管理：在该系统中所有发生了实际操作，需要记录操作日志的情况下，调用该日志管理模块相关接口，记录下何人何时于何处进行了何操作，并写入数据库中，以供管理员查询和事件追朔。针对整个系统所有角色产生的所有操作日志，以多种查询方式供管理员进行查询。查询方式包括：按操作用户、操作时间段、操作功能、操作方式、操作IP地址、按以上方式组合查询。

甘肃省天水市武山县山洪灾害防治非工程措施监测预警系统

甘肃省镇远县山洪灾害防治县级非工程措施监测预警系统

湖南省慈利县山洪灾害防御监测预警系统

湖北省恩施州车坝河流域山洪灾害监测预警系统

四、 应用领域

（一） 山洪灾害监测预警系统使用背景

进入现代社会以来，水利建设更是成为国家基础建设的重中之重，但是由于受到各方面因素的影响，我国的水利基础设施建设还十分不完善，各种弊端也不断显现出来。

（二） 山洪灾害监测预警系统使用原理

山洪灾害监测预警系统可安装于河流、水库、湖泊等水环境，利用探测传感器对水位、水流速、温湿度、雨量等数据进行实时探测及采集，并将数据及视频图像上传至监控中心，以便工作人员查看；当发现异常情况时，系统将立即发出报警信息，提示相关人员给予重视，提前做好防范措施。