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1.1 系统开发方案
1.1.1 系统设计开发思路
（1）基于层次分解的设计
xxx水利数字孪生工程将采用基于层次分解的系统模型,系统采用这种方式进行层次划分后，整个系统的结构以及层级之间的关系十分清晰，在整个系统设计时，可以做到应用处理、用户操作与具体策略和实际数据的分布无关，极大地理顺复杂的业务关系，保证系统的适用性。
（2）基于面向对象的分析和设计方法
在系统的分析和设计方面，我们在项目的开始阶段主要采用原型法来快速搭建系统原型，在充分了解需求的基础上，结合传统的结构化生命周期法进行设计。在具体的应用功能设计和开发过程中，将广泛地采用面向对象的分析和设计方法来提高系统分析和设计。如在本系统的用户需求阶段通过面向对象的分析和设计绘制出业务用例图，分析不同用户在系统中所使用的功能。在系统的开发分析阶段通过面向对象的分析设计方法绘制出对应的框图等。
（3）面向服务的系统架构（SOA）
xxx水利数字孪生工程将采用先进的分布式面向服务的架构（SOA）进行软件系统的设计，以体现系统平台与各子系统间的紧密和松散耦合的要求，并配以合理的网络结构及硬件部署，大大提高系统的可扩展性和灵活性。通过SOA架构不仅可以实现外部资源的接入，也能够简化与将来新上线系统的对接整合、极大地提高系统的实用性、可扩展性。
（4）分类开发技术
通过多方比较分析，采用C/S、B/S结合模式构建系统，系统开发平台为.net和J2EE两种，其中预报模型建模子系统、洪水预报子系统、交互分析子系统、水库调度计算子系统、中长期预报子系统采用C/S模式、基于.net平台开发，其余均采用B/S模式、基于J2EE平台开发。
系统平台和各子系统均基于统一的数据服务和地图服务。系统集成采用数据集成和功能集成相结合模式。
1.1.2 系统功能设置
系统总体功能包括：具有水雨情监视、信息查询统计、防洪形势分析、会商支持功能；能方便地构建预报作业体系，以水雨情、工情信息为依据，可任意选择多模型、多方法制作预报，具有专家交互功能；具有水库调度计算、调洪方案生成功能；具有系统管理、综合信息管理、信息维护等功能。
根据业务需求将系统功能按子系统划分为：洪水预报子系统、水库调洪计算子系统、中长期预报子系统、防洪形势分析子系统、专家交互分析子系统、会商子系统、气象服务应用子系统、水资源（水质）信息子系统、遥测数据分析管理子系统、测站管理子系统、考核评价子系统、系统运行状况监控子系统、水情值班子系统、信息维护管理子系统、业务应用门户和公众信息门户等。
1.1.3 系统体系架构
xxx水利数字孪生工程总体逻辑结构主要由数据采集层、网络层、数据资源层、应用服务层（包括应用支撑层、业务应用层）和应用层，以及信息安全保障体系、运行管理保障体系、标准规范保障体系等三套体系构成，其整体架构如图3.6-1所示。
（1）数据采集层
在网络允许的条件下，系统可与数据采集终端连接，获取实时监测信息，如视频监控、召测等。
（2）网络层
充分利用广域网、专线链路、无线通信为本项目建设提供基础网络传输平台。
（3）数据资源层
数据资源层是本项目的核心建设内容之一，本项目将构建系统数据中心框架，为系统提供数据支持，主要包括数据备份、数据管理以及汇集水雨情信息、工情信息、历史数据、地理空间数据、图形数据、系统业务数据的数据库、数据文件等。其中，实时水雨情数据库、历史数据库等直接利用现有资源，不重复建设。
数据备份防止系统出现操作失误或系统故障导致数据丢失，并且能够在数据出现丢失时快速恢复数据。
数据管理主要是对综合数据库和元数据库进行管理，保证上层各应用系统对数据库的正常使用，从根本上实现系统应用与数据分离。
（4）应用服务层
应用服务层包括既有业务应用层、应用支撑层和业务应用层。
应用支撑层是接数据资源和应用系统的桥梁。通过单点登录认证服务、中间件、Web服务、GIS服务、水文预报模型服务、应用服务总线、工作流管理平台和资源管理类服务、消息总线等技术来实现数据的共享、处理与分析，并向上层的各个应用提供业务功能的Web服务接口。
（5）应用层
应用层是面对用户的统一服务窗口，主要包括门户网站（对内、对外）、信息定制和移动终端（手机、个人电脑）等。
图 3.61xxx水利数字孪生工程总体框架
1.1.4 系统工作流程
本系统工作流程如图3.6-2所示。
图 3.62 xxx水利数字孪生工程工作流程
（1）获取数据
各监测中心通过自动遥测等方式采集测站信息，并转发到相应部门。
（2）使用系统
xxx水利数字孪生工程采用B/S架构为主、C/S架构为辅的模式建设，系统部署在省局。其中C/S架构包括洪水预报子系统、专家交互子系统、水库调洪计算子系统、防洪形势分析子系统和中长期预报子系统，B/S架构包括会商子系统、综合管理应用子系统、信息展示子系统、气象服务应用子系统和水资源（水质）子系统。系统分为内部用户和外部用户，前者包括省厅、省水文局、各分局及监测中心，后者包括公众用户等。内部用户省局、各分局和各监测中心通过网页浏览器操作B/S架构系统，通过直接安装或者网页下载安装C/S客户端操作C/S架构系统。同时，内部用户可以通过内外网门户访问系统。而外部用户则只能通过外网的门户访问系统，享有实时监测信息、预警信息和水雨情分析成果等信息；政府用户享有协议推送服务。
（3）调用数据
实时数据主要通过上报的形式汇集到省局数据库，会商子系统通过网络调用视频传感器获得实时视频数据。
1.1.5 系统开发技术
明确开发时所采用的一些支撑环境，软件，技术
基于系统设计思路，从项目建设的全局角度出发，兼并考虑系统的整体性与可扩充性，系统开发的技术路线简单地归纳为：采用面向对象的分析和设计方法来进行业务分析和设计，整体系统架构采用多层架构体系，以SOA思想设计应用服务层，以中间件技术来实现部分应用服务功能，采用J2EE与.net技术标准进行系统开发，洪水预报模型计算采用面向对象的高级语言编程。
1.1.1 子系统总体设计
1.1.1.1 子系统设计
要讲清楚子系统与主系统的关系，和子系统的界面设计
1.1.1.2 子系统模块
从原始数据库获取或外部导入建模所需要的相关资料，包括预报对象站、来水站或区间雨量资料，并针对建模资料库开发水雨情信息查询功能模块。
资料处理根据功能需求划分为资料导入、资料统计查询、水雨情信息查询及水雨情统计分析共四大功能，具体见下表，各功能模块又包含多个子功能模块，从方便直观的角度考虑，各子功能模块采用Tab页方式集成，详情见后续功能模块描述。
1.1.1.1 各模块关系
1.1.1.2 功能对照表
1.1 洪水预报子系统
1.2 专家交互子系统
1.3 水库调洪计算子系统
1.4 中长期预报子系统
1.5 防洪形势分析子系统
1.6 会商子系统
1.6.1 子系统概述
会商子系统以GIS平台为基础，实现水雨情信息查询与监视、水雨情分析统计应用、水雨情会商支持、水文预警发布服务和水情服务等功能于一体的综合分析应用系统。
以图表结合、二三维结合模式实现水雨情信息的综合展示，展示内容包括以下部分：
（1）实时水情、实时雨情(点和面平均雨量柱状图或过程线图)、实时旱情、实时咸情、实时风情、实时低温冰冻、水位流量过程线、站点分布、水雨会商；
（2）台风路径、卫星云图、气象雷达；
（3）降雨预警、水情预警；
（4）三维展示；实现水库库区、重点河段在不同来水情形下，河道区域水面线及流量沿程变化过程比较和模拟仿真展示；不同水位下，区域淹没情况或水库蓄水量情况。
（5）风暴潮警报展示；
（6）实时超警信息综合展示、区域降雨量展示；
（7）工情信息，基于GIS的全省各类水利工程的综合查询和展示，包括水库、堤防、海堤、水闸、穿堤、电排、河流、灌区、避风港和测站十类工程；
（8） 水资源（水质）信息展示；
（9）视频监控，基于GIS平台上，管理集合各类水利工程现场视频监控。
1.6.2 子系统总体设计
1.6.2.1 子系统设计
1.6.2.1.1 需求规定
根据需求规定，该系统由汛情监视，查询统计，会商准备，会商演示，会商服务五大业务功能组成。业务功能具体功能划分详见功能结构图和子系统模块。
1.6.2.1.2 功能结构图
1.6.2.1.3 设计
1.6.2.1.3.1 功能描述
汛情监视：实时监视河道，水库，堰闸，旱情，风情，低温，台风等气候信息，和水资源水质，工情信息。为会商提供数据支撑和环境支持。
查询统计：对雨情，水情，舆情信息进行科学统计，为会商提供决策依据。
会商准备：会商前的管理工作，包括会商创建，会商资料的收集整理等功能。
会商演示：根据会商支持功能中准备的资料进行演示，以时间轴和场景切换的综合展示方式。
会商服务：会商事后的服务管理性功能，包括水情预报发布，预警指标设置，地图产品制作，水情服务，会商管理等内容。
1.6.2.1.3.2 UI设计
以gis地图为背景，内容展示以窗口方式进行展示并结合地图进行交互联动的风格。
1.6.2.2 子系统模块
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