基于RIA和Web Service的雅砻江水库群生态调度决策支持系统

基于R I A和W eb Ser vi ce的雅砻江水库群生态调度决策支持系统
张，J、刚，徐刚
(三峡大学，湖北宜昌443002)
摘要：以雅砻江水库群生态调度决策支持系统为背景，研究生态调度优化计算方法，建立了生态调度模型，同时介绍水库群生态调度决策支持系统的体系结构、功能和特点，探讨构建该决策支持系统的解决方案和关键技术；并基于R I A(R i ch Int e m e t A ppl icat i ons)和W eb Ser vi ce技术，A SP．N E T技术开发出了体系先进、实用可靠和界面友好的分布式、可扩展性系统。

关键词：R I A；W eb Ser vi ce；生态调度；决策支持系统；水库群联合高度；雅砻江
D e c i si on Suppor t Sys t em f or
E c ol ogi ca l O per at i on Schedul e of R es er vi or s
i n Y al ong R i ve r B as ed on R I Aan d W eb Ser vi ce
Z hang X i a oga ng，X u G ang
(Chi na Thr ee G or ge s U ni ver s i t y，Y i c hang H u be i443000)
A bs t r ac t：A n ecol ogi cal op er at i on sc hedul e m od e l w as est abl i shed f or t he st u dy of r es er voi r ecol og i cal di spa t ch i ng deci si on
su pp or t sy st e m i n Y al on g R i ver．T h e ar chi t ec t ur e，f unct i on s and f eat ur es of t he deci si on—suppor t sy st e m w e r e al s o i nt r oduce d and t he sol ut i on and key t ec hnol og i es f or es t abl i s hi ng sy st e m w e r e di sc uss ed．A n adva nced，p r act i cal，r el i a bl e a nd us e r—
f r i endl y
di st r i but ed，scal abl e deci si on support sy st e m ba se d O i l Ri ch Int e m e t A ppl i cat i ons(R I A)and W eb Ser vi ce t e chn ol og y w as devel oped．
K e y W or ds：R I A；W eb Ser vi ce；ecol ogi cal ope r at i on s che dul g deci si on suppor t syst em；r eser voi r s j oi nt l y ope r at i on；Y al o ng R i ve r 中图分类号：X171．4文献标识码：A文章编号：0559—9342(2010)08-0009—03
雅砻江干流卡拉至江口河段长412km．天然落差930m，技术可开发容量1470万kW。

目前，已建、在建的有锦屏一级(360万kW)、锦屏二级(480万kW)、官地(240万kW)、二滩(330万kW)、桐子林(60万kW)等5级电站。

锦屏二级电站的建设将导致通过雅砻江猫猫滩至大水沟间形成长约l19km的减水河段。

电站建成后若不考虑生态下泄流量。

将对环境造成不利影响。

为此，制定了基于流域生态健康的锦屏梯级水电站调度计划。

目前，我国水库调度决策支持系统主要围绕防洪、发电、灌溉、供水、航运等综合利益进行，考虑库区和水库下游生态环境保护的研究成果还不多。

国内相继开发的一些水库生态调度决策支持系统软件，绝大多数是基于C，S计算机网络模式下的集成系统【l I。

随着互联网／局域网的迅速发展．需要解决：系统决策流程定义不清晰，系统功能单一；系统对I nt er net的支持能力不够．企业越来越多的业务在I nt ernet上进行。

而传统W eb页面与用户的交互性也不够强，系统响应性能不好，等问题。

为此，本文以雅砻江水库群生态调度决策系统的研制为背景，探讨了基于R I A(R i ch I nt e r net A ppl i ca t i ons)和W eb Ser vi ce的水库群生态调度决策支持系统的实现原则、设计方案、关键技术等。

1生态调度优化模型
1．1系统生态调度模型
实施水库群生态调度的前提是确定生态需水量，收稿E t期：201咖l埘
基金项目：国家环境保护部环境保护部环保公益性行业科研专项资助项目(2008467086)
作者简介：张小刚(1985一)，男，湖北宜昌人，硕士研究生，主要从事水工结构面研究．
W ar e r P ow e r V01．36N o．8日
‘i i j j矗d：：：：竺：：：：=：：
但不同的生态系统类型。

需水的生态学特征和机理差别很大闭。

国外自20世纪40年代起，相继研发了生态需水计算最小连续30d平均流量法、7Q l O法、T ennant法、R2C R O SS法、河道湿周法和I FI M法等I，叫。

针对我国生态需水量计算的复杂程度、涉及的深度不同。

国内学者提出了环境功能设定法、水质目标约束法和逐月最小生态径流计算法和逐月频率计算法等。

本系统以满足流域生态健康要求、增大发电收益为原则。

以流域生态健康和水资源利用为目标。

用生态压力函数模型将流域生态系统健康目标转化为河道生态年需水量和月流量过程约束条件，以流域生态流量过程线为水量分配控制手段，以多目标长时段生态调度为核心，构建流域水库生态调度模型。

目标函数
Ⅳr
E=m ax∑∑
i=I f=I 失原则。

根据这一模型建立效用函数
U(R)=E--芦C(7)式中，U(R)表示效用函数；E表示梯级发电量；C 表示流域生态损失；口表示决策者主观流域生态健康偏好。

设定在完全单纯追求发电量最大化而不考虑河道生态健康的调度方案中。

生态健康损失定义为基准1。

此时发电量也定义为基准l，以此为基准对其他比较方案的发电量和生态健康做均一化处理。

在此基础上，根据不同的流域生态健康偏好值计算出各比较方案的U(月)值，选择效用值最大方案作为兼顾发电收益和河道生态健康梯级调度方案。

根据以上决策原则和方法．系统功能划分为：生态流量过程计算、生态调度计算、生态调度决策。

各功能模块间根据流程关系耦合。

形成统一整体。

(A，Q‘I．峨。

．％)(1)2生态调度决策支持系统架构与关键技术
约束条件：
水量平衡约束
V“+l=y“+(qi。

一Q‘。

一Q‘。

—&。

)at V t∈T(2)水库蓄水量约n．，nt n≤y‘。

≤V“一V t E T(3)发电流量约束Q f．|响≤Q i。

≤Q i．。

V t E T(4)
生态下泄流量约束仉，。

血≤Q“。

V t∈T(5)
电站出力约束
Ⅳi矗。

≤(A f Q“H i。

≤M—V t∈T(6)式中，E为梯级电站年发电量；A。

为第i个电站综合出力系数；Q。

为第i个电站在t时段发电流量；Q‘。

为第f个电站在t时段河道生态下泄流量，对于引水式电站，河道生态流量p，‘。

不从发电机组通过，此项不为0，从发电流量中扣除；H i。

为第i个电站在t时段平均发电净水头；r为年内计算总时段(计算时段为月，扛12)；M为第t时段小时数；V o+l 为第i个电站第t时段末水库蓄水量；V“为第i个电站第t时段初水库蓄水量；qn为第i个电站第t时段平均入库流量：Sa为第i个电站在t时段弃水流量；V。

山为第i个电站第t时段应保证的水库最小蓄水量；V“为第￡个电站第t时段水库蓄水量；V“。

为第i个电站第t时段允许的水库最大蓄水量，仉面为第i个电站第t时段应保证的最小下泄流量；仇。

为第i个电站第t时段允许的最大下泄流量；Q,u嘶为第i个电站第t时段应保证的最小河道生态流量；M血为第i个电站允许的最小出力；M。

为第i个电站的最大出力限制。

1．2水库群生态调度决策方法和流程
根效用理论嘲，在兼顾发电收益和河道生态健康进行案决策时遵循最大发电收益一最小生态损呵W at er Pow er V01．36N o．82．1系统架构
本系统架构采用层次化模型构建。

包含逻辑和功能两个分层：①逻辑层，将系统中表示逻辑、业务逻辑、控制逻辑分离为三个层次，表示为视图一模型一控制器(M V C)结构，视图负责处理用户界面和信息的输入、输出，模型负责企业数据和业务规则，控制器接受用户的输入并调用模型和视图去完成用户的需求；②功能层，将系统按功能划分为系统层、平台层和应用层，系统层和平台层为应用层提供支持。

应用层直接面向应用用户。

本系统以系统逻辑划分角度设计，其M V C结构能满足系统的可扩展性、易用性要求(见图1)。

控制器联接视图与模型，系统基本处理流程是用户提交请求到流程控制程序．控制器将请求作为关键字查询并返回配置信息．该配置信息中定义了该请求对应的业务逻辑类和处理函数等信息，控制器根据这些信息调用相应的业务对象．处理用户的具体业务需求。

最后控制器根据配置信息定义的路径调用正确的视图页面来显示业务处理结果。

视图
厂蕊n
崾!到乍态、厂，生态、厂系统
调度i f算／＼调度决算／／＼管理贞面
模犁
控制器
叫生态流量曰，t态调度目乍态调度目系统
d计算组什日训算纽件曰决策绀什曰管理组件
圈1决策支持系统架构
要：：!要：竺兰竺!：：三：兰：：：!：：!兰!!：!竺兰兰竺竺竺，土竺!兰：三兰!三：互i互i：i；；‘a
2．2系统关键技术
2．2．1R I A技术
本系统客户端程序使用R I A技术开发同。

与传统的A SP编程技术相比。

PI A可以解决传统W eb开发无法满足复杂应用需求的问题。

采用R IA进行客户端操作界面具有如下优点：代码编写简便，可视化编程效率更高．可直接使用现有的应用程序模型，增强用户体验等。

本文研究的雅砻江水库群生态调度决策支持系统采用的是基于Fl ex平台的R l A技术，客户端选用F l ex B ui l der3．0作为开发平台。

2-2．2W eb Se r vi c e技术
W eb Ser vi ce是一种建立在超文本传输协议(H，I Tr P)基础上，以简单对象访问协议／可扩展协议(SO A P／X M L)作为通信协议，可以跨越Int er net进行远程调用的机制阎。

W e b S e r vi c e体系结构基于三种角色(服务提供者、服务代理者和服务受用者)之间的交互。

他们的工作机制是：在典型情况下，服务提供者提供可通过网络访问的软件模块。

定义W eb Ser vi ce的服务描叙。

并把它发布给服务请求者或服务代理者。

服务受用者使用查找操作从本地或服务代理者处搜索服务描述。

然后使用服务描述与服务提供者进行绑定，并调用相应的W eb Ser vi ce实现，同它交互。

生态调度决策支持系统采用W eb S e r vi ce和客户端以基于消息的互操作完成了分布式计算。

可以在任何平台上用任何模型和任何语言开发．并被组织成一个完整的分布式计算机系统。

这种互操作方式打破了平台、计算模型和编程语言的约束性。

服务端创建并发布能对外提供功能或者服务的组件；客户端可以通过预定义的接口和参数调用W eb Servi ce 服务：W eb Ser vi ce服务器端接收请求。

执行该过程并反馈结果。

同时，本系统通过利用X M L技术提供W eb Se r vi ce集成系统的各功能模块。

3系统实例
3．1系统开发环境及集成方式
系统控制器采用V i s ual St udi o．N E T开发。

数据库采用M S SQ L Ser ver2005。

界面开发采用Fl ex bui l der3实现。

浏览器选用I E8。

考虑未来不同流域水库群调度业务方式和工作流程可能发生的变化。

将系统定位为基于Fl ex B ui l de r＼V i s ua l St udi o．N ET和W eb Ser vi ce技术的多层分布式应用系统，设计采用．N ET框架建立系统，同时利用X M L技术提供W e b Ser vi ce集成系统内部各功能模块。

3．2系统应用
本文探讨的生态调度决策、采用的计算机软件技术在稚砻江水库群生态调度决策支持系统中得到了充分体现，该系统在2009年投入运行。

在该项目中。

实现了生态调度优化方案计算、生态调度决策支持计算、用户管理、生态数据管理、生态水文模拟等。

4结语
R I A和W eb Servi ce等系统开发技术的迅猛发展，为水库群生态调度决策支持系统提供了高效、可靠、科学的技术支持。

本文探讨的已经成功应用了这些技术的雅砻江水电站群生态调度决策支持系统，为水电企业在水电站建设运行和管理期间进行。

生态调度决策提供了得证。

虽然系统采用了较为先进的系统编程技术。

但在诸如R I A的运行效率、系统体系的安全性、w eb Ser vi ce事务处理的可靠性等方面需加以关注。

今后，如何更大限度地降低这些因素对实际应用的影响。

进一步提高系统的整体运行效率、系统安全性和可靠性等。

还需要进行更多的分析和研究。

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(责任编辑陈萍)
W a t er Pow er V01．36N o．8田。