智慧水务综合信息管理平台的智慧化应用

智慧水务综合信息管理平台的智慧化应用

张晨

宁夏智慧水联网研究院,宁夏 银川  750000

摘要：水库目前信息化建设滞后，有必要进行水库信息化智慧水务系统建设。在系统分析水库信息化建设现状及存在问题的基础上，提出了智慧水务系统的建设任务和总体建设架构，并重点阐述了各子系统的具体实施方案。项目的实施可打造出先进的水库数字化信息平台，并为我国水库的现代化、标准化、智能化管理积累现实经验。

关键词：智慧水务系统；建设架构

１水库信息化现状及问题

某水库已建立地理信息化平台，主要汇集内容有大坝安全监测信息系统、水雨情信息系统、视频监控信息系统、ＯＡ日常办公系统、水库供水信息采集系统、水库电站信息系统、闸门监控系统、洪水预报系统、地图监控系统等，但以上系统相互独立，未能有效集成且功能单一，仅限于信息数据的采集、存储及简单整编，无法对数据进行深入挖掘、分析和处理。水库目前没有三防值班系统，仍采用传统人工方式进行值班，工作效率和管理水平偏低。库区的巡查主要通过人工巡检方式进行，巡查人员数量有限，其巡查工作无法得到有效监管。水库尚无水质监测设备，水库水质主要依靠人工每月取样监测，且入库支流上游受东部华侨城开发建设影响，水质污染日益严重。因此需对入库水质、水量开展实时在线监测，为防控污水入库提供决策依据。

２智慧水务综合信息管理平台的智慧化应用架构

２．１建设思路

水库信息化智慧水务系统建设主要依托物联网技术、网络通信技术、视频图像多媒体技术、信息自动采集技术、数据库管理技术、信息集成技术及计算机软件技术等，按照国家水文数据建设标准、防汛抗旱指挥系统数据建设标准，整合水库及附近周边区域所有水利信息化资源，有效实现水库的水务信息和三防信息的日常管理、科学分析、综合评价和统一调度。

智慧水务建设体系主要包括视频监控、资料管理、大坝实时安全分析评价、三防值班、日常办公、闸阀自动化控制、水源水质在线监测、移动巡检、移动终端管理等应用及水库综合信息化平台的搭建和开发；同时包括基础信息传输网络和系统运行环境两项基础设施建设。通过实施上述建设，可提高水库信息化、规范化管理及服务水平。

２．２建设架构

水库智慧水务系统将遵循相关标准和规范，并在安全体系的保护下，以数据中心和网络通信环境的相关建设内容为支撑，通过自动采集、人工录入、数据交换所得到的数据存入水务相关数据库作为数据层；利用ＧＩＳ软件、数据库软件等作为基础平台，通过开发水库综合信息管理平台、决策支持系统、移动应用系统等，对管理人员和其他相关人员提供数据查询、系统服务等。

3智慧水务系统应用实施方案

3.1建设覆盖全库的光纤通信网络

由于水库仅在办公区和大坝周边接入了光纤，环库周边及库尾、入水口处等均无网络覆盖。为实现整个库区的安全监控，必须建设覆盖全库的光纤通信网络和电源供应，从而保证数据的有效传输。光纤通信网络建设包括光纤网络和设备电源供应。根据水库地形特点，拟建光纤沿库区敷设，并采用２４芯单模室外埋地铠装电缆，外加保护管的直埋方式，全长共１１ｋｍ。光纤每隔３００ｍ设置一个检修井，以便日常维护。电源则考虑在水库５个坝的闸室取电。

3.2建设水库自动监测气象站

自动监测气象站的建设可为水库防洪调度、水资源优化配置等模型提供实时水文气象参数。根据水库应用系统的建模要求，水库气象站的测定参数包括大气温度、大气湿度、风向、风速、降雨量、蒸发量、地表温度、土壤浅层湿度（５ｍ）、土壤中层湿度（１０ｍ）、太阳辐射（日照）、大气压强、露点等。观测场拟选定在３＃坝～２＃坝方向的方形空地上，其东西方向长１６ｍ，南北方向长２０ｍ。

3.3建设大坝位移自动监测系统

水库大坝的位移观测频次及人工录入方式无法达到信息化建设要求。通过对大坝位移实施自动化观测，可实现位移观测数据的连续性、动态性，从而为大坝安全评价提供数据支撑。根据现状水库大坝位移监测点的布置，１＃～４＃坝设置了６个坝体表面变形观测点，以及２４个坝体变形观测墩。本次建设拟将上述坝体变形观测点进行升级，实现大坝位移的自动观测和数据的快速传输、存储、整编等。

3.4建设开发三防值班系统

为了加强水库的日常值班管理及水库的应急反应能力，解决当前水库日常监测管理和人员管理方面的弊端，亟须建立一套高效的三防值班管理系统。该系统主要是对水库的日常工作及值班情况进行现代化管理，其主要功能为预警信息接收、值班考勤、值班通知、信息反馈、领导管控、流程监督、值班电子化日志、预警、信息发布、值班人员通讯录及预案管理等。

3.5建设大坝安全分析评价系统

目前水库大坝安全监测系统的信息相互独立，没有利用这些数据进行大坝的安全分析评价。因此，实时掌握大坝的安全状况，及时采取有效应对措施显得尤为重要。大坝安全分析评价系统是基于自动采集及人工观测的原始数据，以及历次地质勘探资料，通过构建分析评价方法及完整的数学、力学模型，依据工程等级、设计标准及相关技术规范，对大坝进行实时安全性分析评价，以得出可信度高的大坝安全等级，从而全面反映大坝的运行实况。

3.6建立库区移动巡检系统

通过建立移动巡检系统，可保证巡检流程规范化和资料完备。巡检点布设于库区周边，并在该位置安装可联网的无线定位标签。巡检人员手持移动终端开展巡检工作，并通过ＧＰＳ进行路线定位。当人员到达某一巡检点后，移动终端自动发现并搜索到附近的无线巡检定位点，通过算法计算得到终端所在的位置坐标并实时定位。此时移动终端自动从服务器读取该巡检点所需的各类报表，并自动显示于终端，以供巡检人员操作填写。填写好的数据自动上传至服务器，从而实现巡检过程的自动化和智能化。

3.7开发水库信息化平台和决策支持系统软件

将水库目前已建成的各系统全部集成，共享数据，统一发布。管理人员可通过一站式服务，访问所有的信息化系统，真正实现所有系统无缝连接。水库综合信息平台包括实时信息的采集、接收与处理，数据的整编、入库和存储，以及信息的分析、应用与决策。

3.8建设指挥调度中心

通过建立水库统一的三防和水务指挥调度中心，使指挥人员在一个界面了解所有信息，不仅可与上级进行防汛会商，还能根据现场情况及时提出预案和决策方案，从而保证整个指挥系统具有联动性、高效性、完整性。指挥调度中心由监控中心和数据中心两大部分组成。结合水库现状，将水库中控室作为整个信息平台的监控中心，三楼机房作为系统的数据中心，并在中控室增加一套ＤＬＰ大屏幕发布系统，将建成的所有系统信息统一发布在大屏上，供视频防汛会商和综合调度指挥使用。

4结语

水库信息化发展缓慢，无法满足新时期“数字水务”的建设要求。为打造更加智能高效的水库管理系统，亟须开展智慧水务系统建设。本文在分析水库信息化现状问题的基础上，提出了智慧水务系统的总体建设架构，并基于建设任务，详细阐述了智慧水务系统的实施方案。实践表明，通过采用现代化的科技手段，可打造出先进的水库数字化信息平台，切实保障水库安全防汛和科学运行。

参考文献

［１］费琳．陕西三门峡库区智慧水务系统建设构想与经济效益分析［Ｊ］．陕西水利，２０２１（５）：２５２－２５３，２５８．

［２］李卓凌，黄炳彬，刘畅，等．北京市密云水库流域智慧水生态管理系统建设构想［Ｊ］．北京水务，２０２１（Ｚ２）：４７－５０．

［３］李震，宛如意．智慧水务背景下的水质在线监测系统［Ｊ］．电子测试，２０１８（９）：９７－９９．