韓桂芳，丁天沛，金小雨（.浙江雨川教育咨詢有限公司，浙江 杭州 0000；.天臺縣桐柏電力工程管理局，浙江 天臺 5600；.浙江水利水電學院水利系，浙江 杭州 0000）

智慧水庫云監(jiān)管平臺的設計與應用

韓桂芳1，丁天沛2，金小雨3
（1.浙江雨川教育咨詢有限公司，浙江 杭州 310000；2.天臺縣桐柏電力工程管理局，浙江 天臺 325600；3.浙江水利水電學院水利系，浙江 杭州 310000）

針對水庫大壩的自動化水平不高、水庫的安全運行傳統、庫區(qū)管理安全等級低等情況，結合云技術、物聯網技術、移動互聯網技術和大數據技術等，設計開發(fā)智慧水庫云監(jiān)管平臺，在黃龍水庫的實際應用表明，提高了水庫的智慧化、標準化管理和運行水平。

智慧水庫；云監(jiān)管；大壩自動化；安全標準化

1　建設背景

水庫大壩的安全運行是事關人民生命財產安全的重大事項，也是縣域經濟發(fā)展的重要保障。加強庫區(qū)管理提高安全等級是水庫水源地水質安全、大壩安全、庫區(qū)防火、偷釣禁游、防汛抗洪的需要。我國歷來對水庫、水源地水質及大壩的安全管理和監(jiān)控十分的重視，在《中華人民共和國水法》、《中華人民共和國防汛法》、《安全生產法》等法律中都寫有相關的條文，此外針對水庫、水源地及大壩的安全管理條例和政策法規(guī)有：《水庫大壩安全管理條例》、《水庫防汛搶險應急預案編制大綱》、《小型水庫安全管理辦法》、《水庫大壩安全管理應急預案編制導則》、《飲用水水源保護條例》等。

但隨著近年來人類活動因素的影響，水庫安全和水源地水質受到了極大的沖擊，相應的為水庫管理帶來陡然增加的壓力。根據《浙江省環(huán)境保護“十二五”規(guī)劃實施情況中期評估報告》，浙江省2013年有13個縣級以上水源地水質超標，全省15％的水源地存在水質不達標現象。水源地水質不達標的原因眾多，其中人為的水體污染行為是一項重要因素，而管理不到位又是導致這一行為發(fā)生的重要原因。

為消除上述人為因素造成的水體污染、水質下降、安全壓力增加等影響，水庫運行管理需改變“重建輕管”的傳統思路，根據“三分建設、七分管理”的新要求，采取切實有效的方法、手段提高水庫工程的安全管理水平，從而保障水庫持續(xù)安全運行并發(fā)揮工程效益。這與中央《關于加快水利改革發(fā)展的決定》（2011年）和浙江省委《關于加快水利工程改革發(fā)展的實施意見》（2011年）的文件要求一致，同時這也符合浙江省當前正在實施“五水共治”的發(fā)展戰(zhàn)略。

在此背景下，本項目運用物聯網、云計算、大數據等最新技術建設一個智慧水庫云監(jiān)管平臺，為水庫管理部門提供管理技術支撐，從而更安全、科學、高效的開展水庫日常運行管理。

實施本項目具有如下意義：

（1）實時監(jiān)控庫區(qū)，提高庫區(qū)安全等級。通過遠程視頻監(jiān)控，可以提高水庫安全防衛(wèi)水平，可查看岸上的物體（如人、獸）是否進入危險區(qū)（如閘門口、大堤上），以及是否存在偷釣、游泳等違反水庫安全管理的行為，或是否有可疑的情況（如有人想要破壞水庫）。還可查看水面上是否有漂浮物（如白色垃圾）、漂流物（如泄漏的原油）的情況。

（2）通過最新技術隨時掌握庫區(qū)水位情況。通過移動互聯網和物聯網技術實施庫區(qū)水庫的實時監(jiān)測和報警管理，一旦庫區(qū)水位超過警戒值實現智能報警功能，通知相關的人員。

（3）集中查詢水庫相關的數據，為防汛決策提供依據。通過平臺可以實現水庫水位、雨情及臺風路徑實時查詢（省廳臺風發(fā)布數據），便于自如應對汛期帶來的影響，做到心中有數據，指揮有分寸。

（4）通過手機實現遠程無線喇叭喊話，等于水庫有一個24 h在場的保安。通過手機或管理房話筒設備遠程調用庫區(qū)設置的喇叭進行重復播放，警示非法作業(yè)、險情等。

（5）實現安全生產標準化管理。通過安全巡查管理、OA辦公自動化管理等管理系統功能，大大提高水庫內部安全運行管理水平和管理規(guī)范性，與水利系統目前主推安全生產標準化一致。

2　水庫水源地智慧安全管理需求

本項目利用物聯網、云計算、大數據等最新技術打造一個智慧水庫云監(jiān)管平臺，通過平臺為水庫現有管理業(yè)務提供技術支撐，提升智慧化管理水平，實現水庫水源地的安全運行管理和水質安全監(jiān)控。

2.1智慧水庫功能需求

（1）全庫區(qū)實時視頻監(jiān)控。建設一個圍繞水庫全庫區(qū)的視頻監(jiān)控系統，并且需要在最優(yōu)性價比范圍內提供最高質量最佳維護性的視頻監(jiān)控方案，監(jiān)控視頻能夠在手機端、水庫管理房及管理局內部實現視頻實時監(jiān)控，視頻在高質量狀態(tài)下需實現1個月的連續(xù)存儲。

（2）水庫安全巡查管理。通過全水庫設置必要的巡檢點，要求每次巡檢必須人到巡檢點，并且可以記錄下巡檢情況，對于異常的巡檢記錄可以通過拍照方式上傳到云端，同時相關負責人可以及時接收到巡檢異常情況，以便及時排除險情，保障水庫安全運行。

（3）水庫遠程語音喇叭喊話管理。在遠程視頻發(fā)現有人存在破壞或損害水庫運行安全行為時，通過語音或手機語音實現遠程的語言喊話功能，實現嚇阻，提高管理人員的管理效率和及時程度，并且在一定程度上避免了面對面的沖突，保護了管理人員的人身安全。

（4）水位實時監(jiān)測與智能報警管理。在手機端、電腦端都能實現實時的水庫水位查詢，并且可以設置警戒水位，一旦超過警戒水位則將報警信息發(fā)送到相關人員的手機上（可以以短信或微信方式）。

（5）臺風路徑、水雨情實時查詢管理。整理省水文數據，實現臺風路徑和水雨情的實時手機查詢。

（6）水庫大壩運行狀態(tài)實時監(jiān)測管理。通過傳感器實現水庫大壩相關運行參數的查詢和智能分析，可以在手機上查詢水庫位移、沉降等信息。

（7）OA辦公自動化系統?？梢酝ㄟ^手機端方便的實現內部管理，包括采購審批、請假審批、日志上報、出差申請、用車申請等功能。

（8）水庫大壩運行日志管理?？梢詫崿F水庫大壩的運行日志管理，實時上報云端，在手機上可查詢相關的日志信息。

2.2水庫監(jiān)控設置點

水庫監(jiān)控包括了黃龍水庫和原水管理處兩部分的視頻監(jiān)控。

3　總體設計方案

3.1系統設計原則

系統總體設計原則：技術設計上要保證智慧水庫云監(jiān)管平臺的規(guī)范、穩(wěn)定、安全、可靠，功能設計上要保障一定的靈活性、擴展性、維護性等要求，支持系統能夠根據水電管理的發(fā)展而升級，避免大量、重復的軟件開發(fā)。具體原則包括：

（1）用戶參與原則

行業(yè)用戶身處一線，了解行業(yè)管理業(yè)務，掌握如何管理，知道需要什么樣的系統平臺，因此，系統需要考慮用戶參與原則，具體由高層領導對總體方案進行決策指導，核心骨干用戶對系統設計方案進行指導。

（2）可拓展性原則

系統要充分考慮今后平臺業(yè)務的發(fā)展，系統設計要具有高度的靈活性和可擴展性，以便于在今后業(yè)務情況發(fā)展、變化時，可以根據應用需求的改變而方便地擴充和調整系統功能，滿足新的應用需求。

（3）易維護性原則

系統設計應該便于安裝、升級和維護，盡可能減少因系統維護問題對平臺的管理服務產生影響。

（4）易使用性原則

系統的用戶接口界面設計應符合用戶已有的操作習慣，系統操作應易學易用。

（5）安全性原則

系統安全性和保密性對于計算機軟件系統是至關重要的，系統中的任何數據丟失、數據錯誤以及數據泄露都有可能對公司和相應的業(yè)務客戶帶來巨大的經濟損失，所以在方案設計中要充分考慮系統的安全和保密因素，保證系統數據不會被非法修改、竊取、破壞。

（6）穩(wěn)定性原則

本系統設計要具有高穩(wěn)定性，系統在正常的訪問使用過程中能夠穩(wěn)定、可靠地進行業(yè)務數據處理。

3.2技術架構方案

本項目的技術架構方案完全采取智慧信息系統設計4層解決方案，從底層硬件感知到上層用戶界面包括了：智能感知層、智能互聯層、智能計算層和協同服務層，技術架構圖如圖1所示。

圖1　系統4層架構設計示意圖

整個技術架構設計方案采用了物聯網典型4層架構模型，感知、互聯、智能、應用，其中感知層是智慧水庫的重要物聯網設施，可以實現巡查、視頻監(jiān)控、大壩狀態(tài)數據的全面獲知，互聯層可以對接現有的各種通信網絡，智能計算層建有GIS、數據、安全、圖形等各種數據模型和算法，平臺具有較高的先進性和功能可擴展性。

3.3智慧水庫云監(jiān)管平臺功能設計

如圖2所示，智慧水庫云監(jiān)管平臺共分為9大系統模塊。這些功能涵蓋了安全管理、安全監(jiān)測、內部管理、智能報警、氣象信息5個領域，通過這些功能協助水庫管理實現全范圍智能化提升。

圖2　智慧水庫云監(jiān)管平臺功能結構圖

4　結束語

通過黃龍水庫的設計應用可知，該技術具有先進性，水庫的運行管理水平將會大大提高。新技術在水利工程中的應用提高了安全標準化管理水平和運行可靠性。

TV737

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1672-5387（2016）05-0073-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.05.026

2016-04-03

韓桂芳（1972-），女，講師，研究方向：水利水電工程。