黃 艷

(鐵嶺市南城子水庫管理局，遼寧 鐵嶺 112304)

大型水庫監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用研究

黃 艷

(鐵嶺市南城子水庫管理局，遼寧 鐵嶺 112304)

文章主要闡述了利用現(xiàn)代自動化技術(shù)搭建完善的水庫監(jiān)控系統(tǒng)，通過前端監(jiān)測監(jiān)控終端和后端監(jiān)控中心與管理平臺軟件系統(tǒng)兩大模塊，實現(xiàn)對水庫庫區(qū)進(jìn)行全天候、多方位監(jiān)控以及突發(fā)事件的預(yù)警與應(yīng)急，有效地解決了水庫特別是大型水庫監(jiān)控難、管理難的問題，為管理人員提供工作參考和技術(shù)支撐。

水庫監(jiān)控；自動化；監(jiān)控平臺；突發(fā)事件預(yù)警

1 建設(shè)內(nèi)容

大型水庫監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端監(jiān)測監(jiān)控終端和后端監(jiān)控中心與管理平臺軟件系統(tǒng)兩大模塊組成，結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D如圖1所示。所有前端基站的遠(yuǎn)程控制以及前端基站的監(jiān)控圖像、報警信息、管理信息、GIS信息、輸出展示等均經(jīng)由無線傳輸網(wǎng)絡(luò)在監(jiān)控中心處理完成[1]。監(jiān)控中心與管理平臺軟件系統(tǒng)是整個智能監(jiān)控的核心部分，通過既定算法完成數(shù)據(jù)處理，最終發(fā)布預(yù)警和應(yīng)急指揮指令。

圖1 水庫大型監(jiān)控系統(tǒng)

2 監(jiān)測監(jiān)控終端

前端智能監(jiān)測基站主要由以下幾個部分組成：①系統(tǒng)設(shè)備；②供電系統(tǒng)；③防盜系統(tǒng)；④防雷接地系統(tǒng)；⑤傳輸系統(tǒng)。各個系統(tǒng)相互協(xié)作，保證前端監(jiān)控終端的準(zhǔn)確性和可靠性。

2.1 系統(tǒng)設(shè)備

前端監(jiān)測監(jiān)控終端主要依靠前端智能監(jiān)測基站完成信息收集工作，由紅外熱像儀數(shù)字機、高清裝置、高精度云臺、ARM處理器、基站控制板、道儀防雷器等設(shè)備構(gòu)成，實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)前端監(jiān)測圖像采集、紅外熱成像智能識別并自動報警和可疑熱源自動數(shù)據(jù)采集等功能。

2.2 供電系統(tǒng)

對于基站周邊有市電或者要求利用市電時，由于基站設(shè)備大部分為直流電源設(shè)備，電壓的不穩(wěn)定容易造成基站設(shè)備損壞，需利用穩(wěn)壓電源設(shè)備保護(hù)基站設(shè)備的用電安全。對于沒有農(nóng)市電或者電路敷設(shè)困難的特殊場景，建議采用太陽能發(fā)電系統(tǒng)，根據(jù)前端所有設(shè)備的供電要求配置太陽能發(fā)電系統(tǒng)。

2.3 防盜系統(tǒng)

由于系統(tǒng)前端基站基本上處于人工監(jiān)視范圍之外，防盜設(shè)計顯的尤為重要，常見的防盜方式可以分為三種，可以結(jié)合基站所處現(xiàn)場情況、環(huán)境條件、防范級別、成本費用等方面選用合理的防盜方式。

(1)GPS設(shè)備定位防盜。這種防盜方式成本高，防盜效果好[2]。能夠24 h檢測設(shè)備所在位置。當(dāng)設(shè)備非法移動后，改變其原有的經(jīng)緯度GPS防盜系統(tǒng)將通過短信或互聯(lián)網(wǎng)終端發(fā)送警報信息，并實時傳輸其所在位置，續(xù)航時間達(dá)數(shù)小時，利于設(shè)備追蹤。

(2)隱蔽監(jiān)控防盜。這種防盜方式是在前端基站隱蔽處安裝攝像頭實時監(jiān)控基站的運行情況和周邊環(huán)境，是利用率最高的防盜方式。

(3)異形防盜螺絲防盜。將前端基站用異形落實安裝固定，利用“逆向鎖定”方式防盜。此防盜方式實施方便，成本低。

2.4 防雷接地系統(tǒng)

前端基站多處于野外露天，且相對位置比較高，所以防雷措施是基站安全的重要一環(huán)，主要包括基站立桿防雷、電源防雷以及信號防雷。防雷設(shè)備包括避雷針、避雷帶、引下線、接地極以及內(nèi)部設(shè)備防雷器等[3]。

2.5 傳輸系統(tǒng)

根據(jù)前端基站與監(jiān)控中心的距離以及所需帶寬選擇不同的天線和5.8 G無線網(wǎng)橋，分別如表1和表2所示。

表1 天線選擇類型表

表2 5.8 G無線網(wǎng)橋類型表

3 監(jiān)控中心與管理平臺軟件系統(tǒng)

后端監(jiān)控中心由聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控管理軟件、系統(tǒng)管理平臺、控制平臺、支撐軟件的硬件服務(wù)器、監(jiān)控管理PC機、報警相關(guān)的軟硬件、顯示系統(tǒng)及相關(guān)控制器、控制臺，以及綜合布線等構(gòu)成。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)工作人員日常對前端的遠(yuǎn)程集中監(jiān)測，并通過數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)對庫區(qū)監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析、定位、自動報警、指揮調(diào)度等功能。

水庫管理平臺既是數(shù)據(jù)接收平臺，又是業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運行平臺，此外，還是與外界信息交換平臺。系統(tǒng)界面如圖2所示，主要功能模塊有GIS顯示模塊、在線實時監(jiān)控模塊、基站信息管理模塊、事故預(yù)警模塊、歷史記錄管理模塊、日志管理模塊、系統(tǒng)用戶管理模塊、監(jiān)控系統(tǒng)移動端模塊。

圖2 水庫監(jiān)控系統(tǒng)平臺界面

3.1 GIS顯示模塊

以水庫管理區(qū)域為底圖，顯示前端各基站的地理位置、監(jiān)控范圍、運行情況等信息，通過鼠標(biāo)點擊可以查詢每個基站的詳細(xì)信息。

3.2 在線實時監(jiān)控模塊

在前端基站列表中，可以選擇顯示各類基站的實時信息。其中，通過調(diào)整基站監(jiān)控的方式、角度以及變焦設(shè)置，可以獲取到基站防盜隱蔽攝像頭的監(jiān)控圖像。

3.3 基站信息管理模塊

主要負(fù)責(zé)對前端基站信息以及安裝場地信息進(jìn)行管理。

3.4 事故預(yù)警模塊

通過前端基站設(shè)備包括高清攝像機、熱成像攝像機，可以捕獲非法闖入水庫管理區(qū)的人員、車輛、船只、火源熱點等影像，并實現(xiàn)定位追蹤(如圖3所示)，再以系統(tǒng)彈出窗口、GIS地圖圖標(biāo)爆閃和短信息等形式通知一級管理員。在一級管理員最終確認(rèn)的情況下，方可下放權(quán)限，系統(tǒng)自動以上述方式通知相關(guān)責(zé)任人。

3.5 歷史記錄管理模塊

主要負(fù)責(zé)對各前端基站的監(jiān)控數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和存儲，同時可以按照前端基站的編號、時間段等條件查詢歷史影像信息。

3.6 日志管理模塊

主要包括對系統(tǒng)信息管理日志、前端基站管理信息日志、預(yù)警報警信息日志、參數(shù)設(shè)置日志的存儲與管理[4]。

3.7 系統(tǒng)用戶管理模塊

各部門、各級別管理人員可以通過網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)進(jìn)行訪問，登陸后對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢管理。其中，系統(tǒng)一級管理員可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求對其他級別管理員分配訪問和管理權(quán)限[5]。

圖3 四種事故預(yù)警情景

3.8 監(jiān)控系統(tǒng)移動端模塊

通過智能手機APP應(yīng)用，用戶可以根據(jù)等級權(quán)限隨時訪問系統(tǒng)平臺數(shù)據(jù)并實時監(jiān)控圖像。同時，一旦系統(tǒng)平臺事故預(yù)警模塊被觸發(fā)，移動端模塊將發(fā)出警報，及時提示用戶注意。在用戶許可的情況下，可以將手機所在位置實時傳輸?shù)较到y(tǒng)平臺，并在GIS顯示模塊中顯示，為應(yīng)急處置提供方便。

4 結(jié) 語

大型水庫監(jiān)控系統(tǒng)以相關(guān)監(jiān)控硬件設(shè)備為終端，以無線傳輸為紐帶，以軟件平臺為載體，通過整合實時監(jiān)控數(shù)據(jù)這一性能，打破了人工巡庫費時費力的傳統(tǒng)模式，滿足了水庫管理部門對庫區(qū)全天侯監(jiān)控的要求。自動監(jiān)控及自動報警功能也解決了突發(fā)應(yīng)急事件發(fā)現(xiàn)難、取證難的問題。與此同時，監(jiān)控系統(tǒng)可以作為一個監(jiān)控節(jié)點，經(jīng)局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)將實時監(jiān)控數(shù)據(jù)同步至省、市、縣區(qū)公安或其他監(jiān)管部門，能夠有效地針對突發(fā)事件做到“第一時間發(fā)現(xiàn)，第一時間解決”，從而保障水庫正常運行以及國有資產(chǎn)的安全。

[1] 戴波, 陳波. 基于混沌的大壩監(jiān)測序列小波 RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型[J]. 水利水電技術(shù), 2016, 47(2): 80-85.

[2] 梁朝博, 劉潤華, 張德勇. 基于Attiny13的投影儀防盜器設(shè)計[J]. 電子設(shè)計工程, 2009, 17(6): 47-48.

[3] 楊靜. 淺談無線通信防雷接地[J]. 中國新通信, 2012, 14(7): 59-61.

[4] 趙小敏, 侯強, 陳慶章. 系統(tǒng)日志的安全管理方案與分析處理策略[J]. 計算機工程與科學(xué), 2003,25(3)：44-47.

[5] 張洪偉. 峽山水庫方家屯泵站集中監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實施[J]. 南方農(nóng)機, 2016, 47(7): 61-62.

Research on application of large reservoir monitoring system

HUANG Yan

(TielingChengnanziReservoirAuthority,Tieling112304,China)

This paper mainly discussed the use of modern automation technology to build a thorough reservoir monitoring system. The system consisted two modules, front-end monitoring terminal and back-end monitoring center and management platform software system. In this way, the reservoir area was monitored for all-weather and multi-direction, and emergency warning and response was realized. The problems of difficulties in monitoring and management were solved effectively, especially for large reservoir. The work reference and technical support can be both provided for management staff.Key words:

reservoir monitoring; automation; monitoring platform; emergency warning

TP227；TV62

A

2096-0506(2017)11-0044-05

黃 艷(1970-)，女，遼寧鐵嶺人，工程師，主要從事水文與水資源研究工作。E-mail:876458981@qq.com。