羅逸銘 ，李連國 ，張李蓀 ，黃蘭波 ，李喻鑫

（1.中鐵水利水電規(guī)劃設(shè)計集團有限公司，江西 南昌，330029；2.江西武大揚帆科技有限公司，江西 南昌，330029）

0 引言

小型水利工程是我國水利工程體系中的重要組成部分，在防洪、灌溉、供水、發(fā)電和養(yǎng)殖等方面發(fā)揮了巨大的作用。但是，全球極端氣候的變化、工程的老齡化、運行管理體系的缺失等因素對國內(nèi)外小型水利工程的運行管理均提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：2020年江西省極端異常的氣候引起暴雨等水文極值的改變，從而導(dǎo)致水利工程持續(xù)在不利工況下運行，加速了工程設(shè)施的老化和損毀[1]；吳雙[2]對美國大壩的統(tǒng)計分析表明，近10年美國潰壩事故中有60%為小型水庫；蔣金平等[3]的研究也表明，我國1954～2006年間潰壩事故中96.4%為小型水庫；運行管理體系的缺失，甚至是無人管理的狀態(tài)導(dǎo)致小型水利工程出現(xiàn)危險，“小型壩 高風(fēng)險”成為學(xué)者們的共識[2-4]。

針對小型水利工程運行管理中出現(xiàn)的問題，2014年1月水利部印發(fā)了《水利部關(guān)于水利深化改革的指導(dǎo)意見》，明確要求水利工程運行管理機制改革要加大攻堅力度，加快改革步伐。江西省也下發(fā)了《江西省人民政府辦公廳關(guān)于全面推行水利工程標(biāo)準(zhǔn)化管理的意見》；但是江西省小型水利工程點多面廣、基礎(chǔ)薄弱，一些工程特別是小型水利工程管理責(zé)任主體不明確、管護力量不到位、管理粗放不規(guī)范等問題依然存在。因此，根據(jù)小型水利工程運行管理的特點，通過建立相應(yīng)的運行管理平臺，從而促進小型水利工程管理的專業(yè)化、集約化、現(xiàn)代化和社會化顯得尤為重要。本文對江西省小型水利工程運行管理平臺的建設(shè)進行分析，以期為其他地區(qū)的小型水利工程管理提供參考。

1 江西省小型水利工程現(xiàn)狀及存在的問題

江西是水利大省，統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明[5]，江西省注冊登記的水庫10 672座，數(shù)量僅次于湖南，位居全國第二。其中，大中型水庫數(shù)量占比2.7%，小（1）型水庫數(shù)量占比13.8%，?。?）型水庫數(shù)量占比83.5%。

江西省自2017年正式啟動水利工程標(biāo)準(zhǔn)化管理工作以來，取得了一系列成效，但仍存在問題，特別是小型水庫和小型堤防等水利工程的基礎(chǔ)條件差，管理不規(guī)范，以至于標(biāo)準(zhǔn)化管理水平不高[6]。

（1）管理力量薄弱。不同于大中型水利工程有專門的管理機構(gòu)，小型水利工程大多數(shù)由鄉(xiāng)鎮(zhèn)水管站負(fù)責(zé)管理，專業(yè)技術(shù)人員缺乏，管理人員缺乏水利專業(yè)基礎(chǔ)知識和相關(guān)技能，導(dǎo)致工程自身的管理養(yǎng)護缺失[7]。

（2）管理手段落后。目前，大多數(shù)小型水利工程日常管理基本都是依靠人工，沒有充分利用新技術(shù)、新設(shè)備、新方法實施管護，管理手段落后，管理效率不高。在信息技術(shù)高速發(fā)展的環(huán)境下，難以滿足社會經(jīng)濟發(fā)展的需求。

2 江西省小型水利工程運行管理平臺建設(shè)

2.1 運行管理平臺服務(wù)模式

江西省小型水利工程運行管理平臺是以單一水利工程為主體，以不同行政區(qū)域小型水利工程統(tǒng)一運行管理為特征的工程綜合運行管理服務(wù)模式。根據(jù)江西省水利工程特點，開發(fā)出“工程運行管理平臺”WEB端及移動端“智慧水利平臺”APP，通過政府購買服務(wù)的新管理模式[6]，為小型水利工程的運行管理提供全方位服務(wù)，同時協(xié)助水利工程主管部門，提供工程監(jiān)測監(jiān)控、智能巡檢、維修養(yǎng)護等服務(wù)，保障水利工程綜合效益的安全、持續(xù)和穩(wěn)定發(fā)揮。相比于傳統(tǒng)的管理模式，工程運行管理平臺具有較為明顯的優(yōu)勢。有以下特點：

（1）提升資源集約化能力，提高資源應(yīng)用的綜合效益。平臺將水利工程日常運行管理過程中拍照、攝像、文件上傳及設(shè)備采集等手段采集的工程現(xiàn)場信息及數(shù)據(jù)資料和需要采集的工程信息、維養(yǎng)記錄、監(jiān)測監(jiān)控等信息進行統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)和運維，全面消除了信息孤島，實現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用聯(lián)動。

（2）提升工程安全運行能力。通過平臺建設(shè)，加強了對小型水利工程的安全監(jiān)測，除可以實現(xiàn)工程檔案管理、工程日常巡查和維養(yǎng)記錄等基礎(chǔ)管理功能，還可以實現(xiàn)水雨情實時監(jiān)測，水位預(yù)警，工程隱患巡查、上報及隱患處置進度記錄，搶險救災(zāi)應(yīng)急預(yù)案發(fā)布等應(yīng)急管理功能，從而增強對突發(fā)性災(zāi)害和潛在危害的快速反應(yīng)能力，降低經(jīng)濟損失。

（3）提升資源管理服務(wù)水平。通過平臺的建設(shè)，使用大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)打造大數(shù)據(jù)分析展示平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)展示、分析、挖掘、預(yù)測和調(diào)度。

針對江西省小型水利工程點多面廣、管理力量薄弱、管理手段落后等特點，通過運行管理平臺服務(wù)模式可有效收集和共享小型水利工程的數(shù)據(jù)資料、歷史事件及現(xiàn)場巡查維養(yǎng)情況等信息。結(jié)合工程現(xiàn)場巡查情況及監(jiān)測設(shè)備監(jiān)控情況可對水利工程進行實時監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題后可通過運行管理平臺及時上報。運行管理平臺服務(wù)模式使小型水利工程的運行管理更便捷，且使小型水利工程的運行管理效率得到了極大的提升，有效解決了小型水利工程管理力量薄弱、管理手段落后等問題。

2.2 運行管理平臺體系架構(gòu)

小型水利工程運行管理的基礎(chǔ)工作是日常的巡查和維修養(yǎng)護；但是江西的小型水利工程往往位于人煙稀少的地區(qū)，交通不便，使得這項工作成為管理過程中的難點。工程運行管理平臺通過為某一轄區(qū)內(nèi)所有小型水利工程進行統(tǒng)一打包管理的服務(wù)方式，協(xié)助當(dāng)?shù)厮懿块T在以下幾個方面對小型水利工程進行更為有效的管理：

（1）落實一套標(biāo)準(zhǔn)體系。2017年8月江西省水利工程標(biāo)準(zhǔn)化管理創(chuàng)建工作開始后[6]，省水利廳出臺了水庫、堤防、水閘等水利工程的標(biāo)準(zhǔn)體系，如《江西省水利工程標(biāo)準(zhǔn)化管理標(biāo)識標(biāo)牌設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)》《江西省水利工程標(biāo)準(zhǔn)化管理考核評價標(biāo)準(zhǔn)》等，平臺按照標(biāo)準(zhǔn)化創(chuàng)建要求，以工程為單位，根據(jù)系列標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)容，進行工程依標(biāo)管理流程配置，同時，根據(jù)責(zé)任主體對應(yīng)的工程配置和基本信息配置標(biāo)準(zhǔn)，對用戶、崗位和權(quán)限進行獨立配置，確保每一座水利工程都能按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進行管理。

（2）建立一套管理體系。運行管理平臺桌面端開發(fā)基于編制完成的工程管理手冊、管理制度，以工程日常管理業(yè)務(wù)和運行管理業(yè)務(wù)為核心，將工程基礎(chǔ)、組織機構(gòu)、維修養(yǎng)護、工程管理、工程檢查、調(diào)度運行、安全監(jiān)測、應(yīng)急管理各項工作管理數(shù)據(jù)、崗位職責(zé)、管理流程、管理結(jié)果等內(nèi)容進行數(shù)字化、信息化管理。系統(tǒng)提供綜合地圖、工程基礎(chǔ)、設(shè)備資產(chǎn)管理、調(diào)度運行、檢查巡查、監(jiān)測監(jiān)控、維修養(yǎng)護、應(yīng)急管理、達(dá)標(biāo)考核、組織機構(gòu)、綜合首頁、管理配置等功能，并開發(fā)配套的移動應(yīng)用APP，系統(tǒng)平臺如圖1所示。主管部門根據(jù)各工程的特點配備安全巡查員，巡查員通過移動端APP完成工程巡查及數(shù)據(jù)上報。同時，專業(yè)化物業(yè)公司定期對工程進行巡查，并將巡查記錄存檔于平臺，工程主管部門可以第一時間了解工程是否有隆起、塌陷、滲漏等險情，做到第一時間發(fā)現(xiàn)并處理；且為了提高安全巡查員的積極性，物業(yè)公司自費對利用該運行管理平臺巡查水庫、堤防頻次前三位的安全員進行獎勵，該做法已在萬年縣等地實施，有效地調(diào)動了安全巡查員的積極性，使得小型水利工程運行管理的觸手真正延伸到了每一座工程。

圖1 運行管理平臺web端首頁

2.3 運行管理平臺功能模塊

（1）物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。平臺利用物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備，構(gòu)建小型水利工程監(jiān)測感知網(wǎng)絡(luò)，通過信息傳感裝置接收并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至數(shù)據(jù)庫，在后端對接收到的數(shù)據(jù)進行處理及分析，經(jīng)過分析處理后的信息發(fā)布至平臺展示，若出現(xiàn)異常信息則會上報至相關(guān)負(fù)責(zé)人。目前平臺利用物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的功能模塊有水雨情監(jiān)測、大壩安全監(jiān)測、流量監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、氣溫監(jiān)測、無人機智能巡檢數(shù)據(jù)等；通過集成netty框架，建立統(tǒng)一接收平臺，為數(shù)據(jù)分析與業(yè)務(wù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，做到數(shù)據(jù)“可知”?；贐IM+GIS技術(shù)，對水利工程實時運行動態(tài)進行展示，直觀反映工程的運行狀態(tài)，做到數(shù)據(jù)“可視”。

（2）大數(shù)據(jù)和人工智能的應(yīng)用。平臺利用大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，建立小型水利工程管理決策指揮中心，實時掌握工程運行狀態(tài)，通過感知技術(shù)對小型水利工程進行數(shù)據(jù)采集，采用實時數(shù)據(jù)及離線數(shù)據(jù)處理技術(shù)對掌握的大量數(shù)據(jù)信息進行專業(yè)化處理，處理后的數(shù)據(jù)形成的結(jié)果在平臺展示，并可用于預(yù)警分析。物聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用機制如圖2所示。目前，平臺利用大數(shù)據(jù)和人工智能構(gòu)建的功能模塊有引入圖像識別功能，實現(xiàn)視頻讀取電子水尺水位、維修養(yǎng)護前后圖像對比、漂浮物入侵檢測等功能；融合運用物聯(lián)網(wǎng)感知數(shù)據(jù)、現(xiàn)場巡查數(shù)據(jù)，結(jié)合專業(yè)預(yù)測分析模型、專家系統(tǒng)，依據(jù)事件發(fā)生發(fā)展的規(guī)律，對事件發(fā)展的趨勢、影響范圍、進一步可能引發(fā)的衍生事件等進行綜合分析，做到工程管理應(yīng)急事件“可預(yù)測”。新技術(shù)的應(yīng)用大大降低了人工作業(yè)量，有力地保證了工程安全，做到工程運行管理狀態(tài)“可控”，為工程的綜合效益最大化提供了技術(shù)支撐。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用機制圖

3 結(jié)語

江西省小型水利工程運行管理平臺充分應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)，構(gòu)建了機制、體制、人才、資金等全方位的保障體系，通過信息化管理手段解決了小型水利工程量多面廣、管理難度大、管理人員缺乏、資金難落實、信息反饋不及時等眾多管理難題，做到了小型水利工程無人值守管理，有力地推動了水利科技創(chuàng)新，同時也探索出了一條政府購買服務(wù)的小型水利工程管理模式，推進了小型水利工程的社會化和專業(yè)化管理。

小型水利工程運行管理平臺的建設(shè)和應(yīng)用，滿足了當(dāng)前的管理需求，同時為將來的管理升級打下了基礎(chǔ)。針對每座小型水利工程的具體情況，制定更加完善的、專業(yè)的水文預(yù)報預(yù)測體系、應(yīng)急預(yù)案和防汛調(diào)度體系等非工程措施，從而進一步提高了工程的管理水平和綜合效益，將成為今后的研發(fā)方向。