水庫信息化智慧水務系統建設實施方案

導語：水庫信息化智慧水務系統建設實施方案一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：三洲田水庫目前信息化建設滯后，有必要進行水庫信息化智慧水務系統建設。在系統分析三洲田水庫信息化建設現狀及存在問題的基礎上，提出了智慧水務系統的建設任務和總體建設架構，并重點闡述了各子系統的具體實施方案。項目的實施可打造出先進的水庫數字化信息平臺，并為我國水庫的現代化、標準化、智能化管理積累現實經驗。

關鍵詞：三洲田水庫；智慧水務系統；建設架構；實施方案

１水庫信息化現狀及問題

１．１監控點及網絡覆蓋范圍有限

三洲田水庫現有模擬監控點共６０多個，主要分布在山下老管理處、電站、山上辦公區及大壩周圍，遠未達到對整個水資源保護區無死角監控的要求；且建設前期僅對１＃～５＃壩敷設了１２芯光纖，未能對其他重點區域實現有效網絡覆蓋。

１．２應用系統無法有效集成

水庫已建立三洲田地理信息化平臺，主要匯集內容有大壩安全監測信息系統、水雨情信息系統、視頻監控信息系統、ＯＡ日常辦公系統、水庫供水信息采集系統、水庫電站信息系統、閘門監控系統、洪水預報系統、地圖監控系統等，但以上系統相互獨立，未能有效集成且功能單一，僅限于信息數據的采集、存儲及簡單整編，無法對數據進行深入挖掘、分析和處理。

１．３水政執法巡檢效率偏低

水庫目前沒有三防值班系統，仍采用傳統人工方式進行值班，工作效率和管理水平偏低。庫區的巡查主要通過人工巡檢方式進行，巡查人員數量有限，其巡查工作無法得到有效監管。１．４水質監測及水資源保護能力待提升三洲田水庫尚無水質監測設備，水庫水質主要依靠人工每月取樣監測，且入庫支流上游受東部華僑城開發建設影響，水質污染日益嚴重。因此需對入庫水質、水量開展實時在線監測，為防控污水入庫提供決策依據。

２智慧水務系統建設架構

２．１建設思路

三洲田水庫信息化智慧水務系統建設主要依托物聯網技術、網絡通信技術、視頻圖像多媒體技術、信息自動采集技術、數據庫管理技術、信息集成技術及計算機軟件技術等［１］，按照國家水文數據建設標準、防汛抗旱指揮系統數據建設標準，整合水庫及附近周邊區域所有水利信息化資源，有效實現三洲田水庫的水務信息和三防信息的日常管理、科學分析、綜合評價和統一調度。智慧水務建設體系主要包括視頻監控、資料管理、大壩實時安全分析評價、三防值班、日常辦公、閘閥自動化控制、水源水質在線監測、移動巡檢、移動終端管理等應用及水庫綜合信息化平臺的搭建和開發；同時包括基礎信息傳輸網絡和系統運行環境兩項基礎設施建設。通過實施上述建設，可提高三洲田水庫信息化、規范化管理及服務水平。

２．２建設架構

三洲田水庫智慧水務系統將遵循相關標準和規范，并在安全體系的保護下，以數據中心和網絡通信環境的相關建設內容為支撐，通過自動采集、人工錄入、數據交換所得到的數據存入水務相關數據庫作為數據層；利用ＧＩＳ軟件、數據庫軟件等作為基礎平臺，通過開發水庫綜合信息管理平臺、決策支持系統、移動應用系統等，對管理人員和其他相關人員提供數據查詢、系統服務等［２］。建設總體架構如圖１，系統劃分情況如圖２。圖１智慧水務系統總體架構

３智慧水務系統實施方案

基于上述建設任務和架構，三洲田水庫智慧水務系統實施方案主要內容如下。

３．１建設覆蓋全庫的光纖通信網絡

由于三洲田水庫僅在辦公區和大壩周邊接入了光纖，環庫周邊及庫尾、入水口處等均無網絡覆蓋。為實現整個庫區的安全監控，必須建設覆蓋全庫的光纖通信網絡和電源供應，從而保證數據的有效傳輸。光纖通信網絡建設包括光纖網絡和設備電源供應。根據三洲田水庫地形特點，擬建光纖沿庫區敷設，并采用２４芯單模室外埋地鎧裝電纜，外加保護管的直埋方式，全長共１１ｋｍ光纖每隔３００ｍ設置一個檢修井，以便日常維護。電源則考慮在三洲田水庫５個壩的閘室取電。

３．２建設水質水量在線監測系統

三洲田水庫在入水口（共６處）分別建立一套水質在線監測系統（分布如圖３），通過監測常規水質參數和氨氮、總磷等代表性參數，將采集、分析后的數據傳輸至水質預警預報系統進行輔助決策，以保證庫區水質安全。同時，可在有條件的地方建設量水堰，并加裝流量監測設備，通過與水質在線監測系統相結合，得知受污染水體的入庫水量，根據水量大小來判斷水體受污染程度［３］。

３．３建設覆蓋全庫的安防監控系統

光纖網絡通信建成后，可在庫區重要節點安裝視頻監控攝像頭，采用室外防水帶紅外可旋轉云臺高清攝像機和紅外熱成像監控攝像機，實現全庫區無死角監控。全庫共計安裝攝像機３９個（分布點位如圖４）。在布置環庫視頻監控系統基礎上，同步對三洲田電站、三洲田管理處、三洲田一期、宿舍等子系統（共２１臺球機、３臺槍機、１６臺云臺和９個半球等）全部升級為紅外高清攝像機。同時，在庫區外圍網安裝一套周界報警系統，該系統可以２４ｈ不間斷防范外界非法入侵，避免水庫圍網遭到暴力破壞。

３．４建設三洲田水庫自動監測氣象站

自動監測氣象站的建設可為水庫防洪調度、水資源優化配置等模型提供實時水文氣象參數。根據水庫應用系統的建模要求，水庫氣象站的測定參數包括大氣溫度、大氣濕度、風向、風速、降雨量、蒸發量、地表溫度、土壤淺層濕度（５ｍ）、土壤中層濕度（１０ｍ）、太陽輻射（日照）、大氣壓強、露點等。觀測場擬選定在３＃壩～２＃壩方向的方形空地上，其東西方向長１６ｍ，南北方向長２０ｍ。

３．５建設大壩位移自動監測系統

三洲田水庫大壩的位移觀測頻次及人工錄入方式無法達到信息化建設要求。通過對大壩位移實施自動化觀測，可實現位移觀測數據的連續性、動態性，從而為大壩安全評價提供數據支撐［４］。根據現狀水庫大壩位移監測點的布置，１＃～４＃壩設置了６個壩體表面變形觀測點，以及２４個壩體變形觀測墩。本次建設擬將上述壩體變形觀測點進行升級，實現大壩位移的自動觀測和數據的快速傳輸、存儲、整編等。

３．６建設開發三防值班系統

為了加強三洲田水庫的日常值班管理及水庫的應急反應能力，解決當前三洲田水庫日常監測管理和人員管理方面的弊端，亟須建立一套高效的三防值班管理系統。該系統主要是對水庫的日常工作及值班情況進行現代化管理，其主要功能為預警信息接收、值班考勤、值班通知、信息反饋、領導管控、流程監督、值班電子化日志、預警、信息發布、值班人員通訊錄及預案管理等。

３．７建設大壩安全分析評價系統

目前三洲田水庫大壩安全監測系統的信息相互獨立，沒有利用這些數據進行大壩的安全分析評價。因此，實時掌握大壩的安全狀況，及時采取有效應對措施顯得尤為重要。大壩安全分析評價系統是基于自動采集及人工觀測的原始數據，以及歷次地質勘探資料，通過構建分析評價方法及完整的數學、力學模型，依據工程等級、設計標準及相關技術規范，對大壩進行實時安全性分析評價，以得出可信度高的大壩安全等級，從而全面反映大壩的運行實況。

３．８建立庫區移動巡檢系統

通過建立移動巡檢系統，可保證巡檢流程規范化和資料完備。巡檢點布設于庫區周邊，并在該位置安裝可聯網的無線定位標簽。巡檢人員手持移動終端開展巡檢工作，并通過ＧＰＳ進行路線定位。當人員到達某一巡檢點后，移動終端自動發現并搜索到附近的無線巡檢定位點，通過算法計算得到終端所在的位置坐標并實時定位。此時移動終端自動從服務器讀取該巡檢點所需的各類報表，并自動顯示于終端，以供巡檢人員操作填寫。填寫好的數據自動上傳至服務器，從而實現巡檢過程的自動化和智能化。

３．９開發水庫信息化平臺和決策支持系統軟件

將三洲田水庫目前已建成的各系統全部集成，共享數據，統一發布。管理人員可通過一站式服務，訪問所有的信息化系統，真正實現所有系統無縫連接。水庫綜合信息平臺包括實時信息的采集、接收與處理，數據的整編、入庫和存儲，以及信息的分析、應用與決策。

３．１０建設指揮調度中心

通過建立水庫統一的三防和水務指揮調度中心，使指揮人員在一個界面了解所有信息，不僅可與上級進行防汛會商，還能根據現場情況及時提出預案和決策方案，從而保證整個指揮系統具有聯動性、高效性、完整性。指揮調度中心由監控中心和數據中心兩大部分組成。結合水庫現狀，將三洲田水庫中控室作為整個信息平臺的監控中心，三樓機房作為系統的數據中心，并在中控室增加一套ＤＬＰ大屏幕發布系統，將建成的所有系統信息統一發布在大屏上，供視頻防汛會商和綜合調度指揮使用。

４結語

三洲田水庫信息化發展緩慢，無法滿足新時期“數字水務”的建設要求。為打造更加智能高效的水庫管理系統，亟須開展智慧水務系統建設。本文在分析水庫信息化現狀問題的基礎上，提出了智慧水務系統的總體建設架構，并基于建設任務，詳細闡述了智慧水務系統的實施方案。實踐表明，通過采用現代化的科技手段，可打造出先進的水庫數字化信息平臺，切實保障水庫安全防汛和科學運行。

參考文獻：

［１］費琳．陜西三門峽庫區智慧水務系統建設構想與經濟效益分析［Ｊ］．陜西水利，２０２１（５）：２５２－２５３，２５８．

［２］李卓凌，黃炳彬，劉暢，等．北京市密云水庫流域智慧水生態管理系統建設構想［Ｊ］．北京水務，２０２１（Ｚ２）：４７－５０．

［３］李震，宛如意．智慧水務背景下的水質在線監測系統［Ｊ］．電子測試，２０１８（９）：９７－９９．

［４］黃躍文，牛廣利，李端有，等．大壩安全監測智能感知與智慧管理技術研究及應用［Ｊ］．長江科學院院報，２０２１，３８（１０）：１８０－１８５，１９８．·２７１·

作者：曹彬彬 單位：深圳市龍崗河坪山河流域管理中心