一、方案背景

我國現(xiàn)有各類水庫84926，其中大型水庫415座，中型水庫2618座，小型水庫81893座。大多數(shù)中小型水庫建于六、七十年代，屬“三邊工程”，一方面大部分水庫防洪標(biāo)準(zhǔn)低、工程質(zhì)量差、淤積嚴(yán)重，有效庫容萎縮，處于帶病運(yùn)行狀態(tài)，另一方面不少水庫已達(dá)到或超過設(shè)計(jì)服役年限，老化嚴(yán)重，水庫工程潛在的安全隱患突出。

水庫安全度汛一直是我國防汛抗洪的難點(diǎn)和重點(diǎn)，中小型水庫的安全度汛已成為當(dāng)前全國防汛工作的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，大部分水庫缺少必要的水雨情測報(bào)及大壩安全監(jiān)測等設(shè)施，檢查手段落后，隱患很大。一旦發(fā)生局部暴雨洪水，極易引發(fā)潰壩事件，輕則造成財(cái)產(chǎn)損失，重則造成重大人員傷亡或毀滅性災(zāi)害，在這種情況下，水庫大壩安全自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)水位、雨量、大壩的滲壓、滲流、應(yīng)變等實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警就是非常必要的，可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的掌握水庫運(yùn)行信息并進(jìn)行預(yù)警，如果水庫的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)生異常，水利部門的有關(guān)人員可以及時(shí)掌握情況并采取措施進(jìn)行應(yīng)急處理。所以在此，我們主要分析、提出中小型水庫大壩安全監(jiān)測的解決方案。

二、系統(tǒng)組成

中小型水庫大壩安全智能自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)施建設(shè)總體目標(biāo)，在智慧水利總體架構(gòu)的 基礎(chǔ)上，構(gòu)建雨水情測報(bào)和大壩安全監(jiān)測設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目的總體架構(gòu)?？傮w架構(gòu)包括感 知層、網(wǎng)絡(luò)及基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)資源層、應(yīng)用支撐層、應(yīng)用層、展示層六個(gè)層次，縱向形成網(wǎng)絡(luò)安全、運(yùn)維保障兩個(gè)體系，最終形成六橫二縱的智慧水庫管家架構(gòu)體系， 其中網(wǎng)絡(luò)及基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)資源層、應(yīng)用支撐層、展示層，以及網(wǎng)絡(luò)安全、運(yùn)維保障兩個(gè)體系與智慧水利一致，在此基礎(chǔ)上，建設(shè)雨水情測報(bào)和大壩安全監(jiān)測設(shè)施的感知層和應(yīng)用層，主要實(shí)現(xiàn)水庫實(shí)時(shí)水雨情及工情信息的采集、網(wǎng)絡(luò)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、 應(yīng)用管理、防汛預(yù)警、動(dòng)態(tài)監(jiān)測等功能。

感知層：通過構(gòu)建全方位的立體感知網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對水庫各類信息及時(shí)、全面、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的監(jiān)測、監(jiān)視和監(jiān)控，主要包括水庫雨情、水情、視頻、滲流、變形等信息。

網(wǎng)絡(luò)及基礎(chǔ)設(shè)施層：依托水利云，為雨水情測報(bào)和大壩安全監(jiān)測設(shè)施提供網(wǎng)絡(luò)、傳輸與基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。

數(shù)據(jù)資源層：基于水利數(shù)據(jù)中心，構(gòu)建水利工程建設(shè)與運(yùn)行管理數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對各類數(shù)據(jù)的規(guī)范化存儲(chǔ)與管理，為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐，滿足當(dāng)前及遠(yuǎn)期水利工 程數(shù)據(jù)管理需求。

應(yīng)用支撐層：綜合運(yùn)用智慧水利應(yīng)用支持層資源，包括基礎(chǔ)應(yīng)用支撐、智慧使能 支撐、服務(wù)資源管理三部分，采用基于面向服務(wù)總線的 SOA 和具有服務(wù)網(wǎng)格化特征 的微服務(wù)相結(jié)合的雙引擎框架。

應(yīng)用層：在全面梳理雨水情測報(bào)和大壩安全監(jiān)測設(shè)施業(yè)務(wù)基礎(chǔ)上，以水庫全鏈條業(yè)務(wù)為核心，打造全省小型水庫安全運(yùn)行智慧監(jiān)控云平臺(tái)。采用“統(tǒng)一部署，多級應(yīng)用” 的建設(shè)模式，創(chuàng)建以省、市、縣多級行政區(qū)域水庫聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一運(yùn)維為特征的水庫綜合管 理服務(wù)模式，為水庫的運(yùn)行維護(hù)提供全方位解決方案。融合感知、巡檢、維養(yǎng)、防洪、 安防、運(yùn)維、政務(wù)等各項(xiàng)業(yè)務(wù)于一體，提供系統(tǒng)的、完整的、管家式服務(wù)。

展現(xiàn)層：通過統(tǒng)一身份認(rèn)證、統(tǒng)一門戶以及綜合信息展現(xiàn)，使政 府用戶、企業(yè) 用戶以及公眾用戶可以全網(wǎng)統(tǒng)一認(rèn)證及漫游。

網(wǎng)絡(luò)安全體系：在全面分析和評估本項(xiàng)目各要素的價(jià)值、 風(fēng)險(xiǎn)、脆弱性及所面 臨的威脅基礎(chǔ)之上，遵照根據(jù)《中華人民共和國 網(wǎng)絡(luò)安全法》、《網(wǎng)絡(luò)安全等級保 護(hù)條例》、《水利網(wǎng)絡(luò)安全頂層設(shè)計(jì)》、《水利網(wǎng)絡(luò)安全任務(wù)細(xì)化實(shí)化方案》的要求， 結(jié)合水庫信息化實(shí)際，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)安全體系，保障系統(tǒng)安全、運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

保障體系：明確工作領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)，落實(shí)省、市、縣三級工作分工和協(xié)調(diào)機(jī)制，建立 并完善平臺(tái)建設(shè)與運(yùn)維機(jī)制，加大雨水情測報(bào)和大壩安全監(jiān)測設(shè)施技能培訓(xùn)，提高各 級水行政主管部門人員數(shù)字化素養(yǎng)；制定水利業(yè)務(wù)優(yōu)化再造標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)共享標(biāo)準(zhǔn)、技 術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)等水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的實(shí)施評估，及 時(shí)組織修訂完善，推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)全面貫徹落實(shí)。

三、系統(tǒng)主要功能

數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測：實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測的地圖顯示、查看，包括監(jiān)測設(shè)備的快速查詢顯示、監(jiān)測數(shù)據(jù)展示、報(bào)警情況顯示及監(jiān)測數(shù)據(jù)曲線圖的實(shí)時(shí)展示，通過系統(tǒng)主界面的顯示功能，可以查看設(shè)備的位置、運(yùn)行狀態(tài)，掌握其水庫庫壩體浸潤線及壩體內(nèi)孔隙水壓力、庫內(nèi)水位、水庫出入入流量、降雨量、壩體位移的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

及時(shí)報(bào)警：通過布設(shè)在壩體內(nèi)部和表面的各種類型的傳感器，獲取大壩變形、滲流、沉降、位移、水文、氣象等相關(guān)數(shù)據(jù)。傳輸?shù)较嚓P(guān)軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)壩體的全方位實(shí)時(shí)監(jiān)測。等數(shù)據(jù)超過告警上限時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)該預(yù)警數(shù)據(jù)發(fā)布不同級別的報(bào)警信息?？稍O(shè)置多級報(bào)警，支持彈出軟件窗口報(bào)警、郵件報(bào)警、短信報(bào)警及聲光報(bào)警等功能多種方式傳達(dá)至相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和責(zé)任人。

視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控：包括對上下游水區(qū)、壩上、壩下和閘房內(nèi)部的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，用戶可以從監(jiān)控終端中實(shí)時(shí)的看到現(xiàn)場的視頻圖像，同時(shí)還可以通過軟件控制現(xiàn)場攝像機(jī)鏡頭以及云臺(tái)，根據(jù)需要調(diào)整光圈大小、焦距遠(yuǎn)近、變倍高低以及視頻角度等，滿足用戶對現(xiàn)場多方位視頻圖像的監(jiān)控需要，確保水庫大壩運(yùn)行安全。

 數(shù)據(jù)分析預(yù)判：對大壩浸潤線、庫水位、實(shí)時(shí)雨量、大壩滲流量及壩體位移歷史數(shù)據(jù)等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合比較分析，推算出各類壩體運(yùn)行數(shù)據(jù)的時(shí)間和空間的相關(guān)性，綜合判斷壩體健康狀況。

GIS模擬建模：在適用前提下將水庫大壩安全管理過程中的新思想、新方法融入到系統(tǒng)開發(fā)，做到數(shù)據(jù)和圖形相融合、GIS與數(shù)學(xué)模型相結(jié)合，把科學(xué)計(jì)算的結(jié)果通過三維情景表現(xiàn)和動(dòng)態(tài)的形式直觀表現(xiàn)。

操作便捷：具備LCD液晶顯示屏以及多功能輸入鍵盤，用于現(xiàn)場參數(shù)設(shè)置、人工置數(shù)、安裝調(diào)試、狀態(tài)顯示等功能，以及串口配置方式。 支持多種工作模式（包括自報(bào)式、查詢式、兼容式等），最大限度降低功耗。

四、系統(tǒng)主要特點(diǎn)

█可實(shí)現(xiàn)水庫大壩滲壓、滲流、應(yīng)變、水位、溫度，水庫周圍降雨量等數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、發(fā)送、實(shí)時(shí)傳輸?？蓪?shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測大壩的各測試參數(shù)，可根據(jù)需要設(shè)定采集頻率、測點(diǎn)數(shù)據(jù)，對原始數(shù)據(jù)可進(jìn)行各種計(jì)算。

█系統(tǒng)監(jiān)測設(shè)備采用低功耗設(shè)計(jì)，可采用太陽能結(jié)合電池供電形式，不受野外偏遠(yuǎn)山區(qū)等環(huán)境局限。

█具有高可靠性和耐惡劣環(huán)境能力，監(jiān)測設(shè)備和傳感器具有全防水的結(jié)構(gòu),，系統(tǒng)具有多級防雷擊及強(qiáng)電感應(yīng)荷載沖擊的能力。

█可對水庫大壩的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)評估，按水利專業(yè)要求進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)的計(jì)算、評估與處理，以適應(yīng)各種評測模型的需要。

█數(shù)據(jù)能夠以各種數(shù)據(jù)庫形式保存并可進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢，還可以直接生成EXCEL或其他形式報(bào)表。同時(shí)數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)保存到網(wǎng)頁報(bào)表中，提供網(wǎng)頁遠(yuǎn)程瀏覽各種數(shù)據(jù)。

█數(shù)據(jù)可以以各種圖形方式顯示，包括時(shí)間歷程曲線圖、X/Y坐標(biāo)圖、模擬圖、直方圖等形式。

█具有數(shù)據(jù)越限報(bào)警功能，現(xiàn)場即時(shí)上傳報(bào)警信息時(shí)，主機(jī)會(huì)出現(xiàn)明顯的報(bào)警畫面和報(bào)警信息，同時(shí)還可提供各種聲光報(bào)警等多媒體提示。

█實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)信息打印的功能，支持對圖形、報(bào)表、曲線、報(bào)警信息、各種統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果等的打印。五、系統(tǒng)意義

中小型水庫大壩安全自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)解決方案可以有效對小型水庫進(jìn)行全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測，實(shí)時(shí)掌握水庫水位、雨情、視頻監(jiān)控、水質(zhì)、數(shù)據(jù)、位移監(jiān)測情況，如有預(yù)警險(xiǎn)情，第一時(shí)間采取應(yīng)對措施，同時(shí)可以利用水庫大數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)對汛期水庫水位進(jìn)行預(yù)測，提前做好相關(guān)部署，對當(dāng)?shù)?/font>水庫水位監(jiān)測防洪減災(zāi)工作的有序進(jìn)行具有重大的意義。為相關(guān)部門提供決策依據(jù)，保障民眾生命財(cái)產(chǎn)安全。