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準低、工程質(zhì)量差、淤積嚴重，有效庫容萎縮，處于帶病運行狀態(tài)，另一方面不少水庫已達到或超過設計服役年限，老化嚴重，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和重點，中小型水庫的安全度汛已成為當前全國防汛工作的一個薄弱環(huán)節(jié)，大部分水庫缺少必要的水雨情測報及大壩安全監(jiān)測等設施，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，輕則造成財產(chǎn)損失，重則造成重大人員傷亡或毀滅性災害，在這種情況下，水庫大壩安全自動監(jiān)測系統(tǒng)建設，實現(xiàn)水位、雨量、大壩的滲壓、滲流、應變等實時監(jiān)測和預警就是非常必要的，可以實時動態(tài)的掌握水庫運行信息并進行預警，如果水庫的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)生異常，水利部門的有關人員可以及時掌握情況并采取措施進行應急處理。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監(jiān)測系統(tǒng)設施建設總體目標，在智慧水利總體架構的 基礎上，構建雨水情測報和大壩安全監(jiān)測設施建設項目的總體架構。總體架構包括感 知層、網(wǎng)絡及基礎設施層、數(shù)據(jù)資源層、應用支撐層、應用層、展示層六個層次，縱向形成網(wǎng)絡安全、運維保障兩個體系，最終形成六橫二縱的智慧水庫管家架構體系， 其中網(wǎng)絡及基礎設施層、數(shù)據(jù)資源層、應用支撐層、展示層，以及網(wǎng)絡安全、運維保障兩個體系與智慧水利一致，在此基礎上，建設雨水情測報和大壩安全監(jiān)測設施的感知層和應用層，主要實現(xiàn)水庫實時水雨情及工情信息的采集、網(wǎng)絡傳輸、數(shù)據(jù)存儲、 應用管理、防汛預警、動態(tài)監(jiān)測等功能。

感知層：通過構建全方位的立體感知網(wǎng)，實現(xiàn)對水庫各類信息及時、全面、準確、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)絡及基礎設施層：依托水利云，為雨水情測報和大壩安全監(jiān)測設施提供網(wǎng)絡、傳輸與基礎設施服務。

數(shù)據(jù)資源層：基于水利數(shù)據(jù)中心，構建水利工程建設與運行管理數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對各類數(shù)據(jù)的規(guī)范化存儲與管理，為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐，滿足當前及遠期水利工 程數(shù)據(jù)管理需求。

應用支撐層：綜合運用智慧水利應用支持層資源，包括基礎應用支撐、智慧使能 支撐、服務資源管理三部分，采用基于面向服務總線的 SOA 和具有服務網(wǎng)格化特征 的微服務相結合的雙引擎框架。

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

展現(xiàn)層：通過統(tǒng)一身份認證、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)一認證及漫游。

網(wǎng)絡安全體系：在全面分析和評估本項目各要素的價值、 風險、脆弱性及所面 臨的威脅基礎之上，遵照根據(jù)《中華人民共和國 網(wǎng)絡安全法》、《網(wǎng)絡安全等級保 護條例》、《水利網(wǎng)絡安全頂層設計》、《水利網(wǎng)絡安全任務細化實化方案》的要求， 結合水庫信息化實際，構建網(wǎng)絡安全體系，保障系統(tǒng)安全、運行穩(wěn)定可靠。

保障體系：明確工作領導機構，落實省、市、縣三級工作分工和協(xié)調(diào)機制，建立 并完善平臺建設與運維機制，加大雨水情測報和大壩安全監(jiān)測設施技能培訓，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)務優(yōu)化再造標準、數(shù)據(jù)共享標準、技 術應用標準、系統(tǒng)集成標準等水利行業(yè)標準規(guī)范體系。加強標準規(guī)范的實施評估，及 時組織修訂完善，推動標準全面貫徹落實。

三、系統(tǒng)主要功能

數(shù)據(jù)實時監(jiān)測：實現(xiàn)在線監(jiān)測的地圖顯示、查看，包括監(jiān)測設備的快速查詢顯示、監(jiān)測數(shù)據(jù)展示、報警情況顯示及監(jiān)測數(shù)據(jù)曲線圖的實時展示，通過系統(tǒng)主界面的顯示功能，可以查看設備的位置、運行狀態(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、壩體位移的實時監(jiān)測。

及時報警：通過布設在壩體內(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、氣象等相關數(shù)據(jù)。傳輸?shù)较嚓P軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)對整個壩體的全方位實時監(jiān)測。等數(shù)據(jù)超過告警上限時系統(tǒng)自動根據(jù)該預警數(shù)據(jù)發(fā)布不同級別的報警信息。可設置多級報警，支持彈出軟件窗口報警、郵件報警、短信報警及聲光報警等功能多種方式傳達至相關領導和責任人。

視頻遠程監(jiān)控：包括對上下游水區(qū)、壩上、壩下和閘房內(nèi)部的實時視頻監(jiān)控，用戶可以從監(jiān)控終端中實時的看到現(xiàn)場的視頻圖像，同時還可以通過軟件控制現(xiàn)場攝像機鏡頭以及云臺，根據(jù)需要調(diào)整光圈大小、焦距遠近、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，確保水庫大壩運行安全。

 數(shù)據(jù)分析預判：對大壩浸潤線、庫水位、實時雨量、大壩滲流量及壩體位移歷史數(shù)據(jù)等相關數(shù)據(jù)進行綜合比較分析，推算出各類壩體運行數(shù)據(jù)的時間和空間的相關性，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)學模型相結合，把科學計算的結果通過三維情景表現(xiàn)和動態(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（包括自報式、查詢式、兼容式等），最大限度降低功耗。

四、系統(tǒng)主要特點

█可實現(xiàn)水庫大壩滲壓、滲流、應變、水位、溫度，水庫周圍降雨量等數(shù)據(jù)的自動采集、發(fā)送、實時傳輸?？蓪崟r遠程監(jiān)測大壩的各測試參數(shù)，可根據(jù)需要設定采集頻率、測點數(shù)據(jù)，對原始數(shù)據(jù)可進行各種計算。

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

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

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

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

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

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

█實現(xiàn)對系統(tǒng)信息打印的功能，支持對圖形、報表、曲線、報警信息、各種統(tǒng)計計算結果等的打印。五、系統(tǒng)意義

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