信息化技術(shù)在錦繡川水庫(kù)的應(yīng)用

李 雙，馬 萍

（濟(jì)南市水利工程服務(wù)中心，山東 濟(jì)南250112）

錦繡川水庫(kù)位于濟(jì)南市南部山區(qū)，是濟(jì)南市的重要飲用水水源地之一，擔(dān)負(fù)著防汛抗旱、城市供水、農(nóng)業(yè)灌溉、生態(tài)用水等職能。錦繡川水庫(kù)服務(wù)處結(jié)合水庫(kù)當(dāng)前水利信息化現(xiàn)狀和實(shí)際需求，科學(xué)確定目標(biāo)任務(wù)，制定總體設(shè)計(jì)原則，分步推進(jìn)信息化技術(shù)在錦繡川水庫(kù)的開(kāi)展，為各項(xiàng)水利項(xiàng)目提供全面的信息化技術(shù)支撐。

1 設(shè)計(jì)原則

1）規(guī)范性。因各子系統(tǒng)由不同的施工單位參與投標(biāo)施工，為保證設(shè)備規(guī)范，投入使用后系統(tǒng)不相互沖突，在信息化建設(shè)各子模塊建設(shè)過(guò)程中應(yīng)依據(jù)國(guó)家所制定的統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)尚未制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的業(yè)務(wù)部分，可根據(jù)規(guī)定進(jìn)行適當(dāng)擴(kuò)充,但需和整體系統(tǒng)融合。

2）先進(jìn)性。系統(tǒng)應(yīng)具有前瞻性,針對(duì)信息化系統(tǒng)和各子模塊的具體需要,綜合利用遙測(cè)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其它先進(jìn)的技術(shù)與工具,來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和完善。

3）可靠性。在信息化系統(tǒng)建設(shè)中,通過(guò)各種技術(shù)手段、采取項(xiàng)目質(zhì)量控制,針對(duì)本項(xiàng)目設(shè)施設(shè)備建立起完備的質(zhì)量評(píng)價(jià)體系,確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理確保安全可靠、準(zhǔn)確無(wú)誤。

4）實(shí)用性。信息化建設(shè)應(yīng)做到項(xiàng)目整體結(jié)構(gòu)清晰，各子模塊和各項(xiàng)設(shè)備、技術(shù)應(yīng)配備必要的安裝和用戶(hù)手冊(cè)，說(shuō)明和使用文檔詳盡,遇到問(wèn)題方便查閱，確?？梢猿浞譂M(mǎn)足工作需要。

5）開(kāi)放性。軟件系統(tǒng)統(tǒng)一采用Windows操作平臺(tái)，增強(qiáng)系統(tǒng)移植性。本次信息化建設(shè)中，錦繡川水庫(kù)安裝了水庫(kù)安全管理平臺(tái)，同時(shí)接入了濟(jì)南市城鄉(xiāng)水務(wù)局的智慧水利系統(tǒng)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中均采用了開(kāi)放式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，方便子系統(tǒng)的添加與修改，并為系統(tǒng)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)預(yù)留了接口。

6）可擴(kuò)展性。確保本系統(tǒng)和其他水務(wù)系統(tǒng)兼容，方便系統(tǒng)功能擴(kuò)展。

7）安全性。根據(jù)信息化系統(tǒng)使用部門(mén)和人員的不同進(jìn)行分門(mén)別類(lèi)，并設(shè)置超級(jí)管理員、普通用戶(hù)等不同權(quán)限,防止對(duì)數(shù)據(jù)的誤操作。

8）可維護(hù)性。在系統(tǒng)內(nèi)充分考慮定期自檢和發(fā)生故障時(shí)的聯(lián)機(jī)診斷，各子系統(tǒng)均可以通過(guò)遠(yuǎn)端實(shí)施遙測(cè)維護(hù)，及時(shí)查找數(shù)據(jù)并方便快速解決出現(xiàn)的問(wèn)題。

2 系統(tǒng)建設(shè)情況

錦繡川水庫(kù)目前建有大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)三個(gè)子模塊，上述模塊全部整合于錦繡川水庫(kù)安全管理平臺(tái)，對(duì)水庫(kù)實(shí)施全方位、全時(shí)段信息化監(jiān)控。

2.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

錦繡川水庫(kù)現(xiàn)有的視頻監(jiān)控點(diǎn)，是結(jié)合水庫(kù)其他建設(shè)項(xiàng)目分三次完成實(shí)施的，因建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、監(jiān)控圖像分辨率較低、使用年限較長(zhǎng)等原因，設(shè)備狀態(tài)不穩(wěn)定，使用、管理及維護(hù)都比較繁瑣，不利于今后水庫(kù)安全管理工作的開(kāi)展。

根據(jù)水庫(kù)視頻監(jiān)控現(xiàn)狀情況，在水庫(kù)庫(kù)區(qū)新建24處視頻監(jiān)控點(diǎn)，在供水渠道重點(diǎn)部位15處視頻監(jiān)控點(diǎn)，視頻監(jiān)控中心設(shè)在錦繡川水庫(kù)服務(wù)處院內(nèi)，對(duì)庫(kù)區(qū)和供水渠道進(jìn)行24 h不間斷監(jiān)控和數(shù)字錄像。中心采用網(wǎng)絡(luò)管理NVR一體機(jī)，在實(shí)時(shí)錄像的同時(shí)，可以為管理人員及上級(jí)主管部門(mén)提供視頻服務(wù)。

1）庫(kù)區(qū)視頻監(jiān)控。水庫(kù)庫(kù)區(qū)共設(shè)24處監(jiān)控點(diǎn)，分別位于水庫(kù)放水洞出口、水庫(kù)大壩兩端及庫(kù)區(qū)管理范圍內(nèi)。24處監(jiān)控點(diǎn)攝像機(jī)采用紅外夜視IP網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)機(jī)，具備區(qū)域偵測(cè)功能，每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)設(shè)2臺(tái)，庫(kù)區(qū)共有48臺(tái)。監(jiān)控點(diǎn)通過(guò)埋設(shè)或架設(shè)的光纖與中心連接，光纖分南北兩路布設(shè)，北岸布設(shè)6.5 km，南岸布設(shè)5.5 km，共埋（架）設(shè)光纖12 km。庫(kù)區(qū)范圍內(nèi)的24處監(jiān)控點(diǎn)的供電采用就近取電，接近村莊的監(jiān)控點(diǎn)與附近村莊協(xié)商接入，單獨(dú)設(shè)置電表計(jì)量電量。

2）供水渠道視頻監(jiān)控。供水渠道多為暗渠，全長(zhǎng)27.4 km，供水線(xiàn)路長(zhǎng)，沿程穿越多個(gè)村莊和公路，根據(jù)水源地安全管理需要，在供水渠道重點(diǎn)部位布設(shè)15處視頻監(jiān)控點(diǎn)。15處監(jiān)控點(diǎn)攝像機(jī)采用紅外夜視IP網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)機(jī)，每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)設(shè)2臺(tái)，共有30臺(tái)。監(jiān)控站通訊采用有線(xiàn)寬帶網(wǎng)，利用移動(dòng)、聯(lián)通、電信公司付費(fèi)光纖寬帶業(yè)務(wù)，將視頻信號(hào)接入錦繡川水庫(kù)服務(wù)處，水庫(kù)在供水渠道上4處管理站的管理人員可通過(guò)連接水庫(kù)服務(wù)處的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)視。監(jiān)控點(diǎn)供電采用就近取電，與附近村莊協(xié)商接入，單獨(dú)設(shè)置電表計(jì)量電量。

2.2 水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

錦繡川水庫(kù)服務(wù)處在庫(kù)區(qū)大壩北端新建水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，及時(shí)掌握庫(kù)區(qū)水質(zhì)變化情況，為水質(zhì)保護(hù)、水污染預(yù)警等提供技術(shù)支持。

1）水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)要求。水質(zhì)監(jiān)測(cè)頻次要達(dá)到每月至少2次，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的基本項(xiàng)目24項(xiàng)和補(bǔ)充項(xiàng)目5項(xiàng)的要求，并形成水質(zhì)監(jiān)測(cè)報(bào)告。特定指標(biāo)監(jiān)測(cè)每年至少1次，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的特定項(xiàng)目80項(xiàng)的要求。湖庫(kù)型飲用水源地每年應(yīng)該按照《地表水資源質(zhì)量評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定的項(xiàng)目開(kāi)展?fàn)I養(yǎng)狀況監(jiān)測(cè)的要求，形成水質(zhì)監(jiān)測(cè)報(bào)告。

2）水質(zhì)數(shù)據(jù)采集和處理流程。通過(guò)傳感器采集數(shù)據(jù)到水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站部署的前置機(jī)內(nèi)，在前置機(jī)轉(zhuǎn)換為T(mén)CP報(bào)文，通過(guò)無(wú)線(xiàn)GPRS網(wǎng)絡(luò)，上傳到水務(wù)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換后，存儲(chǔ)進(jìn)入大數(shù)據(jù)平臺(tái)數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)清洗分類(lèi)后通過(guò)ESB數(shù)據(jù)總線(xiàn)發(fā)布，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過(guò)webservice服務(wù)，獲取上報(bào)的數(shù)據(jù)。其中水質(zhì)數(shù)據(jù)可通過(guò)濟(jì)南政務(wù)云平臺(tái)與市級(jí)水利部門(mén)共享。

2.3 大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1）主要建設(shè)內(nèi)容是在水庫(kù)大壩建設(shè)壩體變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用先進(jìn)的衛(wèi)星定位技術(shù)對(duì)壩體橫向和縱向形變進(jìn)行不間斷測(cè)量，生成壩體形變過(guò)程參數(shù)；建設(shè)大壩壩基揚(yáng)壓力監(jiān)測(cè)，通過(guò)埋設(shè)滲壓計(jì)或測(cè)壓管進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保障水庫(kù)大壩安全運(yùn)行。

2）水庫(kù)水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)升級(jí)改造是對(duì)現(xiàn)有浮子式水位計(jì)進(jìn)行升級(jí)，并增加1處雷達(dá)式水位計(jì)，提高水庫(kù)水位監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。

3）閘門(mén)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)是在閘門(mén)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置數(shù)據(jù)采集箱，采集閘門(mén)運(yùn)行狀態(tài)和開(kāi)高等數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)集中在管理工作站上，對(duì)閘孔出流進(jìn)行計(jì)算，從而掌握閘門(mén)出水流量。

2.4 錦繡川水庫(kù)安全管理平臺(tái)建設(shè)

錦繡川水庫(kù)安全管理平臺(tái)建設(shè)應(yīng)符合濟(jì)南市城鄉(xiāng)水務(wù)信息化發(fā)展要求，從數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)平臺(tái)、系統(tǒng)門(mén)戶(hù)、標(biāo)準(zhǔn)、安全等方面綜合考慮，在提高水庫(kù)管理信息化水平的同時(shí)，還為濟(jì)南智慧水務(wù)建設(shè)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資源。

將新建的大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)三個(gè)子模塊通過(guò)高速、安全、可靠的通訊網(wǎng)絡(luò)相串聯(lián)，建設(shè)一套整體性更強(qiáng)的錦繡川水庫(kù)信息管理系統(tǒng)。系統(tǒng)整合主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)整合、系統(tǒng)平臺(tái)整合兩部分。將采集的各類(lèi)監(jiān)測(cè)信息，包括水質(zhì)、流量、降雨量、水位數(shù)據(jù)及監(jiān)控視頻信息等，放入同一數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，保證數(shù)據(jù)來(lái)源的唯一性，并統(tǒng)一對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。系統(tǒng)平臺(tái)的整合主要是實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一身份認(rèn)證、單點(diǎn)登錄，系統(tǒng)用戶(hù)根據(jù)權(quán)限在同一平臺(tái)登錄各子系統(tǒng)，并應(yīng)用定制好的分析處理程序，完成各自業(yè)務(wù)工作。

主要建設(shè)內(nèi)容包括：

1）水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)軟件。首先對(duì)水庫(kù)庫(kù)區(qū)地形進(jìn)行測(cè)量，包括庫(kù)區(qū)防洪水位以下1∶500地形圖測(cè)量等，核實(shí)現(xiàn)狀水庫(kù)庫(kù)容。通過(guò)對(duì)流域內(nèi)降水和下墊面分析，對(duì)入庫(kù)流量進(jìn)行產(chǎn)匯流計(jì)算，預(yù)測(cè)洪水行進(jìn)過(guò)程，為水庫(kù)防洪調(diào)度提供技術(shù)支撐。

2）會(huì)商室系統(tǒng)。引進(jìn)DLP拼接大屏、多媒體管理中心、主席臺(tái)話(huà)筒、無(wú)線(xiàn)話(huà)筒、音響等設(shè)備，展示水庫(kù)運(yùn)行信息，完成信息的交流發(fā)布，為信息集中管理提供支持。

3）網(wǎng)絡(luò)機(jī)房升級(jí)改造。配備視頻管理服務(wù)器、防火墻、核心交換機(jī)、接入交換機(jī)、UPS不間斷電源等設(shè)備，搭建水庫(kù)網(wǎng)絡(luò)硬件環(huán)境。

3 工程效益

錦繡川水庫(kù)服務(wù)處以統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一運(yùn)行環(huán)境、統(tǒng)一安全保障、統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心為總體要求，綜合運(yùn)用了物聯(lián)網(wǎng)、信息監(jiān)測(cè)、自動(dòng)化控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、視頻監(jiān)控等各項(xiàng)技術(shù)，建立起了水質(zhì)綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)、大壩安全監(jiān)控系統(tǒng)，并將數(shù)據(jù)整合到錦繡川水庫(kù)安全管理平臺(tái)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水庫(kù)水質(zhì)、大壩安全數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控等運(yùn)行數(shù)據(jù),為水庫(kù)提供科學(xué)現(xiàn)代化的管理，在水庫(kù)防洪、供水、灌溉、環(huán)境生態(tài)保護(hù)等方面提供了可靠保障。