馬 順 薛翠東

(1.安徽省(水利部淮河水利委員會(huì))水利科學(xué)研究院，安徽 合肥 233088；2.滁州市南譙區(qū)水利局，安徽 滁州 239000)

依托全國(guó)山洪災(zāi)害防治非工程措施項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)多年建設(shè)，安徽省針對(duì)皖南山洪災(zāi)害縣的山洪災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)已初具規(guī)模，且在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮了巨大作用[1]。而皖中、皖北平原河網(wǎng)區(qū)由于河流水系發(fā)達(dá)，人口相對(duì)集中，地勢(shì)較平，極易形成洪澇災(zāi)害[2]，逐漸在防洪減災(zāi)方面暴露出諸多薄弱環(huán)節(jié)。2017年5月4日，水利部、國(guó)家發(fā)展改革委和財(cái)政部印發(fā)了《加快災(zāi)后水利薄弱環(huán)節(jié)建設(shè)實(shí)施方案》[3]，安排安徽省57個(gè)平原縣組織開(kāi)展農(nóng)村基層防汛預(yù)報(bào)預(yù)警體系建設(shè)項(xiàng)目?；谵r(nóng)村基層預(yù)警項(xiàng)目，安徽省“統(tǒng)一開(kāi)發(fā)、分級(jí)部署”的基層防汛監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)只規(guī)劃部署為省市縣三級(jí)使用，而鄉(xiāng)鎮(zhèn)作為基層防汛減災(zāi)體系中最前線陣地，卻無(wú)法及時(shí)有效掌握屬地實(shí)時(shí)汛情、險(xiǎn)情以及緊急轉(zhuǎn)移信息，只能被動(dòng)接受上級(jí)部門指令，鄉(xiāng)鎮(zhèn)基層人員常需要通過(guò)電話、短信等方式與上級(jí)進(jìn)行溝通核實(shí)[4]，大大壓縮了鄉(xiāng)鎮(zhèn)水利人員對(duì)所轄村、組、戶的預(yù)警發(fā)布以及組織人員轉(zhuǎn)移的黃金時(shí)間。

本設(shè)計(jì)提出的新型基層防汛直觀顯示系統(tǒng)通過(guò)在鄉(xiāng)鎮(zhèn)配置顯示設(shè)備和信息顯示終端，使得基層監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)能夠把實(shí)時(shí)雨水情信息、視頻/圖像信息、預(yù)警信息、水利宣傳信息、日常業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等通過(guò)類似“電視頻道”的方式，便捷地主動(dòng)推送給鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)用戶群體，為鄉(xiāng)鎮(zhèn)乃至村提供防災(zāi)減災(zāi)實(shí)時(shí)預(yù)警顯示服務(wù)，滿足鄉(xiāng)鎮(zhèn)對(duì)縣級(jí)防災(zāi)減災(zāi)預(yù)警平臺(tái)向下延伸的要求，大幅提升基層防災(zāi)減災(zāi)能力，保護(hù)了人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全[5]。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

1.1 結(jié)構(gòu)組成

面向鄉(xiāng)鎮(zhèn)基層研制的新型基層防汛直觀顯示系統(tǒng)是農(nóng)村基層防汛預(yù)報(bào)預(yù)警體系建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要由省級(jí)基層防汛監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、基層防汛顯示設(shè)備組成。基層防汛顯示設(shè)備由主控終端、顯示媒介(如顯示大屏、電視機(jī)等)組成。顯示設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)IP地址及端口號(hào)設(shè)置并注冊(cè)完成后，通過(guò)現(xiàn)地既有互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與平臺(tái)進(jìn)行連接。使用用戶主要分為省、市、縣、鄉(xiāng)四級(jí)。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 安徽省新型基層防汛直觀顯示系統(tǒng)總體架構(gòu)

1.2 技術(shù)路線

防汛直觀顯示設(shè)備顯示內(nèi)容涉及的雨量、水位、視頻、圖像、預(yù)警等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、電子預(yù)案等防汛基礎(chǔ)信息皆從基層防汛平臺(tái)直接獲取。同時(shí)平臺(tái)向縣級(jí)及以上用戶提供了內(nèi)容及頻道定制、頻道推送、終端注冊(cè)、日志監(jiān)控、狀態(tài)監(jiān)控等軟件模塊，可實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)推送、展示屏定制、終端管理以及智能遠(yuǎn)程運(yùn)維管理等目的?？h級(jí)主管單位通過(guò)在預(yù)警平臺(tái)定制各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)相關(guān)的當(dāng)前預(yù)警、雨水情、視頻/圖像、水利宣傳等頻道，并將定制的顯示頻道推送至各鄉(xiāng)鎮(zhèn)站點(diǎn)的主控終端，鄉(xiāng)鎮(zhèn)水利管理人員可通過(guò)遙控器以類似切換電視頻道的方式，利用現(xiàn)場(chǎng)顯示媒介查詢轄內(nèi)相應(yīng)信息，也可以通過(guò)安裝基層預(yù)警平臺(tái)手機(jī)APP或短信實(shí)現(xiàn)日常通知的發(fā)布。

1.3 權(quán)限管理

根據(jù)不同業(yè)務(wù)層級(jí)管理的需求，基層防汛直觀顯示系統(tǒng)分為省、市、縣及鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)用戶。由于預(yù)警發(fā)布源頭在省級(jí)，為使實(shí)時(shí)預(yù)警信息在第一時(shí)間精準(zhǔn)、快速推送至鄉(xiāng)鎮(zhèn)基層顯示設(shè)備，避免市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)用戶在關(guān)鍵時(shí)刻對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作影響預(yù)警發(fā)布，系統(tǒng)管理優(yōu)先級(jí)最高權(quán)限設(shè)置為省級(jí)，市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)權(quán)限依次降低，上級(jí)進(jìn)行頻道強(qiáng)制切換后，在有效期內(nèi)，權(quán)限高于下一級(jí)，下級(jí)或本地通過(guò)遙控器對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作也無(wú)效。根據(jù)安徽省水旱災(zāi)害防御機(jī)制體制，水旱災(zāi)害防御責(zé)任主體在基層地方政府，為實(shí)現(xiàn)上級(jí)單位在決策時(shí)的扁平快預(yù)警發(fā)布及信息管理，同時(shí)考慮平臺(tái)已部署至縣級(jí)，汛期根據(jù)管理需要，縣級(jí)用戶可申請(qǐng)最高權(quán)限強(qiáng)制切換顯示設(shè)備和顯示頻道，如山洪災(zāi)害縣發(fā)生突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大的山洪災(zāi)害，縣一級(jí)直接發(fā)布預(yù)警會(huì)更加直接高效；平原縣地勢(shì)平緩，來(lái)水慢成災(zāi)也慢，因此可不用申請(qǐng)最高權(quán)限。

針對(duì)不同用戶設(shè)置，開(kāi)發(fā)與其業(yè)務(wù)需求相匹配的管理功能，實(shí)現(xiàn)顯示的基礎(chǔ)頻道定制、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視等，保障基層預(yù)警顯示體系的應(yīng)用效果。

a.省級(jí)用戶：默認(rèn)為最高，即第一優(yōu)先級(jí)管理權(quán)限。通過(guò)省基層防汛監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)，可自由選擇查看全省所有已部署的顯示站點(diǎn)。省級(jí)用戶在需要時(shí)可通過(guò)平臺(tái)信息發(fā)布模塊向預(yù)警顯示主控終端發(fā)布預(yù)警信息、通知公告等。

b.市級(jí)用戶：默認(rèn)為第二優(yōu)先級(jí)管理權(quán)限。通過(guò)省基層防汛監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)，可自由選擇市轄區(qū)內(nèi)各縣已部署的顯示站點(diǎn)，查看各站點(diǎn)展示內(nèi)容。市級(jí)用戶在需要時(shí)可通過(guò)平臺(tái)信息發(fā)布模塊向主控終端發(fā)布預(yù)警信息、通知公告等。

c.縣級(jí)用戶：默認(rèn)為第三優(yōu)先級(jí)管理權(quán)限，必要時(shí)可申請(qǐng)最高管理權(quán)限?？h級(jí)用戶作為基層防汛直觀顯示系統(tǒng)主要管理角色，不僅可通過(guò)該軟件模塊自由查看轄區(qū)內(nèi)已部署各顯示站點(diǎn)的展示內(nèi)容，還具有顯示設(shè)備的顯示內(nèi)容和界面定制、終端管理、頻道切換等權(quán)限，實(shí)現(xiàn)對(duì)基層預(yù)警站點(diǎn)的管理?？h級(jí)用戶在需要時(shí)可通過(guò)平臺(tái)信息發(fā)布模塊向主控終端發(fā)布預(yù)警信息、通知公告等。

d.鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)用戶：基層防汛多級(jí)通用系統(tǒng)部署于內(nèi)網(wǎng)，因此無(wú)法為鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)用戶提供服務(wù)。但考慮到鄉(xiāng)鎮(zhèn)日常管理、培訓(xùn)、宣傳的需要，也為了提升預(yù)警顯示設(shè)備的利用效率，鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)用戶可通過(guò)手機(jī)移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)對(duì)防汛信息顯示設(shè)備的管理，即在手機(jī)APP端開(kāi)發(fā)信息發(fā)布軟件，為鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)用戶提供宣傳、通知發(fā)布功能。不僅如此，還為鄉(xiāng)鎮(zhèn)提供短信通信渠道，鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)工作人員可以通過(guò)手機(jī)發(fā)送本單位日常通知信息，實(shí)現(xiàn)顯示內(nèi)容的管理。

2 主要功能

基層防汛信息顯示設(shè)備可根據(jù)各區(qū)域防汛管理的需要，系統(tǒng)設(shè)置顯示界面及頻道定制、頻道推送、終端管理、運(yùn)維狀態(tài)監(jiān)管等幾個(gè)功能模塊。用戶通過(guò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)展示內(nèi)容的配置，使得展示終端顯示與該區(qū)域匹配的防汛監(jiān)測(cè)信息及基本信息。系統(tǒng)支持顯示界面及頻道的定制，可在基本頻道的基礎(chǔ)上，根據(jù)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的管理需要，定制與日常業(yè)務(wù)管理相關(guān)的頻道。

2.1 顯示界面

根據(jù)各站點(diǎn)的實(shí)際管理需求，選擇與站點(diǎn)管理匹配的雨量、水位、圖像、視頻站點(diǎn)名錄，并確定與之匹配的防汛預(yù)案，定制好每個(gè)站點(diǎn)顯示的內(nèi)容及“顯示頻道”。界面及內(nèi)容定制后，預(yù)警顯示設(shè)備使用人員只需通過(guò)“頻道切換”的方式，即可實(shí)現(xiàn)不同界面、不同顯示內(nèi)容的快速瀏覽。

2.2 頻道定制

頻道定制分為基礎(chǔ)頻道和自定義頻道，基本頻道包括信息展示及預(yù)警頻道、視頻/圖像頻道、宣傳頻道，自定義頻道即根據(jù)本地管理需要，個(gè)性化地推送及展示相關(guān)內(nèi)容。

2.2.1 展示內(nèi)容定制

系統(tǒng)設(shè)計(jì)展示內(nèi)容定制的功能。根據(jù)直觀顯示設(shè)備安裝地點(diǎn)，自動(dòng)匹配本縣區(qū)內(nèi)相關(guān)聯(lián)的雨量站、水位站、視頻站、圖像站、防汛預(yù)案等各類名錄，內(nèi)容定制時(shí)可從中選擇并進(jìn)行匹配；當(dāng)需要附近縣區(qū)外站點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，可通過(guò)站名查詢，直接搜索該監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，進(jìn)而進(jìn)行匹配。

2.2.2 基本頻道定制

a.信息展示及預(yù)警頻道：用戶選擇定制后的雨水情信息顯示頻道，可以通過(guò)顯示設(shè)備實(shí)時(shí)獲取本地最新的雨水情監(jiān)測(cè)信息、氣象預(yù)報(bào)、預(yù)警信息。當(dāng)有水位、雨量超過(guò)閾值時(shí)，展示界面自動(dòng)通過(guò)顏色及圖標(biāo)閃爍進(jìn)行預(yù)警提示。信息展示及預(yù)警頻道界面見(jiàn)圖2。

圖2 基本頻道1——信息顯示與預(yù)警頻道示意圖

b.視頻/圖像頻道：用戶選擇定制后的視頻/圖像信息顯示頻道，可以通過(guò)顯示設(shè)備實(shí)時(shí)獲取本地已建設(shè)的視頻/圖像監(jiān)測(cè)站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。視頻/圖像頻道界面見(jiàn)圖3。

圖3 基本頻道2——視頻/圖像頻道示意圖

c.宣傳頻道：發(fā)布洪澇災(zāi)害防御知識(shí)、避險(xiǎn)常識(shí)等宣傳信息，以及領(lǐng)導(dǎo)講話、會(huì)議視頻、紅頭文件、緊急通知等。宣傳頻道界面見(jiàn)圖4。

圖4 基本頻道3——宣傳頻道示意圖

d.電子預(yù)案頻道：為提升農(nóng)村基層預(yù)報(bào)預(yù)警工作能力，系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)與村級(jí)防汛預(yù)案的可視化，即把紙質(zhì)版預(yù)案進(jìn)行數(shù)字化、結(jié)構(gòu)化，并入庫(kù)、上圖，因此可實(shí)現(xiàn)基于GIS地圖的防汛預(yù)案電子化成果展示，可顯示網(wǎng)格責(zé)任人信息、人員撤離轉(zhuǎn)移路線、安置點(diǎn)地理位置等內(nèi)容。電子預(yù)案頻道界面見(jiàn)圖5。

圖5 基本頻道4——電子預(yù)案頻道示意圖

2.2.3 自定義頻道定制

各地根據(jù)業(yè)務(wù)管理需要定制符合其管理需求的應(yīng)用頻道。為提高設(shè)備利用效率，自定義頻道可用于非汛期日常管理。頻道定制后，系統(tǒng)默認(rèn)展示頻道為信息及預(yù)警顯示頻道，用戶可通過(guò)本地遙控設(shè)備進(jìn)行切換，也支持省、市、縣各級(jí)用戶進(jìn)行強(qiáng)制切換，及重要信息的顯示。

2.3 頻道推送

模塊具有頻道自動(dòng)推送功能和強(qiáng)制推送功能。

a.自動(dòng)推送：各顯示站點(diǎn)展示內(nèi)容、展示界面、展示頻道定制后，顯示站點(diǎn)與其相應(yīng)的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)進(jìn)行匹配，系統(tǒng)可自動(dòng)完成對(duì)雨量、水位、視頻、圖像等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)類數(shù)據(jù)的獲取和展示，無(wú)須手工推送。

b.定時(shí)推送：省、市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)可根據(jù)宣傳、培訓(xùn)、通知的需要，設(shè)定有效顯示時(shí)間，通知公告頻道只顯示有效時(shí)間內(nèi)的信息。

c.強(qiáng)制推送：終端設(shè)備休眠時(shí)，可通過(guò)系統(tǒng)模塊進(jìn)行喚醒，并可根據(jù)應(yīng)急需要，強(qiáng)制推送緊急信息、通知、公告等，并強(qiáng)制保持顯示所推送的界面直至信息撤下，之后自動(dòng)恢復(fù)正常頻道顯示。

2.4 終端管理

a.實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示設(shè)備的展示內(nèi)容，信息發(fā)布的時(shí)間、內(nèi)容、人員，現(xiàn)地頻道切換日志、顯示時(shí)間等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。系統(tǒng)提供日志查詢、日志下載等日志管理功能。

b.顯示設(shè)備主控終端相關(guān)參數(shù)包括設(shè)備地址、時(shí)鐘校時(shí)、運(yùn)行模式、版面定制等，支持監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)遠(yuǎn)程設(shè)置修改，現(xiàn)地通過(guò)PC機(jī)也可以修改參數(shù)。

2.5 運(yùn)維狀態(tài)監(jiān)管

為減少顯示設(shè)備現(xiàn)地運(yùn)維管理壓力，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)程運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)管、智能運(yùn)維管理的功能。

a.系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)地監(jiān)控顯示設(shè)備的電流、電壓、網(wǎng)絡(luò)連接等運(yùn)行狀態(tài)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)運(yùn)行狀態(tài)異常時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警提示，提示縣級(jí)用戶運(yùn)維管理人員及時(shí)進(jìn)行故障排查與維護(hù)。

b.系統(tǒng)對(duì)每次運(yùn)維故障時(shí)間、故障原因、維護(hù)時(shí)間、維護(hù)人員、故障維護(hù)方案、設(shè)備更換等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，形成維護(hù)日志，便于設(shè)備后期運(yùn)維管理。

3 應(yīng)用情況

2020年汛期，安徽省遭遇史上最長(zhǎng)的60天梅雨期，全省平均降雨量達(dá)到970mm，強(qiáng)降雨范圍為歷史最廣，全省累計(jì)共54條河湖相繼發(fā)生超警洪水，其中30條河湖發(fā)生超保洪水，16條河湖超過(guò)歷史最高水位；共有13座大型、88座中型、1000多座小型水庫(kù)超過(guò)汛限水位。據(jù)安徽省水利數(shù)據(jù)中心統(tǒng)計(jì)，依托安徽省基層防汛監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)，全省納入基層預(yù)警項(xiàng)目建設(shè)的12個(gè)市46個(gè)縣共計(jì)600個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)配置的新型基層防汛直觀顯示專用設(shè)備，在汛期全天候滾動(dòng)顯示實(shí)時(shí)雨水情信息，以及省市縣三級(jí)下發(fā)的防汛通知或預(yù)案、責(zé)任人等信息。尤其在今年主汛期間，平臺(tái)共發(fā)起預(yù)警29159條，啟動(dòng)信息輪播87235次，向危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)群眾滾動(dòng)播報(bào)預(yù)警信息，科學(xué)指導(dǎo)基層組織危險(xiǎn)區(qū)群眾轉(zhuǎn)移。

但本系統(tǒng)在預(yù)警閾值設(shè)定方面也存在一些問(wèn)題，由于降雨量的控制性指標(biāo)是山洪災(zāi)害氣象預(yù)報(bào)預(yù)警與制定綜合防治規(guī)劃方案的關(guān)鍵依據(jù)[6]，而作為長(zhǎng)江、淮河過(guò)境雨洪河流場(chǎng)合的平原水網(wǎng)區(qū)具有水網(wǎng)聯(lián)通、閘壩約束等人類干擾因素大的特點(diǎn)，受外洪內(nèi)澇雙重影響，系統(tǒng)預(yù)警閾值就要綜合考慮不同頻率外來(lái)洪水與當(dāng)?shù)亟涤杲M合，來(lái)確定各種條件下的預(yù)警源及其閾值，這樣才能更科學(xué)有效地指導(dǎo)基層進(jìn)行防汛轉(zhuǎn)移工作。

4 結(jié) 論

新型基層防汛直觀顯示系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程平臺(tái)云端管理+現(xiàn)地實(shí)時(shí)直觀展示的技術(shù)架構(gòu)開(kāi)發(fā)，補(bǔ)齊了鄉(xiāng)鎮(zhèn)基層人員急需的預(yù)警預(yù)報(bào)信息及時(shí)接收的短板，為基層提供了更加直觀有效的防汛信息，遠(yuǎn)程統(tǒng)一管護(hù)也減輕了基層運(yùn)維壓力[7]，有效推動(dòng)了災(zāi)害預(yù)警“最后一公里”，為廣大農(nóng)村基層防汛預(yù)警工作提供了重要技術(shù)支持和借鑒[8]。下一步可結(jié)合水利部對(duì)超標(biāo)洪水、水庫(kù)失事、山洪災(zāi)害“三大風(fēng)險(xiǎn)”防范作出的安排部署，考慮在重要河流管理機(jī)構(gòu)、水庫(kù)下游人員聚集地、山洪災(zāi)害調(diào)查點(diǎn)村委會(huì)等關(guān)鍵部位補(bǔ)充建設(shè)防汛直觀顯示設(shè)備，同時(shí)加強(qiáng)系統(tǒng)與氣象、國(guó)土、應(yīng)急等其他部門系統(tǒng)的集約共享，推動(dòng)建成天空地一體化的水利監(jiān)測(cè)感知網(wǎng)，進(jìn)而大大豐富并優(yōu)化基層防汛直觀顯示設(shè)備的推送內(nèi)容，以進(jìn)一步提高基層防洪減災(zāi)水平以及搶險(xiǎn)救援能力。