山塘水库安全巡查动态监管模式设计与实现

宋立松,郑 毅,方琛亮,程海洋

（浙江省水利河口研究院,杭州 310020）

山塘水库安全巡查动态监管模式设计与实现

宋立松,郑 毅,方琛亮,程海洋

（浙江省水利河口研究院,杭州 310020）

为了实时掌握山塘水库安全现状、有效监管山塘水库巡查人员到岗到位情况,利用移动终端、GPS及GIS等信息技术,探讨了山塘水库安全巡查动态监管模式,研发了山塘水库安全巡查动态监管系统。系统由移动巡查终端、监管系统、移动管理终端组成,具有巡查定位、信息上报、巡查监视、短信提醒、移动管理等功能。实际应用表明：安全巡查动态监管系统实现了对巡查工作的动态管理,是提高山塘水库安全管理水平,确保山塘水库和下游群众生命财产安全的有效措施。

山塘水库；安全巡查；信息技术；动态监管模式；移动终端

2015,32（12）：36－40

1 研究背景

山塘水库大多分布在山区,点多、面广、量大,其中很大一部分修建于20世纪50—70年代,安全管理基础薄弱,人员素质较差,并且工程防洪标准偏低,一旦遭遇山洪暴雨极易发生事故,安全隐患大。为加强山塘水库防洪安全管理,各地先后建立了山塘水库巡查管理制度[1］,规定了原则上一人一塘的巡查员制度,为及时发现山塘水库险情、防止事态进一步扩大起到了积极作用。实践证明巡查员是确保山塘水库安全的耳目和尖兵,只有勤巡查、早发现、早报告、早处置,才能及时消除安全隐患[2－4］。巡查员工作责任重大,但存在着巡查员发现安全问题难以及时有效上报、处理,主管部门又无法及时了解巡查到岗情况和安全巡查结果等难题,如何有效监管巡查人员到岗到位情况及如何实时掌握山塘水库安全现状？探索积极有效的管理之路,成为摆在管理部门面前的新课题。为规范和提升山塘水库巡查管理工作,提高巡查员素质,保证巡查员按规定开展山塘水库巡查及日常养护工作,利用现代信息技术,创新山塘水库巡查管理模式,通过手持终端、无线通信、GPS和GIS等技术手段,对山塘水库巡查人员的安全巡查活动进行可视化、流程化、标准化的监管,对保障山塘水库防洪安全、确保山塘水库安全运行具有积极作用。

2 动态监管模式设计

根据山塘水库巡查的实际情况和监督管理工作的需要,有如下要求：①巡查员能及时完成巡查任务,将巡查情况及时上报,可通过手持设备对山塘水库出险情况进行拍照、选择对应的情况进行描述并将出险位置、照片和描述信息及时发送到监管中心；②监管人员能随时随地监督巡查员的巡查实况,掌控山塘水库的巡查情况及山塘水库出险情况,发送相关信息和电话联络；③决策人员能够在移动终端上对巡查信息进行查看和管理。从整个安全巡查管理监督过程来看一般涉及到巡查员、管理员、决策者这3类人员的工作活动,可以将整个巡查管理过程分解为3个环节利用信息化技术并进行传统管理方式的改造,构建新的山塘水库巡查动态监管模式,模式主要由移动巡查终端、安全巡查监管和移动管理终端3部分组成,如图1所示。

图1 移动巡查监管模式Fig.1 Supervision mode of mobile patrol

2.1 移动巡查端

移动巡查端的服务对象是各个山塘水库的巡查人员,提醒、指导和督促巡查人员按规定的频次对规定的部位进行巡查、采集规定的信息并上报。山塘水库巡查员负责山塘水库坝体、坝址区、输（泄）水建筑物、近坝岸坡、水位观测、防汛道路、管理保护范围、公示、警示标识以及水体、水质等巡查,一般山塘水库工程巡查在非汛期每月不少于2次,汛期每周不少于2次,山塘水库处于较高水位时,每天至少巡查1次,病险屋顶山塘水库每天至少巡查2次。针对巡查员素质普遍偏低的实际,将必须巡查的内容内置在系统中指导巡查员按部就班地开展巡查活动。巡查员在实施巡查时带上移动巡查终端,系统会自动对其位置进行定位,并通过与数据库中该山塘水库各个需要巡查位置的坐标进行比对,以此来判断该巡查员是否按照规定巡查到了规定的每个位置,在巡查员发现山塘水库出现安全问题时,可通过该设备进行问题描述,并拍照上传。鉴于不同山塘水库巡查人员特殊构成,系统采用智能分析,对该设备通过后台进行绑定,只要通过此设备登录进来,系统就会自动根据山塘水库编号进行山塘水库范围判断,若用户当前位置处于山塘水库范围内,则登录到系统中去按照系统提示巡查部位逐一进行巡查上报,解决传统管理方式中巡查不到位、上报不及时的问题。

2.2 安全巡查监管中心

安全巡查监管中心的服务对象是各个地区的山塘水库监督管理人员,实时监控各个山塘水库的巡查情况和巡查员的实时巡查路径。监管人员可通过系统在地图上或是以列表形式查看每座山塘水库的实时巡查情况（包括已巡查、未巡查、有安全隐患）和巡查员的巡查轨迹,查看所有山塘水库任意时间段内发生的安全隐患以及巡查人员上报的信息,包括山塘水库的地理位置、水位信息、巡查情况、巡查员位置以及巡查人员当天上报的安全隐患等内容,对整个地区的山塘水库进行综合管理以及总体把握；当山塘水库存在安全问题时,系统能自动报警,将巡查人员传回的山塘水库安全问题描述、位置、声音及图片等信息自动进行展示,为山塘水库安全状况的实时掌控提供支持；当巡查员的巡查次数不满足巡查频次要求、巡查位置不到位时,系统自动发出警示督促指导巡查员的安全巡查工作。系统还预置了一些固定的统计报表,如一段时间内全市未按照规定进行巡查的山塘水库、一段时间内发生过安全问题的山塘水库等,用户可以不做任何操作就可以查看一段时间内全市山塘水库巡查工作的情况,对巡查员的出勤情况和巡查情况进行有效监管和考评。

2.3 移动管理端

移动管理端的服务对象是决策者或领导。领导通过管理终端能实时掌握山塘水库实时信息和安全隐患,并对隐患处理进行决策和对巡查资源进行合理配置,可以通过发送指令方式告诉特定巡查员相关工作事宜及合理安排巡查员相关工作计划,对上报问题能快速反应,及时作出处理意见,提高解决问题的效率。

3 系统设计及实现

3.1 系统框架设计

应用数据库、移动互联、GPS及GIS等信息技术手段构建山塘水库安全巡查动态监管系统,系统主要由数据层、系统层、应用层、安全保障体系、运维管理体系5部分组成。系统框架如图2所示。

图2 系统框架Fig.2 Schematic diagram of system framework

数据层：存储空间数据、工情数据等基础数据,同时存储巡查出勤数据和巡查员上报的山塘水库安全数据供系统使用。其中工情数据、巡查轨迹、上传的隐患记录、出勤记录等是结构化数据,地图数据和巡查数据中上报的语音数据、照片数据、视频数据是非结构化数据,这些数据共同构成了山塘水库安全监管的数据基础。

系统层：系统层基于数据层,为应用层提供了统一的空间信息、数据展现、数据分析等服务。通过支持中间件技术实现在业务应用和信息资源之间建立应用接口,供应用层调用。

应用层：通过调用系统层的服务实现相应的功能为用户提供支持。

安全保障体系：主要包括安全策略、安全组织、安全评估、安全技术等,保障系统的安全运行。

同时，通过铺画运行图对避让站的站点进行了验证。经验证，该方案可以适应快慢车比例为4∶20、6∶18、8∶16等不同对数、不同快慢车比例及不同间隔分配的运营组织方案。13号线在两种不同的发车间隔以及快慢车开行比例均为6∶18对/h时的列车运行图方案，如图4～5所示。因此避让站的选择具备较好的灵活性和包容性。

建设与运维管理体系：包括用户需求管理、数据源管理、数据容灾备份、功能拓展等。平台提供良好的运行支持功能及完善的管理方法和体制,保障系统稳定、高效运行。

3.2 系统运行环境

（1）服务器端操作系统Windows Server 2003以上；Internet信息服务IIS 6.0及以上；数据库SQL Server 2005及以上。

（2）客户端浏览器IE 6.0以上；操作系统Windows XP SP2以上。

（3）移动端操作系统Android 2.3及以上；RAM＞256M,带摄像头；GPS模块,GPRS/3G/wifi模块。

3.3 系统功能设计

根据安全巡查动态监管模式的设计,动态监管系统主要由监管中心的安全巡查管理子系统、移动巡查终端子系统和移动管理终端子系统组成,如图3。

图3 系统功能结构Fig.3 Structure of system function

3.3.1 移动巡查终端

防汛防台期间往往会出现一些险情,由于基层巡查员缺乏专业水利知识,一旦发现险情也很难用语言准确描述隐患状况,这种情况下管理员只有赶到现场才能了解真实状况。移动巡查端的主要目的是让乡镇负责人、水利管理员可以通过随身携带的手机第一时间了解到各个大坝的安全状况,并能根据隐患图片分析研判,特别是在防汛防台期间能够对大坝安全“心中有数”。移动巡查端功能主要包括巡查员实时定位、接收信息、采集并上传信息等功能,主要用于山塘水库的外业巡查,用来指导并监督巡查员按照规定对山塘水库巡查,实时将山塘水库巡查情况上传至监控中心。安全巡查流程如图4所示,进入巡查区后选择巡查部位进行安全巡查,采集相关信息（如拍照、录音等）,上传巡查信息结束该部位的巡查,再继续下一部位巡查。系统进入后,首先显示该巡查人员巡查的任务列表,可以通过此页面了解当日巡查山塘水库的信息（包含巡检位置、巡查情况,有无安全隐患等）。巡查员进入某山塘水库区域后,系统自动切换到该山塘水库所需要巡查的具体位置列表（如坝顶、坝脚、输水涵洞、溢洪道、启闭机等）,提示巡查员选择巡查部位按对应的位置按钮并开始巡查,当巡查员走到巡检位置附近时,系统自动判断巡查员当前位置并对巡检点匹配,如果在巡查点附近且符合巡查合理范围后,系统默认判断该巡查员已到过这个位置并提示巡查员巡查成功；如果巡检员位置离巡查点过远或者巡检位置不对时,系统给出提示并显示巡查员当前位置,告诉巡查员“位置过远无法匹配”等相关信息,当巡查员进入山塘水库范围后将再次进行自动判断,智能指导巡查员的巡查工作。若山塘水库安全则点击安全按钮,如果有事件则点击事件按钮。巡查员使用事件上报功能可快速方便地将管理的山塘水库对应位置、发生的问题通过拍照和录音上报给监控中心并自动提醒监管人员进行处理,通过巡查终端巡查员第一时间发现问题并上传出险照片,这些险情照片被同步自动发送到乡镇领导和水利局领导手机上,他们可以根据图像资料,第一时间进行分析研判和处置部署,大大提高了发现问题、上报问题、处理问题的效率。

图4 安全巡查过程Fig.4 Process of safety inspection

3.3.2 山塘水库安全巡查管理子系统

该子系统主要是对巡查工作进行监控管理,能实时监控每个水库巡查员当天是否去巡查,巡查时间及巡查时走的什么路径等信息。这些可追踪的运动轨迹,保证了巡查员到岗到位情况。与此同时,管理员可以通过平台发布考核指令,达到异地考核和同步考核,节省了大量的人力物力和财力。功能包括山塘水库基本信息管理、山塘水库巡查信息管理、电子地图服务、安全隐患管理、安全巡查绩效评定、短信提醒服务、系统管理等功能。系统将高清影像图与大比例尺地形图结合使用,并与山塘水库进行叠加,用户在电子地图上可以清楚地查看当前地区所有山塘水库的地理位置、周边地形以及重要地物,山塘水库坐标经过校准,可以进行准确的定位。

3.3.2.1 地图监视预警

在地图中对巡查情况可以进行实时监视,将巡查情况以不同颜色进行标识,山塘水库分为3种颜色显示：蓝色山塘水库点表示当天已巡查,黄色山塘水库点表示该水利工程未巡查,红色山塘水库点则表示已巡查且存在安全隐患。用户可以很清楚地了解全市山塘水库当天的巡查情况,而且用户可以在地图中查看山塘水库的相关信息,包括基本信息、工程参数、水雨情信息、巡查情况等。监管人员也可以查看任一山塘水库的历史巡查记录,从而对山塘水库巡查人员的工作情况进行掌控,巡查人员上传的安全隐患也可以在地图上进行定位查看,从而方便监管人员以及山塘水库负责人对发生安全隐患的地点进行大致的了解,电子地图服务界面如图5所示。

图5 地图监视服务Fig.5 Monitoring service using map

3.3.2.2 巡查轨迹监视

将巡查员一天的巡查位置按时间先后在地图上

实际应用表明安全巡查管理系统能够在线监管巡查员的巡查工作,动态掌握巡查情况,快速了解山塘水库安全状况,加强山塘水库巡查管理的监督能力,对山塘水库安全管理工作提供有效支撑；山塘水库安全巡查动态监管不仅有利于巩固除险加固成果,充分发挥山塘水库效益,而且有利于山塘水库巡查管理工作往长效化、规范化、制度化方向发展,以进行显示,通过巡查轨迹结合高清影像图可以清楚地查看巡查员哪些位置巡查了,哪些位置未巡查,以及存在安全隐患的位置。用户还可以查看每个巡查点的具体时间以及相关信息,监管人员可以清晰地判断巡查人员在山塘水库的巡查位置。

3.3.2.3 短信服务

短信服务可结合巡查情况和山塘水库安全情况等信息,结合事先设定好的提醒规则如巡查提醒、山塘水库安全提醒等,当达到提醒条件时以短信的方式传达到用户,实现提醒信息的实时发送,如满足“分级别触发”模式即在相应的未巡查天数下,能自动地触发相应短信定制对象（如1天未巡查通知乡镇水利员、3天未巡查通知市水利局）,当巡查员进行安全隐患上报时,系统会自动给该地区的山塘水库负责人和相关管理员发送短信,以保证监管人员及时处理应对。每天下班后,系统也会将该地区一天内山塘水库的巡查情况进行汇总上报作为短信发送,用户也可以在系统中手动发送短信,发送后的短信可以在系统中进行查看。

3.3.3 移动管理终端

移动管理端主要为领导提供更加便利的管理决策平台,用户可不通过打开电脑就能在手机、PDA等移动终端对山塘水库的巡查工作进行管理决策,功能主要包括巡查信息、隐患信息的查询、隐患处理决策、资源调配及指令下达等。领导通过终端可以实时查询浏览服务器上山塘水库相关信息（山塘水库照片、类型、库容、校核洪水位等等）,随时了解管辖范围内的山塘水库信息以及巡查人员的工作情况,并能够在发生突发事件时对人员进行资源配置和任务分派。进入系统后,系统默认分析出当月山塘水库巡查情况信息,该信息包含山塘水库当月已巡查完成的情况、未巡查的情况以及有安全隐患的巡查情况,通过不同的颜色标识区别现山塘水库运行的状态,便于领导及时掌握情况,给出隐患的处理决策,提高隐患处理效率。

4 结 语

确保山塘水库安全平稳运行。

[1]浙江省水利厅.浙江省山塘水库巡查管理办法（试行）[EB/OL］.（2008－09－04）[2014－06－07］.http：//www.zjwater.gov.cn/pages/document/59/document＿156.htm.（Department of Water Resources of Zhejiang Province.Management Measures of Hilly Ponds Inspection in Zhejiang Province（Trial）[EB/OL］.（2008－09－04）[2014－06－07］.（in Chinese））http：//www.zjwater.gov.cn/pages/document/59/document＿156.htm.（in Chinese））

[2]宋立松,王 挺,程海洋,等.水库安全巡查实时监管系统设计和实现[J］.水电能源科学,2013,（1）：167－170.（SONG Li-song,WANG Ting,CHENG Hai-yang,et al.Design and Implementation of Reservoir Safety Patrol Monitoring System[J］.Water Resources and Power,2013,（1）：167－170.（in Chinese））

[3]张泽锋,宋立松,程海洋,等.水库安全隐患排查治理信息管理系统设计[J］.浙江水利科技,2013,（1）：68－70.（ZHANG Ze-feng,SONG Li-song,CHEN Hai-yang,et al.Information Management System of Investigation and Governance of Reservoir Potential Safety Hazard[J］.Zhejiang Hydrotechnics,2013,（1）：68－70.（in Chinese））

[4]王 挺,宋立松,方琛亮,等.基于Google Map的水库安全生产监管系统[J］.浙江水利科技,2013,（5）：7－9.（WANG Ting,SONG Li-song,FANG Chen-Liang,et al.Google Map-based Monitoring System for Reservoir,Safe Operation[J］.Zhejiang Hydrotechnics,2013,（5）：7－9.（in Chinese））

（编辑：刘运飞）

《长江科学院院报》再次入选中文核心期刊（2014版）

2015年8月,长江科学院信息中心收到《中文核心期刊要目总览》2014年版编委会通知函,由长江科学院主办的《长江科学院院报》入选《中文核心期刊要目总览》,在水利工程类核心期刊中排名第8。《长江科学院院报》自1992年首次入选《中文核心期刊要目总览》以来,已连续七次入选,且在水利工程类期刊中的排名不断提前。

《中文核心期刊要目总览》由北京大学出版,是高等院校、科研单位最受重视的学术期刊评价体系之一,该评选体系采用定量评价体系筛选和专家定性评审的方法对刊物在一定时期内刊载论文的学术水平和学术影响力进行综合评价。2014年版通过对国内14 728种期刊进行评选,共评选出了1 983种“中文核心期刊”,其中14种水利工程类期刊获此殊荣。

Design and Implementation of Dynamic Supervision Mode of Safety Inspection in Areas of Hilly Ponds

SONG Li-song,ZHENG Yi,FANG Chen-liang,CHEN Hai-yang
（Zhejiang Institute of Hydraulics and Estuary,Hangzhou 310020,China）

In order to control the present security status of hilly ponds in reservoir areas and effectively supervise whether safety inspectors of hilly ponds are in place or not,a dynamic supervision model of safety inspection for hilly ponds is discussed and a dynamic monitoring system for safety inspection is developed by using mobile terminal,GPS,GIS and other information technologies.The system is composed of the terminal of mobile patrol,supervision system,and the terminal of mobile management,which has functions such as positioning determination,information report,patrol monitoring,alerts of short message service（SMS）,mobile management,etc.Actual application shows that the dynamic supervision system of safety inspection can realize the dynamic management of safety inspection,effectively improve safety management,and ensure the safety of hilly ponds and people's life and property in the downstream areas.

hilly pond；safety inspection；information technology；dynamic supervision mode；mobile terminal

TV873.1

A

1001－5485（2015）12－0036－05

10.11988/ckyyb.20140506

2014－06－23；

2014－07－18

浙江省科技计划项目（2011F20041）

宋立松（1969－）,男,四川乐山人,教授级高级工程师,硕士,主要从事水利信息化研究,（电话）0571－86438212（电子信箱）slssong＠sina.com。