农村水电生态流量及下游安全监管移动互联云平台的研究及设计

卢蔚瑶，张仁贡，徐杨花（.浙江同济科技职业学院，浙江 杭州 33；.浙江禹贡信息科技有限公司，浙江 杭州 3006）

农村水电生态流量及下游安全监管移动互联云平台的研究及设计

卢蔚瑶1，张仁贡1，徐杨花2
（1.浙江同济科技职业学院，浙江 杭州 311231；2.浙江禹贡信息科技有限公司，浙江 杭州 310016）

在分析农村水电对河流生态环境影响及目前生态水电建设措施的基础上，构建水电站生态流量及下游安全监管移动互联云平台，通过该平台，监管部门可对量大面广的农村水电站生态流量的下泄情况通过移动终端随时进行监控和管理，同时洪水期又可对电站下游的危险点及时进行监视和报警，避免安全事故的发生。该平台的研究及实际应用对水利信息化建设和“智慧水利”建设具有实际意义。

水电站；生态流量；安全监管；移动互联；云技术

1　引言

浙江省是水电资源较为丰富的省份，而农村水电是浙江省水利事业的重要组成部分。近年来，浙江着力实施中央水电新农村电气化县建设、水电增效扩容更新改造工程和省级“千站改造惠农保安工程”［1-2］，取得了很好的成效。实践证明，农村水电在加快山区经济社会发展，增加能源供应，改善农村基础设施，提高农田灌溉保障等方面发挥了重要作用。但也出现了一些问题，例如，农村水电建设期间造成了局部的植被破坏、水土流失和环境污染，引水式电站改变了河流的天然流态，导致部分河段脱水，影响了河流的自然形态［3-4］。近几年，“农村生态水电”概念得到政府、行业以及有关专家的支持，并在技术和制度上开展了许多有益的探索［3-4］。

农村水电站大多地处高山峡谷，厂房工程多沿河沿谷而建，量大面广，且农村水电又具有一定的经营性，其利益主体相对复杂，因此，农村生态水电建设的困难依然较多，普遍存在的问题有：

（1）虽然农村水电建设中采取了保护生态环境的工程措施，但是，建设期后由于非工程措施（制度）缺乏或管理成本较高，影响了工程措施功能的发挥［6］；

（2）一些老旧水电站经过电气化改造，虽然自动化程度得到提高，但为了获取最大经济效益，其经营主体违反规定不顾下游生态环境和民众生活需求，任意取水的现象也屡有发生；

（3）现有的水电站监控系统实时数据传送对象基本停留在固定的微机层面，在互联网飞速发展的时代，监管的时效性有待提高。

农村水电生态流量及下游安全监管的移动互联云平台是基于云技术、大数据服务、移动互联技术、微信平台技术而开发的系统。随着智能手机、ipad等移动互联终端的增加和普及，为移动互联技术在农村水电生态建设应用提供了便利，此系统可满足随时随地的实时数据监管需求。

2　总体框架设计

农村水电生态流量及下游安全监管的移动互联云平台主要为行业监管生态水电的生态流量和保障水电站坝下沿河村庄的人员生命安全服务，总体框架如图1所示。

图1　系统总体框架图

3　主要功能描述

农村水电生态流量及下游安全监管的移动互联云平台功能框图如2所示，其主要功能为：

（1）生态流量视频监控：可以根据生态水电建设的需要，远程无线监控引水式或坝后式电站的水库生态流量放水口，尤其是在枯水期通过手机随时随地监视生态流量的情况，这对行业监管和生态水电的建设具有重要意义。

（2）下游河道安全监控：可以根据实际的需要沿途监控下游河道，在枯水期监控生态流量的情况，监视河流是否断流；在洪水期监控河道的水位情况，以保沿途村庄和城镇的安全。

（3）结合大数据存储技术，使视频依据设定的要求存储和实现历史查看。

（4）安全报警功能：当遇到洪水或者水库开闸放水时，在沿河安装报警装置。

（5）微信通知功能：当遇到洪水或者水库开闸放水时，通过微信报警通知河长。

图2　功能框架图

4　关键技术

实现该系统的关键技术有：

（1）基于H.264视频编解码压缩技术的无线视频通讯。通过高清视频编解码压缩技术与无线通讯技术相结合，利用相对窄带的3G通道传输视频编码后的数据，将信号传输到移动终端，使行业监管人员随时随地能够监管到水电站的大坝泄水口及下游河道的情况。

（2）基于云的大数据服务技术。通过基于ISO/OSI互联标准的C/S、B/S架构体系模式的研究及云服务架构的研究，结合Access Control（A/C）的技术研究。构架基于大数据服务的数据库，用以存储视频历史信息和相关报警信息，便于查询和统计。

（3）基于微信嵌入式开发技术的应用。通过微信嵌入式开发，实现微信客户端能够接收视频信号，报警信号。无需安装APP客户端，只要关注公共号即可实现安装，不但方便，而且省数据流量。

（4）基于无线通讯模块的单片机开发，形成新型的远程移动报警装置。该报警装置可以通过云服务器，无线接收手机微信平台请求进行报警，同时依据大坝下游水位具备联动智能报警功能。

5　应用分析

农村水电站大多地处高山峡谷，厂房工程多沿河沿谷而建，量大面广，随着互联网和通讯技术的发展，农村水电生态流量及下游安全监管的移动互联云平台可实现：

（1）行业用户可在移动终端对电站坝下的泄水口及下游河道水流状况、植被生长等生态环境进行视频监控。便于相关工作人员和管理部门随时随地采用移动终端进行实时的视频监控和安全管理，提高监管的时实性、便捷性和有效性。

（2）下游河道危险点的安全监控和报警功能。河道堤岸人们的生产和生活远程视频监控，特别在交通和道路不便捷地区，当遭遇天降暴雨，水库泄洪等突发状况时，可以在第一时间通过手机发送警告，实时通知下游河道堤岸生产和生活的人们，通知其及时地撤离或者做好准备，预防下游安全事故的发生。

6　结束语

水电站生态流量及下游安全监管［4］移动互联云

平台通过采用云技术、大数据服务、移动互联技术、微信平台技术、单片机技术、无线技术等，为行业监管生态水电的生态流量服务，为水电站坝下沿河村庄的人员生命安全服务，实现安全监督从被动防范到主动监管转变。该平台的研究对水利信息化建设和“智慧水利”建设具有实际意义。

［1］浙江省水利厅.关于开展农村水电千站改造惠农保安工程（浙水办电〔2012〕1号）［Z］，2012.

［2］中华人民共和国水利部.水利部关于加快开展全国水生态文明城市建设试点工作的通知（资源233号）［Z］，2013.

［3］许文斌.建生态水电创秀美山川［J］.中国水能及电气化，2011 （4）：4-7.

［4］赵建达，程夏蕾，朱效章.农村水电开发中的生态和环境问题及其对策［J］.中国水利，2006（10）：32-33.

［5］“水能资源开发生态补偿机制研究”编写组.水能资源开发生态补偿机制研究［M］.北京：中国水利水电出版社，2010.

［6］张仁贡，李志武.面向新农村的生态水电建设发展模式研究［J］.人民黄河，2012，34（12）：142-145.

TV737

A

1672-5387（2016）05-0015-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.05.006

2016-03-27

浙江省水利厅科技项目（RC1558）

卢蔚瑶（1977-），女，讲师，研究方向：电气自动化技术及应用。