智慧水库云监管平台的设计与应用

韩桂芳，丁天沛，金小雨（.浙江雨川教育咨询有限公司，浙江 杭州 0000；.天台县桐柏电力工程管理局，浙江 天台 5600；.浙江水利水电学院水利系，浙江 杭州 0000）

智慧水库云监管平台的设计与应用

韩桂芳1，丁天沛2，金小雨3
（1.浙江雨川教育咨询有限公司，浙江 杭州 310000；2.天台县桐柏电力工程管理局，浙江 天台 325600；3.浙江水利水电学院水利系，浙江 杭州 310000）

针对水库大坝的自动化水平不高、水库的安全运行传统、库区管理安全等级低等情况，结合云技术、物联网技术、移动互联网技术和大数据技术等，设计开发智慧水库云监管平台，在黄龙水库的实际应用表明，提高了水库的智慧化、标准化管理和运行水平。

智慧水库；云监管；大坝自动化；安全标准化

1　建设背景

水库大坝的安全运行是事关人民生命财产安全的重大事项，也是县域经济发展的重要保障。加强库区管理提高安全等级是水库水源地水质安全、大坝安全、库区防火、偷钓禁游、防汛抗洪的需要。我国历来对水库、水源地水质及大坝的安全管理和监控十分的重视，在《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国防汛法》、《安全生产法》等法律中都写有相关的条文，此外针对水库、水源地及大坝的安全管理条例和政策法规有：《水库大坝安全管理条例》、《水库防汛抢险应急预案编制大纲》、《小型水库安全管理办法》、《水库大坝安全管理应急预案编制导则》、《饮用水水源保护条例》等。

但随着近年来人类活动因素的影响，水库安全和水源地水质受到了极大的冲击，相应的为水库管理带来陡然增加的压力。根据《浙江省环境保护“十二五”规划实施情况中期评估报告》，浙江省2013年有13个县级以上水源地水质超标，全省15％的水源地存在水质不达标现象。水源地水质不达标的原因众多，其中人为的水体污染行为是一项重要因素，而管理不到位又是导致这一行为发生的重要原因。

为消除上述人为因素造成的水体污染、水质下降、安全压力增加等影响，水库运行管理需改变“重建轻管”的传统思路，根据“三分建设、七分管理”的新要求，采取切实有效的方法、手段提高水库工程的安全管理水平，从而保障水库持续安全运行并发挥工程效益。这与中央《关于加快水利改革发展的决定》（2011年）和浙江省委《关于加快水利工程改革发展的实施意见》（2011年）的文件要求一致，同时这也符合浙江省当前正在实施“五水共治”的发展战略。

在此背景下，本项目运用物联网、云计算、大数据等最新技术建设一个智慧水库云监管平台，为水库管理部门提供管理技术支撑，从而更安全、科学、高效的开展水库日常运行管理。

实施本项目具有如下意义：

（1）实时监控库区，提高库区安全等级。通过远程视频监控，可以提高水库安全防卫水平，可查看岸上的物体（如人、兽）是否进入危险区（如闸门口、大堤上），以及是否存在偷钓、游泳等违反水库安全管理的行为，或是否有可疑的情况（如有人想要破坏水库）。还可查看水面上是否有漂浮物（如白色垃圾）、漂流物（如泄漏的原油）的情况。

（2）通过最新技术随时掌握库区水位情况。通过移动互联网和物联网技术实施库区水库的实时监测和报警管理，一旦库区水位超过警戒值实现智能报警功能，通知相关的人员。

（3）集中查询水库相关的数据，为防汛决策提供依据。通过平台可以实现水库水位、雨情及台风路径实时查询（省厅台风发布数据），便于自如应对汛期带来的影响，做到心中有数据，指挥有分寸。

（4）通过手机实现远程无线喇叭喊话，等于水库有一个24 h在场的保安。通过手机或管理房话筒设备远程调用库区设置的喇叭进行重复播放，警示非法作业、险情等。

（5）实现安全生产标准化管理。通过安全巡查管理、OA办公自动化管理等管理系统功能，大大提高水库内部安全运行管理水平和管理规范性，与水利系统目前主推安全生产标准化一致。

2　水库水源地智慧安全管理需求

本项目利用物联网、云计算、大数据等最新技术打造一个智慧水库云监管平台，通过平台为水库现有管理业务提供技术支撑，提升智慧化管理水平，实现水库水源地的安全运行管理和水质安全监控。

2.1智慧水库功能需求

（1）全库区实时视频监控。建设一个围绕水库全库区的视频监控系统，并且需要在最优性价比范围内提供最高质量最佳维护性的视频监控方案，监控视频能够在手机端、水库管理房及管理局内部实现视频实时监控，视频在高质量状态下需实现1个月的连续存储。

（2）水库安全巡查管理。通过全水库设置必要的巡检点，要求每次巡检必须人到巡检点，并且可以记录下巡检情况，对于异常的巡检记录可以通过拍照方式上传到云端，同时相关负责人可以及时接收到巡检异常情况，以便及时排除险情，保障水库安全运行。

（3）水库远程语音喇叭喊话管理。在远程视频发现有人存在破坏或损害水库运行安全行为时，通过语音或手机语音实现远程的语言喊话功能，实现吓阻，提高管理人员的管理效率和及时程度，并且在一定程度上避免了面对面的冲突，保护了管理人员的人身安全。

（4）水位实时监测与智能报警管理。在手机端、电脑端都能实现实时的水库水位查询，并且可以设置警戒水位，一旦超过警戒水位则将报警信息发送到相关人员的手机上（可以以短信或微信方式）。

（5）台风路径、水雨情实时查询管理。整理省水文数据，实现台风路径和水雨情的实时手机查询。

（6）水库大坝运行状态实时监测管理。通过传感器实现水库大坝相关运行参数的查询和智能分析，可以在手机上查询水库位移、沉降等信息。

（7）OA办公自动化系统。可以通过手机端方便的实现内部管理，包括采购审批、请假审批、日志上报、出差申请、用车申请等功能。

（8）水库大坝运行日志管理。可以实现水库大坝的运行日志管理，实时上报云端，在手机上可查询相关的日志信息。

2.2水库监控设置点

水库监控包括了黄龙水库和原水管理处两部分的视频监控。

3　总体设计方案

3.1系统设计原则

系统总体设计原则：技术设计上要保证智慧水库云监管平台的规范、稳定、安全、可靠，功能设计上要保障一定的灵活性、扩展性、维护性等要求，支持系统能够根据水电管理的发展而升级，避免大量、重复的软件开发。具体原则包括：

（1）用户参与原则

行业用户身处一线，了解行业管理业务，掌握如何管理，知道需要什么样的系统平台，因此，系统需要考虑用户参与原则，具体由高层领导对总体方案进行决策指导，核心骨干用户对系统设计方案进行指导。

（2）可拓展性原则

系统要充分考虑今后平台业务的发展，系统设计要具有高度的灵活性和可扩展性，以便于在今后业务情况发展、变化时，可以根据应用需求的改变而方便地扩充和调整系统功能，满足新的应用需求。

（3）易维护性原则

系统设计应该便于安装、升级和维护，尽可能减少因系统维护问题对平台的管理服务产生影响。

（4）易使用性原则

系统的用户接口界面设计应符合用户已有的操作习惯，系统操作应易学易用。

（5）安全性原则

系统安全性和保密性对于计算机软件系统是至关重要的，系统中的任何数据丢失、数据错误以及数据泄露都有可能对公司和相应的业务客户带来巨大的经济损失，所以在方案设计中要充分考虑系统的安全和保密因素，保证系统数据不会被非法修改、窃取、破坏。

（6）稳定性原则

本系统设计要具有高稳定性，系统在正常的访问使用过程中能够稳定、可靠地进行业务数据处理。

3.2技术架构方案

本项目的技术架构方案完全采取智慧信息系统设计4层解决方案，从底层硬件感知到上层用户界面包括了：智能感知层、智能互联层、智能计算层和协同服务层，技术架构图如图1所示。

图1　系统4层架构设计示意图

整个技术架构设计方案采用了物联网典型4层架构模型，感知、互联、智能、应用，其中感知层是智慧水库的重要物联网设施，可以实现巡查、视频监控、大坝状态数据的全面获知，互联层可以对接现有的各种通信网络，智能计算层建有GIS、数据、安全、图形等各种数据模型和算法，平台具有较高的先进性和功能可扩展性。

3.3智慧水库云监管平台功能设计

如图2所示，智慧水库云监管平台共分为9大系统模块。这些功能涵盖了安全管理、安全监测、内部管理、智能报警、气象信息5个领域，通过这些功能协助水库管理实现全范围智能化提升。

图2　智慧水库云监管平台功能结构图

4　结束语

通过黄龙水库的设计应用可知，该技术具有先进性，水库的运行管理水平将会大大提高。新技术在水利工程中的应用提高了安全标准化管理水平和运行可靠性。

TV737

B

1672-5387（2016）05-0073-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.05.026

2016-04-03

韩桂芳（1972-），女，讲师，研究方向：水利水电工程。