大型水库“智慧水库”建设思路探索

陈 翔，余丽华，梅传贵，蒋 宇

（宁波弘泰水利信息科技有限公司，浙江 宁波 315192）

1 问题的提出

随着“互联网+”智慧水利新时代的到来，大型水库应结合浙江省水利工程标准化管理总体要求，充分利用现有资源，积极落实智慧水利发展要求，依托信息化前沿技术引导水库管理模式转变，实现水库感知、传输、应用的网络化和智能化[1]，提升水库专业化、精细化和标准化管理能力，构建“智慧水库”一体化管理体系[2]。

大型水库标准化管理信息化建设主要是建立水库标准化运行管理平台，立足水库运行台账和水库管理单位日常工作台账，实现水库基础信息、台账信息和实时信息的全面管理。具体建设任务主要有以下几点：

（1）资料整编：对水库标准化管理涉及的基础数据进行整编。

（2）信息采集：对水库日常工作中的台账信息及工程监测实时监测信息进行采集。台账信息主要包括汛前检查、年度检查、特别检查、工程隐患、异常情况、安全监测、控制运用等；实时信息主要包括水位、雨量、蒸发量、流量、工程安全监测。

（3）水库运行管理平台建设：以工程日常工作管理业务和运行管理业务为核心建立运管平台，围绕组织管理、工程信息、安全鉴定、工程检查、监测监视、维修养护等业务工作设置功能模块。

（4）运行保障环境建设：为水库运行管理平台建设相应的保障环境，主要包括软件环境、硬件环境、安全环境等。

2 “智慧水库”建设思路

“智慧水库”的建设应充分结合标准化管理要求，同时结合物联网、云计算、大数据等先进技术打造水库一体化管控体系[3-5]，完善水库智能感知体系，构建水库智慧管理平台，同时建设相应的保障环境，实现水库智慧管理。

2.1 完善水库智能感知体系

大型水库应结合自身实际，完善水库自动化监测设施，通过物联网技术实现水库实时信息的采集与传输。

（1）水雨情监测系统：对水库流域的降雨量进行实时监测，对水库水位及上下游重要河道水库进行监测，为水库日常运行和预报调度提供基础水雨情数据。

（2）大坝安全监测系统：对水库大坝坝体变形、渗流、应力（应变）等信息进行自动采集、分析及预警，掌握水库大坝安全性态。

（3）设备工情监测系统：对水库发电设备、泄洪设备等运行工况数据进行自动采集，包括闸门启闭状态、开度、电站运行状态、发电量、出力等信息，为水库工程控制及优化调度提供基础数据。

（4）视频立体防控系统：在水库重要监控区域建设视频监控系统，通过高低点视频监控摄像头布控，从不同角度掌握监控区域整体情况及细节情况，形成纵览全局和掌控细节的全方位立体化综合防控系统[6]。

（5）供水监测系统：对水库供水管网的流量等信息进行自动采集，为水库供水调度提供基础数据。

（6）水质监测系统：对水库水质重要监测指标进行自动采集。

（7）水量墒情监测系统：对水库的墒情、蒸发量、流量进行自动化监测，为水库预报调度及水资源分析计算提供基础参数。

（8）全景图及无人机航拍：通过全景图拍摄技术及无人机航拍技术实现水库工程面貌信息的采集，全面、清晰、详实展示水库自身及工程所处的地理环境、周边设施等情况，在紧急情况下提供决策支持。

（9）库区安防监控系统：通过智能识别、智能巡更、电子围栏等技术形成库区安防体系[7-8]，发现异常情况自动触发预警机制，保障管理区安全。

2.2 构建水库智慧管理平台

通过水库智能数据服务，实现感知数据到数据服务的转换，同时结合三维仿真、大数据、云计算等新技术构建水库智慧管理平台，提升水库管理效能，为水库提供智能决策支持与智慧管理服务。

（1）智能数据服务。构建水库智能数据服务，实现感知数据到数据服务的转换。水库各类业务系统数据分散，通过智能数据服务，将多源多格式数据快速高效地汇集至标准数据库，结合规范标准及业务需求进行智能化数据清洗及预处理，并提供具有查询、统计水利数据信息功能的API服务接口。同时可通过标准化的数据服务接口实现与其他业务系统的资源交互共享，提升信息资源利用效率和应用能力。

（2）智能仿真模拟。构建水库大坝三维安全展示模型及库区三维场景模型，模拟各监测点的实时工况，还原水库真实面貌。根据预测的降雨和实际地形情况，结合水利模型计算，形成水库洪水演进过程，实现三维溃坝模拟及下游淹没分析等动态模拟[9]。

（3）智能诊断预警。建立大坝安全诊断评估系统，实现水库大坝安全状况智能诊断分析。基于大坝监测三维在线模拟、洪水过程模拟演进等，对水库当前运行情况进行智能诊断，提出兴利最优、安全最优等多种解决方案。并结合多种信息化手段，实现水库重要运行信息及预警信息的自动推送及发布。

（4）智能决策调度。利用自动预报调度等先进技术，构建水库水资源调配、防汛减灾、工程调度于一体的大数据智能决策平台，满足水库智能决策需求，结合水库数据大屏进行综合展示，有效提高业务管理水平和管理效率。

（5）智慧工作平台。构建水库综合管理智慧工作平台，结合PC端及移动端，实现水库综合业务一体化、多终端同步管理，满足水库组织管理、工程信息、工程检查、监测监视等各类日常业务需求，提高水库精细化管理水平。

2.3 建设水库运行保障环境

通过通信网络、数据中心、会商中心、工程集控中心、安全体系的建设，为水库各类业务系统的运行提供基础、安全、稳定的保障环境。

（1）通信网络。围绕水利现代化数据交换、共享、监控信息传输、视频会商等业务应用需求，构建水库政务专网、工控网、视频监控专网、视频会议专网。对内形成各专网间的物理隔离，对外可连接上级主管部门、电子政务网、防办视频会商专线和互联网等。

（2）数据中心。构建水库数据中心，建设标准化机房，并配套相应的软硬件设施，水库应充分利用现有资源，避免重复建设。标准化数据中心机房建设内容主要包括机房装修工程、配电系统、空调系统、消防系统、安防系统等。同时应配备主机及存储设备、网络安全设备、数据备份设备、数据库、操作系统等相应的软硬件设施。

（3）会商中心。会商中心系统包括大屏幕显示、视频会议、会议扩声、数字会议、集中控制等子系统。

（4）工程集控中心。工程集控中心是水库日常工作值守的主要区域，可以满足日常水雨情、工情、视频监控、小规模工作讨论、防汛值班等功能。集控中心系统包括大屏幕显示、会议扩声、集中控制及配套设施等子系统。

（5）安全体系。主要包括物理安全、应用安全、数据安全。系统运行的物理环境是保证安全的前提，机房物理环境应符合国家相关标准。综合采用防火墙技术、入侵检测技术、身份认证技术等保证网络安全。通过数据加密、权限控制、日志和安全审计等技术保障应用安全。数据安全包括数据传输、存储、访问、处理的安全，同时应做好数据的备份容灾。

3 结 语

在水利工程标准化和“互联网+”智慧水利的大背景下，通过结合浙江省水利工程标准化管理信息化建设要求，提出大型水库建设“智慧水库”的总体思路，完善水库智能感知体系，构建水库智慧管理平台，同时建设相应的保障环境，通过先进的信息化技术手段切实提高水库的管理效能和现代化管理水平，充分发挥水库社会效益和经济效益。