水库工程管理系统设计探究

（南京市六合区水务局单位，江苏 南京 211500）

在水利工程建筑物当中，水库具有拦洪蓄水的作用，在防洪、滞洪和泄洪等方面起到了调节控制的作用。通过蓄积大量的水资源用于发电、供水以及灌溉等，同时，水库还起到调节水流和水生态环境的作用。在水库管理当中，水库信息管理系统负责水库的运行管控，随着现代高科技信息技术的快速发展，传统的水库系统管理模式已经逐步被现代化信息管理模式所取代[1]。现代化水利信息管理工程的建设，推动了传统水利建设向现代化水利发展的重要转变，通过建设现代化水利信息工程，提高了原有水利工程管理信息的水平，促进了水利信息化建设的发展。水利信息化管理工程建设中的结构设计，主要是以系统的总体结构进行设计，采用先进的监控管理系统、指挥系统和遥控系统，并建立信息数据管理库，收集存储水库的雨水蓄存量信息，通过备水库管理系统进行水量的限制、泄洪的管理措施，实现科学安全的系统管理模式[2]。

工程信息化管理系统设计的重要优势，体现在工程建设期就运用信息化手段进行建设管理，相比一些只能在水利工程的具体业务功能中运用系统管理技术，具有推动系统管理建设的重要意义。在工程管理系统建设的结构设计中，每个水库建设工程都有各自不同标准，因此，在设计具体建设方案时应结合所需建设的要求进行设计，完善设计内容提高管理功能。

1 水库工程管理系统总体结构设计

水库工程管理系统主要是由三个模块组成的，分别是指挥控制模块、调度主机模块和调度单机模块。工作人员需要通过指挥控制模块控制水库工程建设，利用调度主机实现网络调配管理，参与的工作人员可通过调度单机与总指挥实时交流[3]。水库工程管理系统总体框架设计如图1所示。

图1 系统总体框架设计

由图1可知：指挥控制模块采用51单片机作为主要构件，通过数字交换电路实现系统总体框架基础研发，并利用遥感技术实现水库工程的实时管理，具有结构简单、实时性强的优势[4]。

1.1 硬件模块设计

1.1.1 管理监控系统中心硬件配置

监控系统中心主要负责水库各个角落的监控，系统中心通过屏幕投影显示监控范围内的情况，工作人员可以及时了解水库的状态，以便采取有效的管理措施。系统还可以进行远程遥控监视，监控系统建立数据库负责收集存储信息数据，数据库与集线器连接到达监控交换机，通过无线终端服务器完成信息的交换，系统设置防火墙防止病毒侵入破坏系统中心[5]。

1.1.2 视频监控主控制板

系统指挥控制模板具有较好的硬件编解码功能，把视频编解码设置为MPEG-1/2/4格式，设置输出数字以TV表示。IVA3硬件加速器可以进行全高清视频编码，并能快速解码高质量视频，将解码的高清视频全部输出到显示器之中。

采用安卓操作系统内部设置高性能图形引擎，能够把图形快速加载出来。主要控制板采用S5PV210开发板，内核处理器为512 MB，具有容量大的特点。主控板硬件各个结构通过网络总线接口进行连接。

1.2 数据库建设

数据库的建设在水库系统管理当中起着重要的作用，通过收集、整合、存储水库的信息数据，作为水库信息管理的依据。数据库负责存储实时水库蓄量的信息、汛期高峰降水信息以及系统监控信息，并对水库的工程建设情况和水库其他业务信息资料进行存储，满足水库综合信息数据库服务的要求。水库数据库分为：①基础数据库，分析存储即将建设的水库工程或其他工程建设的基本信息；②业务数据库，对降雨数量信息和旱涝情况进行存储，制定防治措施并对企业审批、招、投标等信息存储；③监测数据库，对监测的数据信息进行存储；④其他数据库，对其他空间的有用数据进行存储。

1.3 基于遥感技术的软件功能设计

遥感技术是通过航空拍摄提供实时的情况，遥感软件在功能设计上利用物理功能，通过软件波谱功能自动识别水库工程管理中各类事物，可以远程感知拍摄区域的状况。遥感技术利用遥感器来感知设定位置，最快速度获取数据资料，具有信息量大、精准度高的特点。

水库工程管理系统的遥感功能软件的设计，实现了监控系统的智能化，使监控中的画面质量清晰、准确，遥感技术功能提高了监控效率。水库工程管理系统软件在设计中，通过设计主控软件系统，实现了水库大坝的安全监测、闸门自动控制等系统自动化管理；图像数据服务软件对水库水情自动测报，并进行实时的视频监控，水库工程管理系统软件结构实现了先进的系统信息化管理，提高了水库建设管理的效率。

工程管理信息系统功能完善，具备多种传输管理能力，其中包括：

（1）对水利信息数据库的各种业务信息进行在线查询或联机检索，并通过数据、文本和图像等形式进行快速传输；（2）系统功能具有安全保障功能，防止网络信息泄漏或丢失；（3）对范围内网络平台的各个系统之间的信息数据资源，进行数据的存储和完善。工程管理信息系统功能的多样性，为水库运行管理提供了先进的科学技术。

2 实验验证分析

为了验证基于遥感技术的水库工程管理系统设计合理性，进行实验验证分析。

2.1 实验参数设置

实验参数设置如表1所示。

表1 实验参数设置

2.2 实验结果与分析

依据上述参数，将传统系统与基于遥感技术设计的系统管理效率进行对比分析，分别设置大雨和高温天气，对比结果如下所示。

（1）大雨。在大雨天气下，将两种系统管理效率进行对比分析，结果如图2所示。

图2 大雨天气下两种系统管理效率

由图2可知：在大雨天气下，随着实验次数增加，两种系统管理效率逐渐降低。当实验次数为16次时，传统系统和基于遥感技术设计的系统管理效率都达到最低，分别是29%和65%。由此可知，在大雨天气下，基于遥感技术设计的系统比传统系统管理效率要高。

（2）高温。在高温天气下，将两种系统管理效率进行对比分析，结果如图3所示。

图3 高温天气下两种系统管理效率

由图3可知：在高温天气下，随着温度升高，两种系统管理效率出现较大差别。在32 ℃下，基于遥感技术设计的系统管理效率达到最高为93%，而传统系统管理效率也最高为68%；在38 ℃下，基于遥感技术设计的系统管理效率为86%，而传统系统管理效率达到最低，为28%。由此可知，在高温天气下，基于遥感技术设计系统比传统系统管理效率要高。综上所述，基于遥感技术的水库工程管理系统设计具有合理性。

3 结语

现代化信息工程管理系统在水库工程建设管理中起到了重要的作用，先进的遥感技术实现了全方位对水库的管理建设，促进了水利工程的进步与发展。在水库维护管理中，应加大防护手段。

针对水库工程管理设计中的监视问题，提出几点建议：（1）在选用监视硬件芯片时，需以硬件结构客户端为主，保证选用的芯片能够实现主流浏览器的实时访问；（2）在Visual Studio 2010开发环境下，保证监视结构能够对水库环境进行实时监测，全面掌握水库环境内情况；（3）水库工程管理监视中心能够为管理系统设计提供监控服务，通过全数字监控模式，采用编码型监视结构，将模拟信号转换为数字信号形式，并利用电脑主机进行控制与管理，通过显示屏显示在监视器上；（4）设计监视功能，能够直接处理用户数字信息，并将采集的视频信号进行模数转换，采用深度学习法，避免外界噪声干扰，通过待检测水库监控所获取的图像，确定偏离程度的图像质量。