信息化技术在锦绣川水库的应用

李 双，马 萍

（济南市水利工程服务中心，山东 济南250112）

锦绣川水库位于济南市南部山区，是济南市的重要饮用水水源地之一，担负着防汛抗旱、城市供水、农业灌溉、生态用水等职能。锦绣川水库服务处结合水库当前水利信息化现状和实际需求，科学确定目标任务，制定总体设计原则，分步推进信息化技术在锦绣川水库的开展，为各项水利项目提供全面的信息化技术支撑。

1 设计原则

1）规范性。因各子系统由不同的施工单位参与投标施工，为保证设备规范，投入使用后系统不相互冲突，在信息化建设各子模块建设过程中应依据国家所制定的统一的规范和标准。对尚未制定国家标准和行业标准的业务部分，可根据规定进行适当扩充,但需和整体系统融合。

2）先进性。系统应具有前瞻性,针对信息化系统和各子模块的具体需要,综合利用遥测技术、网络技术及其它先进的技术与工具,来进行设计和完善。

3）可靠性。在信息化系统建设中,通过各种技术手段、采取项目质量控制,针对本项目设施设备建立起完备的质量评价体系,确保系统稳定运行,数据传输和数据处理确保安全可靠、准确无误。

4）实用性。信息化建设应做到项目整体结构清晰，各子模块和各项设备、技术应配备必要的安装和用户手册，说明和使用文档详尽,遇到问题方便查阅，确保可以充分满足工作需要。

5）开放性。软件系统统一采用Windows操作平台，增强系统移植性。本次信息化建设中，锦绣川水库安装了水库安全管理平台，同时接入了济南市城乡水务局的智慧水利系统。在系统设计中均采用了开放式系统设计，方便子系统的添加与修改，并为系统的进一步开发预留了接口。

6）可扩展性。确保本系统和其他水务系统兼容，方便系统功能扩展。

7）安全性。根据信息化系统使用部门和人员的不同进行分门别类，并设置超级管理员、普通用户等不同权限,防止对数据的误操作。

8）可维护性。在系统内充分考虑定期自检和发生故障时的联机诊断，各子系统均可以通过远端实施遥测维护，及时查找数据并方便快速解决出现的问题。

2 系统建设情况

锦绣川水库目前建有大坝安全监测系统、视频监控系统、水质监测系统三个子模块，上述模块全部整合于锦绣川水库安全管理平台，对水库实施全方位、全时段信息化监控。

2.1 视频监控系统

锦绣川水库现有的视频监控点，是结合水库其他建设项目分三次完成实施的，因建设标准不统一、监控图像分辨率较低、使用年限较长等原因，设备状态不稳定，使用、管理及维护都比较繁琐，不利于今后水库安全管理工作的开展。

根据水库视频监控现状情况，在水库库区新建24处视频监控点，在供水渠道重点部位15处视频监控点，视频监控中心设在锦绣川水库服务处院内，对库区和供水渠道进行24 h不间断监控和数字录像。中心采用网络管理NVR一体机，在实时录像的同时，可以为管理人员及上级主管部门提供视频服务。

1）库区视频监控。水库库区共设24处监控点，分别位于水库放水洞出口、水库大坝两端及库区管理范围内。24处监控点摄像机采用红外夜视IP网络摄像机机，具备区域侦测功能，每个监控点设2台，库区共有48台。监控点通过埋设或架设的光纤与中心连接，光纤分南北两路布设，北岸布设6.5 km，南岸布设5.5 km，共埋（架）设光纤12 km。库区范围内的24处监控点的供电采用就近取电，接近村庄的监控点与附近村庄协商接入，单独设置电表计量电量。

2）供水渠道视频监控。供水渠道多为暗渠，全长27.4 km，供水线路长，沿程穿越多个村庄和公路，根据水源地安全管理需要，在供水渠道重点部位布设15处视频监控点。15处监控点摄像机采用红外夜视IP网络摄像机机，每个监控点设2台，共有30台。监控站通讯采用有线宽带网，利用移动、联通、电信公司付费光纤宽带业务，将视频信号接入锦绣川水库服务处，水库在供水渠道上4处管理站的管理人员可通过连接水库服务处的网络进行监视。监控点供电采用就近取电，与附近村庄协商接入，单独设置电表计量电量。

2.2 水质监测系统

锦绣川水库服务处在库区大坝北端新建水质自动监测站，及时掌握库区水质变化情况，为水质保护、水污染预警等提供技术支持。

1）水质监测指标要求。水质监测频次要达到每月至少2次，监测项目达到《地表水环境质量标准》中规定的基本项目24项和补充项目5项的要求，并形成水质监测报告。特定指标监测每年至少1次，监测项目达到《地表水环境质量标准》中规定的特定项目80项的要求。湖库型饮用水源地每年应该按照《地表水资源质量评价技术规程》规定的项目开展营养状况监测的要求，形成水质监测报告。

2）水质数据采集和处理流程。通过传感器采集数据到水质自动监测站部署的前置机内，在前置机转换为TCP报文，通过无线GPRS网络，上传到水务大数据平台的数据网关。数据经过统一转换后，存储进入大数据平台数据中心，数据经过清洗分类后通过ESB数据总线发布，各业务系统通过webservice服务，获取上报的数据。其中水质数据可通过济南政务云平台与市级水利部门共享。

2.3 大坝安全监测系统

1）主要建设内容是在水库大坝建设坝体变形监测系统，利用先进的卫星定位技术对坝体横向和纵向形变进行不间断测量，生成坝体形变过程参数；建设大坝坝基扬压力监测，通过埋设渗压计或测压管进行监测，保障水库大坝安全运行。

2）水库水位监测系统升级改造是对现有浮子式水位计进行升级，并增加1处雷达式水位计，提高水库水位监测的准确性和可靠性。

3）闸门运行数据采集处理系统是在闸门现场设置数据采集箱，采集闸门运行状态和开高等数据，将数据集中在管理工作站上，对闸孔出流进行计算，从而掌握闸门出水流量。

2.4 锦绣川水库安全管理平台建设

锦绣川水库安全管理平台建设应符合济南市城乡水务信息化发展要求，从数据库、系统平台、系统门户、标准、安全等方面综合考虑，在提高水库管理信息化水平的同时，还为济南智慧水务建设提供准确的数据资源。

将新建的大坝安全监测系统、视频监控系统、水质监测系统三个子模块通过高速、安全、可靠的通讯网络相串联，建设一套整体性更强的锦绣川水库信息管理系统。系统整合主要包括数据库整合、系统平台整合两部分。将采集的各类监测信息，包括水质、流量、降雨量、水位数据及监控视频信息等，放入同一数据库内，保证数据来源的唯一性，并统一对数据进行分析处理。系统平台的整合主要是实现统一身份认证、单点登录，系统用户根据权限在同一平台登录各子系统，并应用定制好的分析处理程序，完成各自业务工作。

主要建设内容包括：

1）水库洪水预报软件。首先对水库库区地形进行测量，包括库区防洪水位以下1∶500地形图测量等，核实现状水库库容。通过对流域内降水和下垫面分析，对入库流量进行产汇流计算，预测洪水行进过程，为水库防洪调度提供技术支撑。

2）会商室系统。引进DLP拼接大屏、多媒体管理中心、主席台话筒、无线话筒、音响等设备，展示水库运行信息，完成信息的交流发布，为信息集中管理提供支持。

3）网络机房升级改造。配备视频管理服务器、防火墙、核心交换机、接入交换机、UPS不间断电源等设备，搭建水库网络硬件环境。

3 工程效益

锦绣川水库服务处以统一技术标准、统一运行环境、统一安全保障、统一数据中心为总体要求，综合运用了物联网、信息监测、自动化控制、数据存储、视频监控等各项技术，建立起了水质综合监测系统、视频监视系统、大坝安全监控系统，并将数据整合到锦绣川水库安全管理平台，实时监测水库水质、大坝安全数据、视频监控等运行数据,为水库提供科学现代化的管理，在水库防洪、供水、灌溉、环境生态保护等方面提供了可靠保障。