新型基层防汛直观显示系统的设计与应用

马 顺 薛翠东

(1.安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院，安徽 合肥 233088；2.滁州市南谯区水利局，安徽 滁州 239000)

依托全国山洪灾害防治非工程措施项目，经过多年建设，安徽省针对皖南山洪灾害县的山洪灾害监测预警系统已初具规模，且在实际应用中发挥了巨大作用[1]。而皖中、皖北平原河网区由于河流水系发达，人口相对集中，地势较平，极易形成洪涝灾害[2]，逐渐在防洪减灾方面暴露出诸多薄弱环节。2017年5月4日，水利部、国家发展改革委和财政部印发了《加快灾后水利薄弱环节建设实施方案》[3]，安排安徽省57个平原县组织开展农村基层防汛预报预警体系建设项目。基于农村基层预警项目，安徽省“统一开发、分级部署”的基层防汛监测预警平台只规划部署为省市县三级使用，而乡镇作为基层防汛减灾体系中最前线阵地，却无法及时有效掌握属地实时汛情、险情以及紧急转移信息，只能被动接受上级部门指令，乡镇基层人员常需要通过电话、短信等方式与上级进行沟通核实[4]，大大压缩了乡镇水利人员对所辖村、组、户的预警发布以及组织人员转移的黄金时间。

本设计提出的新型基层防汛直观显示系统通过在乡镇配置显示设备和信息显示终端，使得基层监测预警平台能够把实时雨水情信息、视频/图像信息、预警信息、水利宣传信息、日常业务数据等通过类似“电视频道”的方式，便捷地主动推送给乡镇级用户群体，为乡镇乃至村提供防灾减灾实时预警显示服务，满足乡镇对县级防灾减灾预警平台向下延伸的要求，大幅提升基层防灾减灾能力，保护了人民群众的生命财产安全[5]。

1 系统总体结构

1.1 结构组成

面向乡镇基层研制的新型基层防汛直观显示系统是农村基层防汛预报预警体系建设的关键环节，主要由省级基层防汛监测预警平台、互联网络、基层防汛显示设备组成。基层防汛显示设备由主控终端、显示媒介(如显示大屏、电视机等)组成。显示设备进行相应IP地址及端口号设置并注册完成后，通过现地既有互联网络与平台进行连接。使用用户主要分为省、市、县、乡四级。系统总体结构见图1。

图1 安徽省新型基层防汛直观显示系统总体架构

1.2 技术路线

防汛直观显示设备显示内容涉及的雨量、水位、视频、图像、预警等实时数据、电子预案等防汛基础信息皆从基层防汛平台直接获取。同时平台向县级及以上用户提供了内容及频道定制、频道推送、终端注册、日志监控、状态监控等软件模块，可实现信息自动推送、展示屏定制、终端管理以及智能远程运维管理等目的。县级主管单位通过在预警平台定制各个乡镇相关的当前预警、雨水情、视频/图像、水利宣传等频道，并将定制的显示频道推送至各乡镇站点的主控终端，乡镇水利管理人员可通过遥控器以类似切换电视频道的方式，利用现场显示媒介查询辖内相应信息，也可以通过安装基层预警平台手机APP或短信实现日常通知的发布。

1.3 权限管理

根据不同业务层级管理的需求，基层防汛直观显示系统分为省、市、县及乡镇级用户。由于预警发布源头在省级，为使实时预警信息在第一时间精准、快速推送至乡镇基层显示设备，避免市、县、乡镇用户在关键时刻对设备进行操作影响预警发布，系统管理优先级最高权限设置为省级，市、县、乡镇级权限依次降低，上级进行频道强制切换后，在有效期内，权限高于下一级，下级或本地通过遥控器对设备进行操作也无效。根据安徽省水旱灾害防御机制体制，水旱灾害防御责任主体在基层地方政府，为实现上级单位在决策时的扁平快预警发布及信息管理，同时考虑平台已部署至县级，汛期根据管理需要，县级用户可申请最高权限强制切换显示设备和显示频道，如山洪灾害县发生突发性强、破坏性大的山洪灾害，县一级直接发布预警会更加直接高效；平原县地势平缓，来水慢成灾也慢，因此可不用申请最高权限。

针对不同用户设置，开发与其业务需求相匹配的管理功能，实现显示的基础频道定制、设备运行状态监视等，保障基层预警显示体系的应用效果。

a.省级用户：默认为最高，即第一优先级管理权限。通过省基层防汛监测预警平台，可自由选择查看全省所有已部署的显示站点。省级用户在需要时可通过平台信息发布模块向预警显示主控终端发布预警信息、通知公告等。

b.市级用户：默认为第二优先级管理权限。通过省基层防汛监测预警平台，可自由选择市辖区内各县已部署的显示站点，查看各站点展示内容。市级用户在需要时可通过平台信息发布模块向主控终端发布预警信息、通知公告等。

c.县级用户：默认为第三优先级管理权限，必要时可申请最高管理权限。县级用户作为基层防汛直观显示系统主要管理角色，不仅可通过该软件模块自由查看辖区内已部署各显示站点的展示内容，还具有显示设备的显示内容和界面定制、终端管理、频道切换等权限，实现对基层预警站点的管理。县级用户在需要时可通过平台信息发布模块向主控终端发布预警信息、通知公告等。

d.乡镇级用户：基层防汛多级通用系统部署于内网，因此无法为乡镇级用户提供服务。但考虑到乡镇日常管理、培训、宣传的需要，也为了提升预警显示设备的利用效率，乡镇级用户可通过手机移动终端实现对防汛信息显示设备的管理，即在手机APP端开发信息发布软件，为乡镇级用户提供宣传、通知发布功能。不仅如此，还为乡镇提供短信通信渠道，乡镇级工作人员可以通过手机发送本单位日常通知信息，实现显示内容的管理。

2 主要功能

基层防汛信息显示设备可根据各区域防汛管理的需要，系统设置显示界面及频道定制、频道推送、终端管理、运维状态监管等几个功能模块。用户通过系统实现展示内容的配置，使得展示终端显示与该区域匹配的防汛监测信息及基本信息。系统支持显示界面及频道的定制，可在基本频道的基础上，根据各乡镇的管理需要，定制与日常业务管理相关的频道。

2.1 显示界面

根据各站点的实际管理需求，选择与站点管理匹配的雨量、水位、图像、视频站点名录，并确定与之匹配的防汛预案，定制好每个站点显示的内容及“显示频道”。界面及内容定制后，预警显示设备使用人员只需通过“频道切换”的方式，即可实现不同界面、不同显示内容的快速浏览。

2.2 频道定制

频道定制分为基础频道和自定义频道，基本频道包括信息展示及预警频道、视频/图像频道、宣传频道，自定义频道即根据本地管理需要，个性化地推送及展示相关内容。

2.2.1 展示内容定制

系统设计展示内容定制的功能。根据直观显示设备安装地点，自动匹配本县区内相关联的雨量站、水位站、视频站、图像站、防汛预案等各类名录，内容定制时可从中选择并进行匹配；当需要附近县区外站点监测数据时，可通过站名查询，直接搜索该监测站点，进而进行匹配。

2.2.2 基本频道定制

a.信息展示及预警频道：用户选择定制后的雨水情信息显示频道，可以通过显示设备实时获取本地最新的雨水情监测信息、气象预报、预警信息。当有水位、雨量超过阈值时，展示界面自动通过颜色及图标闪烁进行预警提示。信息展示及预警频道界面见图2。

图2 基本频道1——信息显示与预警频道示意图

b.视频/图像频道：用户选择定制后的视频/图像信息显示频道，可以通过显示设备实时获取本地已建设的视频/图像监测站实时监测数据。视频/图像频道界面见图3。

图3 基本频道2——视频/图像频道示意图

c.宣传频道：发布洪涝灾害防御知识、避险常识等宣传信息，以及领导讲话、会议视频、红头文件、紧急通知等。宣传频道界面见图4。

图4 基本频道3——宣传频道示意图

d.电子预案频道：为提升农村基层预报预警工作能力，系统已实现乡镇级与村级防汛预案的可视化，即把纸质版预案进行数字化、结构化，并入库、上图，因此可实现基于GIS地图的防汛预案电子化成果展示，可显示网格责任人信息、人员撤离转移路线、安置点地理位置等内容。电子预案频道界面见图5。

图5 基本频道4——电子预案频道示意图

2.2.3 自定义频道定制

各地根据业务管理需要定制符合其管理需求的应用频道。为提高设备利用效率，自定义频道可用于非汛期日常管理。频道定制后，系统默认展示频道为信息及预警显示频道，用户可通过本地遥控设备进行切换，也支持省、市、县各级用户进行强制切换，及重要信息的显示。

2.3 频道推送

模块具有频道自动推送功能和强制推送功能。

a.自动推送：各显示站点展示内容、展示界面、展示频道定制后，显示站点与其相应的监测站点进行匹配，系统可自动完成对雨量、水位、视频、图像等实时监测类数据的获取和展示，无须手工推送。

b.定时推送：省、市、县、乡镇可根据宣传、培训、通知的需要，设定有效显示时间，通知公告频道只显示有效时间内的信息。

c.强制推送：终端设备休眠时，可通过系统模块进行唤醒，并可根据应急需要，强制推送紧急信息、通知、公告等，并强制保持显示所推送的界面直至信息撤下，之后自动恢复正常频道显示。

2.4 终端管理

a.实现对显示设备的展示内容，信息发布的时间、内容、人员，现地频道切换日志、显示时间等进行统计。系统提供日志查询、日志下载等日志管理功能。

b.显示设备主控终端相关参数包括设备地址、时钟校时、运行模式、版面定制等，支持监测预警平台远程设置修改，现地通过PC机也可以修改参数。

2.5 运维状态监管

为减少显示设备现地运维管理压力，系统设计了远程运行状态监管、智能运维管理的功能。

a.系统对现地监控显示设备的电流、电压、网络连接等运行状态等进行实时监测。当运行状态异常时，系统自动进行报警提示，提示县级用户运维管理人员及时进行故障排查与维护。

b.系统对每次运维故障时间、故障原因、维护时间、维护人员、故障维护方案、设备更换等进行统计，形成维护日志，便于设备后期运维管理。

3 应用情况

2020年汛期，安徽省遭遇史上最长的60天梅雨期，全省平均降雨量达到970mm，强降雨范围为历史最广，全省累计共54条河湖相继发生超警洪水，其中30条河湖发生超保洪水，16条河湖超过历史最高水位；共有13座大型、88座中型、1000多座小型水库超过汛限水位。据安徽省水利数据中心统计，依托安徽省基层防汛监测预警平台，全省纳入基层预警项目建设的12个市46个县共计600个乡镇配置的新型基层防汛直观显示专用设备，在汛期全天候滚动显示实时雨水情信息，以及省市县三级下发的防汛通知或预案、责任人等信息。尤其在今年主汛期间，平台共发起预警29159条，启动信息轮播87235次，向危险区内群众滚动播报预警信息，科学指导基层组织危险区群众转移。

但本系统在预警阈值设定方面也存在一些问题，由于降雨量的控制性指标是山洪灾害气象预报预警与制定综合防治规划方案的关键依据[6]，而作为长江、淮河过境雨洪河流场合的平原水网区具有水网联通、闸坝约束等人类干扰因素大的特点，受外洪内涝双重影响，系统预警阈值就要综合考虑不同频率外来洪水与当地降雨组合，来确定各种条件下的预警源及其阈值，这样才能更科学有效地指导基层进行防汛转移工作。

4 结 论

新型基层防汛直观显示系统采用远程平台云端管理+现地实时直观展示的技术架构开发，补齐了乡镇基层人员急需的预警预报信息及时接收的短板，为基层提供了更加直观有效的防汛信息，远程统一管护也减轻了基层运维压力[7]，有效推动了灾害预警“最后一公里”，为广大农村基层防汛预警工作提供了重要技术支持和借鉴[8]。下一步可结合水利部对超标洪水、水库失事、山洪灾害“三大风险”防范作出的安排部署，考虑在重要河流管理机构、水库下游人员聚集地、山洪灾害调查点村委会等关键部位补充建设防汛直观显示设备，同时加强系统与气象、国土、应急等其他部门系统的集约共享，推动建成天空地一体化的水利监测感知网，进而大大丰富并优化基层防汛直观显示设备的推送内容，以进一步提高基层防洪减灾水平以及抢险救援能力。