智慧水文站建设的应用与研究

范 玲 盛茂刚 刘淑贤

（青岛市水文中心 青岛 266000）

1 工程概况

闸子水文站为南胶莱河的唯一控制站，设立于1971年6月，测站位于南胶莱河下游，距河口13km，该站控制流域面积1277km2，占南胶莱河流域面积的85%，干流长度17km，干流平均坡降0.32‰。属于国家基本水文站，观测项目主要有降水、水位、流量、泥沙、水文调查、水质监测、冰情等。

2018—2019年胶州市政府进行南胶莱河综合治理工程建设，胶州水文中心积极参与、全力支持、共同谋划，积极配合综合治理工程进度。胶州市政府大力支持水文事业，拆除原所有水文基础设施，新建生产业务楼260m2、水文缆道和走航式雷达波测流缆道各一处、自计水位井一座，借此机会，进行闸子智慧水文站建设。

闸子智慧水文站是以“全感知、新技术、重应用”为主线开展建设，在《青岛市“智慧水文站”建设方案》的整体规划下，逐步形成“大平台、大整合、大数据、大协同”的布局，最终实现“测得准、传得快、算得清、管得好”的目标。

2 建设内容

根据测站房屋布局，一层主要有门厅、值班室、厨房、会议室、缆道机房，二层主要有办公室、职工宿舍、缆道控制室。院外有自计水位台一座，院内观测场为6m×6m。

2.1 监测感知化

会议室：采用技术成熟、功能齐全，用途广泛的CREATIVE—捷控中央控制系统，操作简单、人性化、智能化，系统可靠性高；能够实现自动化程度高的智能化控制，尽量减少操作人员的操作复杂性，实现“一键到位”式的控制方式；尽量多地体现出各种设备的卓越功能，让所有设备工作在最佳状态，发挥设备的最大功效。

缆道操作室：配备1 套固定式流量在线监测系统，实现流量自动监测。缆道测流和雷达测流可以远程自动控制系统，实现定时测流和远程操控测流，现场人员根据已有的水位、大断面、历年数据分析，自动布设垂线进行自动测流，并实时输出成果文件。安装4块液晶屏，分别显示流速仪测流过程、固定式雷达波测流过程、断面水尺观读、铅鱼行走安全状态。

观测场：配备2 套遥测设备（雨雪量计和翻斗式雨量计），实现雨情、雪情自动监测,实现全年无人工观测。

水位台：配备1 套水位自动监测设备，实现水位自动监测。配备1 套水位图像识别系统，实现实时水位图像监测。

视频：本站在基本水尺及流速测流断面、观测场等位置安装视频监控，并整合上游红旗、刘家花园、阎家屯水文站视频监控，便于随时监视河道上游来水情况。

2.2 传输网络化

建设专用传输网络，实现水文站与分局、市局的高速互联互通，市局中心可集中管理测站，测站也可调用市局信息资源，形成一个完整的信息网络。通过100M互联网光纤专线，并建设分布式无线网络，实现测站内网络全覆盖、无死角。

2.3 管理智能化

设施设备管理：通过二维码图像识别技术，对所有设施设备（包括测验设施、办公设备等）实行集中统一管理。（1）扫描二维码显示设施设备有关情况，例如设备名称、存放位置、负责人、管理人、设施设备现状等内容。（2）扫描二维码进行仪器设施设备使用，填写领取人、领取时间、领取用途、归还时间、设备情况等内容。（3）扫描二维码进行设施设备维护管理，显示维护人员、维护内容、维护时间等有关内容，实现设施设备智能化管理。

设备运行状态管理：建设专用平台，对所有设备运行状态实时监控，出故障时告警，为“有人看管、无人值守”新型测验模式打好基础。

智能管理控制系统：将水文站照明、探照灯、窗帘、显示屏等可实现智能管理的设施和设备有机地结合在一起，实现平板、手机和语音综合智能控制和远程管理，增加水文站的现代化气息。

2.4 应用智慧化

包括展示系统和软件平台两部分。

2.4.1 展示系统

硬件设备：配备1 台触摸显示屏，用于展示本站VR 系统。配备4 块显示屏，用于展示操作应用软件。

VR 全景展示：建设本站及流域、相关水文站的VR 全景图，全方位展示观测场、测流断面、站房及房间内的情况，使人不用到现场也一样身临其境。

操作展示系统：采用分布式综合管理平台，采用先进的IP 网络分布式云架构设计，实现1 人控制，快速切换和调用展示信息。

语音交互系统：通过智能交互机器人进行语音对话，实现信息查询、显示界面切换、设施设备控制等。

二维码展示系统：通过扫描二维码，可直观查看相关信息简介（包括测站信息、设备信息等），并具备语音播报功能。

视频会商系统：实现站与站、站与分局、市局视频会商。

2.4.2 软件平台

综合信息一体化可视平台：通过大数据、GIS等手段，结合基础电子地图，对本站及流域内水雨情监测信息、视频监视信息、洪水监测信息及历史洪水、用水总量监测等信息进行汇聚查询、可视化分析，建成综合管理的信息服务平台。

三维模拟洪水预警系统。以无人机倾斜摄影得到的地形数据模型为基础，建立测站流域三维仿真环境，结合洪水预报调度系统，进行预报成果三维可视化，实现洪水预报和调度过程的三维模拟展示。

3 结论

（1）智慧水文是借助物联网技术，把感应器和监测设备通过计算机和云计算与水文监测结合起来，实现人与水文业务系统的整合，以更加精细和动态的方式实现水文要素管理和决策的“智慧”。智慧水文是数字水文概念的延伸和拓展，是信息技术进步的必然趋势。

（2）智慧水文在涉水要素监测和设备控制方面实现数字化，为基层一线人员解放了体力；在水文统计查询和水文专业分析方面实现智能化，为预报预警工作解放了脑力；在水文管理工作和对外决策支持方面实现智慧化，为社会服务工作解放了智力。

（3）智慧水文是以全感知、搭平台、重应用为主线，从水文服务入手，着力补短板、强活力、求实效，不断完善解决决策服务、公众服务和专业服务的运行机制，不断提高水文服务的针对性、有效性和科学性，实现监测智能、预警准确、服务开放、管理科学的工作目标■