河流湖库立体化防控巡查及智能监测预警分析系统的建设原则及效益

收稿日期：2023-12-10

作者简介：陈丽（1988—），女，甘肃天祝人，工程师，主要从事河湖管理工作。

摘 要：随着信息技术的不断发展，新技术不断涌现，传统手段已无法适应新世纪水利发展的需求。以甘肃省天祝县为例，分析了河流湖库立体化防控巡查、智能监测预警分析系统建设项目的建设原则和实施后的效益。

关键词：河流湖库立体化防控巡查及智能监测预警分析系统项目；项目背景；建设任务；建设原则；效益分析

中图分类号：TV221 文献标志码：B文章编号：2095–3305（2024）03–0-03

水利业务应用和水利信息化保障环境组成的水利信息化综合体系，在改造传统水利、发展民生水利、提高水利管理服务水平、保障国家水安全等方面发挥了重要支撑和保障作用。目前，利用现代化信息技术治水兴水工作进入了一个新的阶段[1]。

自全面推行河湖长制以来，天祝县按照“县上抓河湖、乡镇盯溪流、全民护绿水”的要求，以河湖“清四乱”为抓手，深入开展水资源保护、水域岸线管控、河道采砂管理等重点工作，总结提炼出天祝县河湖治理“3895”模式，提出地图、台账、望远镜“巡河三件宝”，创新完善“河湖长+警长+检察长+校长+村主任+河长”1+5联动机制，设立美丽天祝护水日，河湖“四乱”问题得到了根本性解决，河湖岸线得到了进一步清洁。同时，水资源保护利用科学有效，水污染防治成效显著，水行政执法监管趋于常态化，河湖水生态环境持续向好，群众满意度、幸福度和获得感大幅度提升，主要河流年径流量明显上升，河道行洪安全得到有力保证；金强河、大通河水质达到Ⅱ类标准，其余地表水监测断面的水质达标率100%，石门水库、鞍子山水库等8座水库水质均达到Ⅱ类标准，呈现出碧水如围、白鹭“巡河”的生动景象，加大河湖岸线造林绿化力度，绘就了绿水青山的美丽画卷，境内河流湖库生态系统逐步恢复，环境质量不断改善[2]。

然而，其境内河流湖库生态系统仍与国家、省、市各级政府全面推行的河湖长制工作方案的要求有一定差距，河湖问题仍然突出，需要不断强化河湖监管措施和手段，提升河湖监管水平。

1 项目区基本情况

天祝县位于甘肃省中部、武威市南部、祁连山东部，青藏、内蒙古、黄土三大高原交会处，是石羊河流域的源头和黄河一级支流的发源区，分属黄河和石羊河两大流域，全县水资源总量12.91亿m3，过境水资源量38.74亿m3，县内有大通河、金强河、黄羊河等河流及其支流共93条河流，有石门、鞍子山、二道墩等9座水库。

目前，天祝县水库均建有视频监控系统，但建设程度各不相同，采用的平台、前端设备、传输网络均有不同程度的差异，整体水平与面临的形势和任务相比，仍存在一些薄弱环节，主要体现在以下4个方面。（1）早期建设的视频监控系统技术落后，部分前端设备采用模拟摄像机，分辨率低；（2）视频监控系统使用时间长，部分设备已经无法正常使用；（3）早期建设的视频监控系统监控区域涉及面窄，河道、重点工程等区域没有覆盖；（4）视频图像只能在电脑端查看，无法在移动终端上查阅，实时性和便利性不足。

2 项目建设的需求

天祝县已有的水库监控在系统平台性能需求方面比较薄弱，而天祝县水利工程项目较多，尤其是涉及民生的水利项目多，都需要借助实时视频监控基础平台，利用实时视频信息化手段，实施视频监控、远程巡查、移动执法汇聚等功能，加强对问题突出、威胁饮水安全的排污口实施综合整治，对重点排污口的实时多层级监管，最大程度地减免工程实施不规范、生产安全事故等问题发生。

天祝县河流湖库立体化防控巡查及智能监测预警分析系统中心平台的性能主要是系统在执行过程中的速度、兼容性、可使用性、响应时间、各种硬件、软件功能的恢复时间、吞吐能力、精度、频率等。为解决当前监控视频前端存储和本地存储的问题，需要将分散的监控视频数据进行集中存储、统一监管。同时，需要结合当前分布式存储系统的发展趋势和性能优势，建设一种集中管理的分布式视频数据存储系统。

天祝县河流湖库立体化防控巡查及智能监测预警分析系统建设项目支持大容量、多摄像头的并发接入和存储，可以实现业务不间断的实时扩容和监控视频的安全可靠，充分保证监控视频数据的可用性，发挥视频监控在问题调查、责任监管以及历史数据分析中的作用。

3 项目建设的任务

天祝县河流湖库立体化防控巡查及智能监测预警分析系统建设项目涉及天祝县金强河流域与石门河流域，项目建设后可实现天祝县水资源、水生态、水环境、水安全、水工程的实时在线监控和智能分析，提升水利行业监管、安全生产、应急处置、指挥决策能力和水平。

天祝县河流湖库立体化防控巡查及智能监测预警分析系统建设项目的主要建设内容为前端视频图像采集系统及供电传输系统、水利智能可视化监管平台及监管中心机房、高空监管子系统及其他配套设备。

前端根据点位情况不同，摄像机功能不同，建议采用不同的设备安装：华藏大桥、交通大桥、华秀大桥、新建大桥使用河道垃圾、漂浮物智能检测摄像机；安远路桥、周家窑桥、干沙沟桥、下庙儿沟桥、下河东桥、张福刚沙场过水面、安门渠首、石门水泥厂大桥、碳化硅厂区使用全彩警戒球机；金强驿过水面、抓喜乡政府大桥、马营桥、红疙瘩村桥、石家沟桥、上河湾桥、 石门寺桥、石门大桥使用全彩球机。

后端主要为：（1）水利智能可视化监管平台及监管中心机房，主要建设河道漂浮物智能监测识别预警分析系统、视频监控可视化管控子系统、垃圾检测智能算法分析子系统，移动终端APP和存储设备、服务器、电视墙及其他配套设备。主要涉及平台服务、应用终端、管理功能、视频基础应用、电子地图应用、水利业务智能应用开发，以及基于视频融合、智能分析技术上的移动终端和其他系统功能[3]。

（2）高空监管子系统主要建设无人机应用子系统，包括数据加工软件、信息发布和管理软件、应急指挥调度、水情监测预警、巡堤查险、河道平时巡查、水污染防治监察、河湖水域岸线管理保护、定点巡查、取证拍摄等子系统，并配备监测无人机。

（3）网络与安全系统建设主要进行监测视频专网网络建设，安全系统主要部署下一代防火墙、日志审计、数据备份、运维审计、数据库审计等其他网络与安全软件产品。

4 项目建设的原则

天祝县河流湖库立体化防控巡查及智能监测预警分析系统的建设总体设计应该遵循以下6个原则。

4.1 建设海量视频流服务系统

天祝县河流湖库立体化防控巡查及智能监测预警分析系统支持视频诸多基础能力，能够汇聚海量视频数据，支持快速扩展；能够支撑监控、应急等多类型业务系统的数据调用，能够满足第三方应用在移动、PC端、大屏幕墙等多终端运用的需求。

4.2 统一规划、统一标准、整合资源、共享信息

天祝县河流湖库立体化防控巡查及智能监测预警分析系统的建设，需对已建的视频监控资源按统一标准进行有效整合，对有安全管理需要的水利安全设施统一规划新建，各级监控中心与同级政府、其他行业管理部门按标准共享监控资源，实现视频资源最大程度地开发利用和共享。为解决当前监控视频前端存储和本地存储的问题，需要将分散的监控视频数据进行集中存储、统一纳管。结合当前分布式存储系统的发展趋势和性能优势，需要建设一种集中管理的分布式视频数据存储系统。

天祝县河流湖库立体化防控巡查及智能监测预警分析系统建设项目支持大容量、多摄像头的并发接入和存储，考虑今后视频监控系统的发展，该项目满足业务不间断的实时扩容和监控视频的安全可靠，充分保证监控视频数据的可用性，发挥视频监控在问题调查、责任监管及历史数据分析中的作用。

4.3 整合已建、统筹在建、规范新建

按照《水利信息化资源整合共享顶层设计》的要求，对本县区的数据资源、业务应用、基础设施、安全体系和支撑保障条件进行梳理，全面规划水利信息化资源配置，抓紧完善本地区《水利信息化资源整合共享初步设计》，并遵循“整合已建、统筹在建、规范新建”的原则，协同推进水利信息化建设与管理工作，形成水利业务与水利信息化良性互动的发展局面。

4.4 先联通、后提高

为了保证系统的顺利使用，本系统的建设需兼容已建前端监控设备、已建监控平台及运营商视频监控平台，还需兼容移动终端手机平板、无人机和单兵设备的视频视图接入。

4.5 先进性、智能原则

天祝县河流湖库立体化防控巡查及智能监测预警分析系统的智能性应与时俱进，紧随时代的发展技术的进步，应及时引进新技术服务于本系统。

4.6 可靠性、实时性、安全性、实用性、可维护性

天祝县河流湖库立体化防控巡查及智能监测预警分析系统在应用平台的基础上，开发了一款智能、方便、实用的移动APP，为水利行业领导、管理人员提供了方便。该APP的界面可操作性强、界面友好、易于使用，且具有高效的前端监控视频查看功能，工作人员可以及时接收报警信息推送，获取正在或可能发生的水利安全事件的相关信息，从而提高水利工程安全，保障人民生命财产安全。通过安全隔离、信息加密等技术，智能移动APP的应用不会影响整个监控系统的安全，还能够全面分析现有条件与未来需求，充分考虑了当前功能要求与整体人员技术素质。

此外，天祝县河流湖库立体化防控巡查及智能监测预警分析系统不会出现因某个设备发生故障而造成整个监控系统无法使用的现象，系统的接入不会影响现有通信设备和网络的正常工作，且系统能正确反映监控内容的实际情况，系统的运行和平均故障修复时间完全符合设计要求。

5 项目的效益分析

5.1 社会效益

天祝县河流湖库立体化防控巡查及智能监测预警分析系统提升了水利安全管理水平，加快了水利现代化进程，有利于促进水利改革与发展。

（1）天祝县河流湖库立体化防控巡查及智能监测预警分析系统提升了水利管理水平。天祝县水利工作点多面广，传统的管理方法已不能适应现代水利发展的需求。天祝县河流湖库立体化防控巡查及智能监测预警分析系统建设项目的建设，将加快水利行业各类信息数据的采集和传输速度，提高水利工作各领域间信息数据的准确性，从而提升水利事业的管理水平。

（2）加快水利现代化进程，促进水利改革与发展。水利现代化的基础和重要标志是水利信息化，水利信息化就是要广泛地利用现代科学技术，实现水利信息数据的采集、传输、存储、管理准确性和智能化，全面提升水利行业各项事业的效率和效能。天祝县河流湖库立体化防控巡查及智能监测预警分析系统能有效解决水利信息资源不足和资源共享困难等突出问题，提高防汛防旱减灾、水资源优化配置、水利工程建设管理、水土保持与监测、农村水利水电和水利政务及水利安全等水利业务管理的现代化水平[4]。

（3） 提高水行政效率和技能，支撑水管理安全保障能力。天祝县河流湖库立体化防控巡查及智能监测预警分析系统的实施，有利于实现信息资源的整合、共享、交换与发布，加强和促进各单位之间的信息共享和交流，有效提高行政工作效率和效能，更好地为社会公众提供优质的水利业务与政务服务，提高其公众服务能力。

（4）提升水管理支撑安全保障能力，保障生态文明。天祝县河流湖库立体化防控巡查及智能监测预警分析系统涵盖水资源管理、水质监测、水环境监测和评价、水土保持监测与管理、取水管理、水利工程建设管理、水行政监察与执法、决策指挥调度、水利政务管理与服务等，涉及雨情、旱情、工情、灾情等信息采集、水利工程视频监控、通讯、自动化控制等方面的信息化基础设施建设，对信息化资源进行有效利用、整合与共享。规划实施后，将为实现天祝县水利管理从粗放式向精细化管理、各业务从分散向集中管理转变提供坚实可靠的信息化支撑，为生态文明水利发展提供强有力的支撑[5-6]。

5.2 经济效益

（1）全盘统筹规划，有效减少和避免重复建设。天祝县河流湖库立体化防控巡查及智能监测预警分析系统可以将信息化建设的基础设施、业务应用和保障环境纳入一个体系进行通盘考虑，并进行统筹安排与规划，减少和避免重复建设，大幅减少国家和地方投资。

（2）强化资源整合共享，充分发挥整体效益。天祝县河流湖库立体化防控巡查及智能监测预警分析系统可以实现水利行业内部及社会相关部门间的信息进行交换和共享，有利于促进信息交换、共享和业工作效能最大化，有效地消除信息“孤岛”。

（3）加强应急响应与决策能力，最大限度地降低灾害损失。天祝县河流湖库立体化防控巡查及智能监测预警分析系统项目的实施，可以以信息化手段提高水利综合管理水平，加强对基础水利工程的监测与安全管理，使防灾减灾、水污染防治、水环境保护等水事件的预见期逐渐向前延伸。同时，该项目的实施有利于提高预测预报的准确性、时效性和可靠性，增强工作人员应急响应和指挥决策能力，并且可以最大限度地降低洪涝、干旱、水污染、水土流失等造成的损失。

5.3 生态效益

天祝县河流湖库立体化防控巡查及智能监测预警分析系统属于非工程性措施，不会造成植被的破坏和新的水土流失，也不会对生态环境造成不良影响。项目建成投入运行后，无任何污染物排放，不会影响建设范围内的大气、水体和土壤。通过本项目的实施，将为提高水资源开发利用与水环境保护能力、改善水生态环境，保障水安全等工作提供有力的信息技术支撑。

参考文献

[1] 黄院生，黄若迪.北斗云智能监测技术在建新水库的应用[J].中国水利，2021（16）：50-52.

[2] 陈杰.水利综合智能监测平台的设计与应用[J].江西水利科技，2023，49（4）：296-299.

[3] 密云水库工程安全监测预警技术及“四预”体系探索：北京市水科学技术研究院[J].北京水务，2023（3）：4-5.

[4] 陈世雄，曹德昭.水库安全运行自动化监测管理系统设计研究[J].云南水力发电，2023，39（1）：306-310.

[5] 李梦轩.水库工程管理中的信息化与智能化管理研究[J].城市建设理论研究（电子版），2023（31）：64-66.

[6] 林思，李睿菁.“智慧水库”平台建设思路探讨：以广西凤亭河水库为例[J].人民珠江，2023，44（S1）：58-62，68.