水庫(kù)GIS智能巡檢系統(tǒng)研究與應(yīng)用

陳 劍，毛才傳，嚴(yán)吉皞，王志敏

（南京水利科學(xué)研究院，江蘇 南京 210029）

0 引言

水庫(kù)大壩安全巡視檢查是安全管理工作的重要組成內(nèi)容，具有實(shí)時(shí)性、多樣性、全面性等特點(diǎn)，是儀器監(jiān)測(cè)無(wú)法替代的。我國(guó)現(xiàn)有水庫(kù) 9.8 萬(wàn)多座，大、中型水庫(kù)只占不到 5%，絕大多數(shù)是小型水庫(kù)，《水利部建管司關(guān)于開展全國(guó)水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)情況調(diào)查的通知》（建管函〔2016〕12 號(hào)文）的函調(diào)結(jié)果說(shuō)明[1]，近一半的小型水庫(kù)巡視檢查是其主要的安全監(jiān)測(cè)手段。據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，通過(guò)巡視檢查發(fā)現(xiàn)大壩的重大安全隱患，約占出險(xiǎn)水庫(kù)總數(shù)的 70%[2]。隨著三級(jí)責(zé)任人分級(jí)負(fù)責(zé)原則確立，不斷強(qiáng)化與落實(shí)大壩安全責(zé)任制，嚴(yán)格日常管理工作[3]，加強(qiáng)巡視檢查和安全監(jiān)測(cè)等工作成為強(qiáng)化水庫(kù)工程日常管理的主要內(nèi)容。

國(guó)內(nèi)外水庫(kù)巡視檢查方式無(wú)論在法規(guī)上，還是在監(jiān)管體系上都有明顯的差異。國(guó)外通常采用有專業(yè)資格的工程師按手冊(cè)完成水庫(kù)日常檢查；我國(guó)由于水庫(kù)眾多，智能巡檢成為當(dāng)前水庫(kù)巡視檢查的主流方向。相較于傳統(tǒng)的人工巡檢，智能巡檢主要針對(duì)我國(guó)水庫(kù)巡視檢查工作的難點(diǎn)、要點(diǎn)設(shè)計(jì)，貫徹大壩儀器監(jiān)測(cè)和巡視檢查相結(jié)合的原則，嚴(yán)格規(guī)范大壩巡檢工作全過(guò)程，努力降低巡檢人員的使用門檻，提高巡檢中對(duì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的準(zhǔn)確判斷和及時(shí)響應(yīng)的能力，在確保大壩安全運(yùn)行的前提下提高效率，降低工作強(qiáng)度。

水庫(kù) GIS 智能巡檢系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱智能巡檢系統(tǒng)）利用物聯(lián)網(wǎng)、元素化、GIS 平臺(tái)、4G 網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)開發(fā)和數(shù)字仿真等技術(shù)手段，對(duì)使用手機(jī) App 的日常巡檢人員和后臺(tái)巡檢管理技術(shù)員進(jìn)行不同的角色及功能設(shè)定，把普通的巡檢工作和專業(yè)的水庫(kù)巡檢監(jiān)督管理進(jìn)行有效地分離和融合，可初步解決水庫(kù)安全巡檢中人為因素突出、工程情況復(fù)雜、工作高強(qiáng)度、管理難度大等不可避免的問(wèn)題。

1 智能巡檢系統(tǒng)需求

智能巡檢系統(tǒng)是加強(qiáng)水庫(kù)信息化能力，提升水庫(kù)安全監(jiān)督管理的重要手段。2019 年全國(guó)水利工作會(huì)議上水利部領(lǐng)導(dǎo)明確指出應(yīng)開發(fā)推廣水庫(kù)大壩安全智能巡檢系統(tǒng)。

傳統(tǒng)巡檢工作管理中的主要難點(diǎn)是指令下達(dá)無(wú)法簡(jiǎn)短明晰，巡檢目標(biāo)情況復(fù)雜多變，巡檢元素定位困難，巡檢過(guò)程無(wú)法監(jiān)督，巡檢報(bào)告難以規(guī)范，另外，工程情況復(fù)雜，工作強(qiáng)度高，管理多頭化等問(wèn)題均讓巡檢工作不著見效。巡檢智能化的要點(diǎn)是結(jié)合不同時(shí)期的日常、年度、特殊等巡檢要求，明確工作內(nèi)容，制定切合實(shí)際的工作制度，可從以下3 個(gè)方面完成巡檢智能化：1）將巡檢工作標(biāo)準(zhǔn)化、元素化；2）讓巡檢過(guò)程屬性化、空間化、可視化；3）讓巡檢管理信息化、階段化、制度化。

隨著近年來(lái)科技進(jìn)步，水利工程管理要求和水平的不斷提升，從 3 個(gè)方面實(shí)現(xiàn)巡檢工作智能化的技術(shù)條件日趨完善，從根本上促使水庫(kù)巡檢采用新型通信方式、地理信息系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)、數(shù)字仿真等技術(shù)手段，構(gòu)建具有感知、診斷、處置、反饋等完整智能體系的一體化巡檢系統(tǒng)，可以預(yù)見智能巡檢系統(tǒng)也必將成為大壩安全監(jiān)測(cè)監(jiān)督管理的重要手段。

一般來(lái)說(shuō)，智能巡檢系統(tǒng)應(yīng)滿足以下 4 點(diǎn)需求：

1）水庫(kù)巡檢要素元素化和標(biāo)準(zhǔn)化，要求可定位、識(shí)別、感知、記錄；

2）巡檢功能應(yīng)滿足實(shí)際工作、多人與多任務(wù)操作、前端操作與后臺(tái)管理、過(guò)程監(jiān)管等的要求；

3）巡檢效果應(yīng)滿足事務(wù)管理與過(guò)程智能化要求（任務(wù)管理，缺陷診斷，應(yīng)急處置等）；

4）應(yīng)實(shí)現(xiàn)信息展示與共享，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，使用門檻低，便于擴(kuò)展。

2 智能巡檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能巡檢系統(tǒng)由運(yùn)行巡檢 App 的移動(dòng)終端和管理信息系統(tǒng)的服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)等組成，結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。簡(jiǎn)單地說(shuō)，智能巡檢系統(tǒng)是通過(guò)前端的移動(dòng)應(yīng)用終端和后臺(tái)的服務(wù)器，構(gòu)成的一套基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)。

圖1 智能巡檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

巡檢人員通過(guò)移動(dòng)終端（PDA、智能手機(jī)等）實(shí)現(xiàn)感知，將巡檢信息通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至水庫(kù)局域網(wǎng)的巡檢服務(wù)器上；服務(wù)器根據(jù)巡檢規(guī)則進(jìn)行智能化處理；專業(yè)技術(shù)人員使用服務(wù)器端的系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)完成后續(xù)診斷、處置、反饋；水庫(kù)管理人員通過(guò)訪問(wèn)服務(wù)器，查詢、統(tǒng)計(jì)巡檢信息，審核并完成處置。

智能巡檢系統(tǒng)中手機(jī)上的 App 應(yīng)用軟件（以下簡(jiǎn)稱智能巡檢 App）將巡檢工作標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、元素化，在確保有效性的前提下，簡(jiǎn)化操作，極力弱化操作者的使用難度。操作界面主要以點(diǎn)選為主，操作過(guò)程包含任務(wù)下載提醒、巡檢到位提醒、巡檢部位指標(biāo)勾選、巡檢多媒體記錄、任務(wù)完成度提示、任務(wù)提交等，操作點(diǎn)位上通常設(shè)置有顯著標(biāo)志、儀器設(shè)備附加信息說(shuō)明等一系列提高巡檢過(guò)程效率的手段。在線情況下與后臺(tái)實(shí)時(shí)交流，跟蹤巡檢狀態(tài)、軌跡，監(jiān)視巡檢效果，確保人員安全。

智能巡檢系統(tǒng)中服務(wù)器的巡檢管理信息系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱后端管理系統(tǒng)）采用 B/S 架構(gòu)，所有功能模塊均以 Web 方式呈現(xiàn)。通過(guò)將水庫(kù)巡檢信息與其他大壩安全監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行平臺(tái)級(jí)大數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)巡檢工作的感知與診斷升級(jí)；結(jié)合時(shí)空數(shù)據(jù)對(duì)巡檢的內(nèi)容、方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行挖掘，提煉出適合各水庫(kù)的巡檢系統(tǒng)智能化應(yīng)用規(guī)則，使巡檢信息的有效利用最大化。

智能巡檢系統(tǒng)總體框架如圖 2 所示。

圖2 總體框架

環(huán)境層、數(shù)據(jù)層、支撐層具體分析如下：

1）環(huán)境層。為智能巡檢系統(tǒng)運(yùn)行提供硬件和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，包括服務(wù)器、通信模塊等。

2）數(shù)據(jù)層。采用 MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)巡檢信息等。

3）支撐層。為應(yīng)用層提供支撐平臺(tái)，GIS 為地圖服務(wù)應(yīng)用提供支撐，Web Service 為巡檢 App 提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口，Tomcat 為 Web 信息發(fā)布提供支撐，用戶管理為應(yīng)用系統(tǒng)提供用戶認(rèn)證和管理。

3 智能巡檢系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

后端管理系統(tǒng)采用 B/S 開發(fā)模式，基于 J2EE 架構(gòu)及相關(guān)技術(shù)開發(fā)。巡檢 App 目前是一款 Android App，選用的是 Native App（原生）開發(fā)模式。

3.1 Web 開發(fā)框架

后端管理系統(tǒng) Web 開發(fā)采用 Spring MVC 框架，Spring MVC 框架基于 Spring 技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的積累，已經(jīng)是當(dāng)前非常成熟的一種技術(shù)框架，可以讓使用者只關(guān)心核心業(yè)務(wù)開發(fā)而忽略大部分與業(yè)務(wù)無(wú)關(guān)的技術(shù)問(wèn)題。

Spring 是一種分層的 JavaSE/EEfull-stack（一站式）輕量級(jí)開源框架。Spring 框架由 Spring Core，Context，AOP，DAO，ORM，Web，MVC 等 7 個(gè)模塊組成，組成 Spring 框架的每個(gè)模塊（或組件）都可以單獨(dú)存在，或者與其它模塊聯(lián)合運(yùn)行。Spring MVC 屬于 Spring Framework 的后續(xù)產(chǎn)品，融合在Spring Web Flow 里面。Spring MVC 是一個(gè)典型的MVC 構(gòu)架，不像 Struts 等都是變種或者不是完全基于 MVC 系統(tǒng)的框架，且是一個(gè)純正的 Servlet 系統(tǒng)，容易理解和實(shí)現(xiàn)。

采用 Spring 技術(shù)能極大地提高智能巡檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)層適應(yīng)和業(yè)務(wù)擴(kuò)展的能力。

3.2 Web Service 數(shù)據(jù)服務(wù)

巡檢 App 和后端管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互是基于 Web Service 的數(shù)據(jù)服務(wù)，數(shù)據(jù)服務(wù)包括巡檢 App 從后端管理系統(tǒng)下載巡檢任務(wù)及上傳巡檢結(jié)果，提供巡檢軌跡等，后端管理系統(tǒng)應(yīng)為巡檢 App 提供與業(yè)務(wù)相關(guān)的各種數(shù)據(jù)服務(wù)。智能巡檢系統(tǒng) Web Service 數(shù)據(jù)服務(wù)采用 Apache CXF 方式實(shí)現(xiàn)。

Web Service 是一種 Web 應(yīng)用技術(shù)和規(guī)范，運(yùn)用 Web 和組件技術(shù)，使用標(biāo)準(zhǔn)的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（如HTTP 和 XML）描述、發(fā)布、發(fā)現(xiàn)、協(xié)調(diào)和配置應(yīng)用程序，在局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)軟件復(fù)用。Web Service 一旦部署，其他應(yīng)用程序可以發(fā)現(xiàn)并調(diào)用它部署的服務(wù)。

Apache CXF 是一個(gè)開源 Services 框架，能利用Frontend 編程 API 構(gòu)建和開發(fā) Services，像 JAXWS（Java API for XML Web Services）。Services 可以支持多種協(xié)議，如 SOAP，XML/HTTP，RESTful HTTP 等，并且可以在多種傳輸協(xié)議上運(yùn)行，如HTTP，JMS 或 JBI。CXF 極大簡(jiǎn)化了 Services 的創(chuàng)建，同時(shí)繼承 XFire（新一代的 Java Web 服務(wù)引擎）傳統(tǒng)，可以和 Spring 無(wú)縫集成。

3.3 GIS 地圖信息服務(wù)

智能巡檢系統(tǒng)通過(guò) WebGIS 對(duì)巡檢過(guò)程空間位置有關(guān)的地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、顯示、分析，是支撐層的內(nèi)容之一。

水庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)巡查工作人員帶上巡檢終端進(jìn)行操作時(shí)，可通過(guò)移動(dòng)端的 GIS 服務(wù)完成空間可視化及精確空間定位功能，并可輕松地為巡查內(nèi)容打上空間標(biāo)記。

后臺(tái)管理人員可以在 WebGIS 地圖上總覽巡檢情況，實(shí)時(shí)跟蹤現(xiàn)場(chǎng)巡查人員當(dāng)前工作位置和巡檢過(guò)程，快速完成隱患診斷審核、人員工作考核和安全保障等。

典型的地圖服務(wù)包括：

1）在 GIS 地圖中展示單個(gè)巡檢任務(wù)中各巡檢點(diǎn)的執(zhí)行情況，包括位置、信息檢索等；

2）在巡檢線路管理中使用 GIS 地圖模擬巡檢線路，查看巡檢任務(wù)及執(zhí)行情況；

3）巡檢 App 基于地圖服務(wù)任務(wù)狀態(tài)，展示和輔助 GPS 及 LBS（基于位置的服務(wù)）信號(hào)進(jìn)行到位判斷等。

3.4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

智能巡檢系統(tǒng)可結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)用于室內(nèi)定位、設(shè)備狀態(tài)獲取等，通常采用以下物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：

1）RFID。RFID（射頻識(shí)別）定位的基本原理是，通過(guò)手持式閱讀器讀取目標(biāo) RFID 標(biāo)簽的特征信息（如標(biāo)點(diǎn)位置、巡檢要點(diǎn)等），主要采用鄰近探測(cè)法確定標(biāo)簽所在位置。

2）Zigbee。Zigbee 主要用于測(cè)控單元近距離通信，測(cè)控單元本身攜帶設(shè)備位置、狀態(tài)等相關(guān)信息。

3）LoRa。LoRa 是 LPWAN 通信技術(shù)中的一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸方案。

3.5 三維仿真技術(shù)

三維仿真是智能巡檢系統(tǒng)加強(qiáng)隱患識(shí)別、巡檢信息展示與感知的主要方向。通過(guò)采集水庫(kù)建筑結(jié)構(gòu)、影像等方法，將水庫(kù)大壩建筑結(jié)構(gòu)通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真構(gòu)造成三維、仿真的虛擬場(chǎng)景，為使用者提供全方位的感官模擬和空間信息展示平臺(tái)。主要技術(shù)包括以下 3 種：

1）影像數(shù)據(jù)獲取。影像數(shù)據(jù)包括航空和衛(wèi)星影像地圖。傾斜攝影技術(shù)是目前較為普遍的水庫(kù)影像數(shù)據(jù)獲取方式，可采用多旋翼無(wú)人機(jī)搭載多臺(tái)傳感器，按照預(yù)先設(shè)置的航攝計(jì)劃，選擇有利的飛行時(shí)機(jī)獲取測(cè)量水庫(kù)的影像數(shù)據(jù)和 pos 文件。

2）三維建模。三維建模技術(shù)主要利用影像數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建、精細(xì)化修復(fù)，是三維場(chǎng)景產(chǎn)生的關(guān)鍵性技術(shù)。較主流的建模軟件包括 Smart3D，Pix4D mapper，PhotoScan，3D Max 等，三維建模完成后可以實(shí)現(xiàn)對(duì) DSM（數(shù)字表面模型），DOM（數(shù)字正射影像圖）和三維模型等成果的輸出。建模流程如圖 3 所示[4]。

圖3 三維建模流程圖

3）三維仿真。三維仿真技術(shù)基于后臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)、3D 場(chǎng)景、WebGL 三維仿真框架等構(gòu)成。通常三維仿真環(huán)境可以與 GIS 平臺(tái)疊加形成更為逼真的 3D GIS 環(huán)境。Cesium 是一款面向三維地球和地圖的 JavaScript 開源產(chǎn)品，Cesium 框架可以實(shí)現(xiàn)基于時(shí)空數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)可視化應(yīng)用，只要瀏覽器支持WebGL1.0 標(biāo)準(zhǔn)，也就是 OpenGL ES 2.0 規(guī)范即可。Cesium 有 3 種視圖模式：三維地球（3D），二維地圖（2D）及 2.5 D 哥倫布視圖（2.5D）。

4 后端管理系統(tǒng)

后端管理系統(tǒng)采用 B/S 架構(gòu)，部署在服務(wù)器上，主要為巡檢管理人員完成巡檢任務(wù)、線路、報(bào)告等巡檢管理工作，提供 Web 服務(wù)。后端管理系統(tǒng)應(yīng)依據(jù)水庫(kù)管理模式，充分考慮人力資源因素，從提升后臺(tái)業(yè)務(wù)智能化、專業(yè)化的角度出發(fā)，進(jìn)行功能設(shè)置。

智能巡檢系統(tǒng)將后端管理系統(tǒng)按照業(yè)務(wù)邏輯設(shè)計(jì)以下功能：

1）3 項(xiàng)事務(wù)功能。包含設(shè)置、管理、執(zhí)行等功能，其中設(shè)置功能包括巡檢任務(wù)、線路等業(yè)務(wù)設(shè)置相關(guān)的內(nèi)容，以及系統(tǒng)管理內(nèi)容，由智能巡檢系統(tǒng)中管理員角色的水庫(kù)技術(shù)人員完成；管理功能包括巡檢任務(wù)設(shè)計(jì)、任務(wù)審核、隱患排查、工程管理等功能，由智能巡檢系統(tǒng)中專業(yè)與管理技術(shù)角色的水庫(kù)管理人員完成；執(zhí)行功能主要包括理解、完成巡檢任務(wù)，上傳巡檢信息等功能，由智能巡檢系統(tǒng)中普通使用者角色的水庫(kù)工作人員完成。

2）1 項(xiàng)后臺(tái)服務(wù)功能。后臺(tái)服務(wù)是指包含 Web Service 在內(nèi)的平臺(tái)服務(wù)，包括 Web 服務(wù)、信息共享等功能，主要依靠協(xié)助角色的有關(guān)人員完成。

實(shí)踐中為了有更好的操作體驗(yàn)，根據(jù)操作邏輯結(jié)構(gòu)智能巡檢系統(tǒng)設(shè)置以下功能：

1）巡檢管理功能。包含巡檢計(jì)劃、任務(wù)、記錄（軌跡）的管理，以及缺陷管理、巡檢統(tǒng)計(jì)等功能。

2）線路管理功能。包含巡檢線路、區(qū)域、點(diǎn)、部位的管理等功能。

3）系統(tǒng)管理功能。包含人員和部門管理等功能。

4）Web 服務(wù)功能。為智能巡檢 App 提供數(shù)據(jù)服務(wù)，通過(guò)數(shù)據(jù)服務(wù)智能巡檢 App 可查詢、下載、同步、提交巡檢任務(wù)信息，與后端管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

智能巡檢系統(tǒng)的巡檢過(guò)程展示均通過(guò) GIS 地圖或三維方式進(jìn)行，包括巡檢中的對(duì)象組織、分類，線路確認(rèn)、巡檢軌跡等。巡檢任務(wù)總覽界面，可展示巡檢工作的完成情況和任務(wù)信息。

巡檢記錄按照元素化要求，分類、分層進(jìn)行展示。實(shí)際巡檢過(guò)程能實(shí)時(shí)更新到服務(wù)器中，后臺(tái)專業(yè)人員可及時(shí)查看巡檢現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題隱患，進(jìn)行審核或應(yīng)急處置。

5 智能巡檢 App

智能巡檢 App 可以安裝到智能手機(jī)、平板、PDA 等移動(dòng)設(shè)備中，設(shè)計(jì)理念是盡可能降低實(shí)際巡檢人員的使用難度，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、GIS 等技術(shù)手段提高巡檢效率，采用提醒、幫助等方式降低操作難度，適應(yīng)單人、多人模式，多任務(wù)并發(fā)執(zhí)行等。

巡檢 App 具體功能如下：

1）巡檢任務(wù)下載。查詢并下載新的巡檢任務(wù)，顯示任務(wù)信息，可通過(guò)地圖查詢巡檢點(diǎn)的巡檢信息。

2）巡檢任務(wù)更新。與智能巡檢管理系統(tǒng)同步更新巡檢任務(wù)。

3）巡檢任務(wù)執(zhí)行。通過(guò)地圖提示巡檢路線，提供到位提醒，巡檢內(nèi)容提示，巡檢信息規(guī)范內(nèi)容錄入等輔助巡檢任務(wù)的執(zhí)行。

4）巡檢信息提交。向后臺(tái)管理系統(tǒng)提交巡檢信息。

5）巡檢任務(wù)查詢。通過(guò)任務(wù)列表查詢當(dāng)前巡檢任務(wù)及任務(wù)完成情況，當(dāng)存在未完成的任務(wù)時(shí)，App 會(huì)高亮閃動(dòng)該記錄以提醒巡檢人員有未完成任務(wù)，從而提高任務(wù)完成效率。

6 智能巡檢系統(tǒng)工程應(yīng)用

某水庫(kù)控制流域面積為 2 060 km2，總庫(kù)容為15.59×108m3，是一座以防洪、城市供水為主，兼顧農(nóng)業(yè)灌溉、發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖等綜合利用的大（1）型水利樞紐工程。

水庫(kù)樞紐工程包括大壩、放水洞（泄洪洞）、溢洪道和發(fā)電站等，工程等別為 I 等，主要建筑物為 1 級(jí)。

現(xiàn)場(chǎng)巡檢工作經(jīng)過(guò)元素化處理后，巡檢元素包括設(shè)置巡檢線路 1 條，巡檢點(diǎn) 29 個(gè)，巡檢部位69 個(gè)，異常判斷條件 334 條。

巡檢儀運(yùn)行環(huán)境為 Android 系統(tǒng)，利用 GPRS方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入功能，相比 Wi-Fi 等傳輸方式，在保證良好可擴(kuò)展性的同時(shí)，可大大節(jié)約建設(shè)投資。室外定位使用 GPS 輔助 GIS 地圖服務(wù)方式，室內(nèi)定位采用 RFID + 二維碼方式。

水庫(kù)巡檢路線為：監(jiān)控中心站（閘壩所）→左壩肩→副壩下游壩坡與下游壩腳→放水洞出口→主壩下游壩坡與壩腳→右壩肩→主壩壩頂與上游壩坡→放水洞進(jìn)水塔→副壩壩頂與上游壩坡→溢洪道閘室與金屬結(jié)構(gòu)→交通橋→溢洪道。

采用水庫(kù) GIS 智能巡檢系統(tǒng)后，單次巡檢時(shí)間小于 3 h，巡檢頻次現(xiàn)階段為 1 次/周，時(shí)間為上午8:00—11:00。水庫(kù)遭遇庫(kù)水位驟變、大洪水、地震等特殊情況時(shí)，可酌情加密巡檢頻次。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，水庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)巡查工作人員帶上巡檢儀巡視工作地區(qū)，管理專業(yè)人員可以在 GIS 地圖上實(shí)時(shí)清晰地查看現(xiàn)場(chǎng)巡查人員當(dāng)前工作位置并追蹤工作路線。如現(xiàn)場(chǎng)巡查人員發(fā)現(xiàn)在某個(gè)檢測(cè)點(diǎn)有異常情況，通過(guò)智能巡檢 App 實(shí)時(shí)將坐標(biāo)、圖片、異常描述等信息傳輸至后臺(tái)管理系統(tǒng)，監(jiān)控中心技術(shù)人員能及時(shí)看到異常提醒并進(jìn)行診斷和處置。通過(guò)使用智能巡檢系統(tǒng)，水庫(kù)的日常巡檢規(guī)范性和應(yīng)急處置能力都得到了很大提升。

7 結(jié)語(yǔ)

智能巡檢系統(tǒng)是目前解決水庫(kù)巡檢工作不足的主要技術(shù)手段，但水庫(kù)管理體系仍是巡檢工作的根本。智能巡檢系統(tǒng)通過(guò)信息化、規(guī)范化、元素化等技術(shù)手段提升了水庫(kù)巡視檢查的能力，使智能巡檢系統(tǒng)成為確保水庫(kù)安全運(yùn)行的重要抓手。智能巡檢系統(tǒng)利用不同的業(yè)務(wù)功能設(shè)置讓復(fù)雜的巡檢工作得以有效分解，不同的水庫(kù)人員可以分別完成各自擅長(zhǎng)的部分，可通過(guò) GIS，4G 通信，移動(dòng) App 等技術(shù)手段將巡檢工作合為一體，設(shè)置、管理、執(zhí)行并重，完美地解決了傳統(tǒng)巡檢的不足。巡檢信息在三維 GIS 平臺(tái)中展示和分析，提高了大壩巡視檢查的規(guī)范性和資料的完整性。

智能巡檢系統(tǒng)是水庫(kù)安全管理的發(fā)展方向，特別對(duì)監(jiān)測(cè)手段相對(duì)較少的小型水庫(kù)尤其重要。在對(duì)1954—2006 年的小型水庫(kù)潰壩情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)后[5]，發(fā)現(xiàn)有工程質(zhì)量問(wèn)題的水庫(kù)占水庫(kù)總數(shù)的 32.0%，運(yùn)行管理不當(dāng)?shù)乃畮?kù)占水庫(kù)總數(shù)的 10.6%，這些水庫(kù)中有一些水庫(kù)其實(shí)可以通過(guò)安全巡視檢查，及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并提早進(jìn)行處置。近年來(lái)隨著水庫(kù)管理水平的提高，運(yùn)行管理不當(dāng)造成的潰壩、險(xiǎn)情逐步減少，但有些客觀情況依舊存在，尤其是小型水庫(kù)巡檢人員的能力參差不齊，巡檢工作中存在不足等。因此小型水庫(kù)的智能巡檢系統(tǒng)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下內(nèi)容：

1）巡檢要素與處置。應(yīng)統(tǒng)一進(jìn)行規(guī)劃和培訓(xùn)，消除對(duì)巡檢要素理解和處置上存在的偏差。

2）巡檢過(guò)程規(guī)劃與管理。合理規(guī)劃和規(guī)范化管理，解決覆蓋不全、重點(diǎn)不突出、安全特征缺失等問(wèn)題。

3）監(jiān)督與應(yīng)急處置。簡(jiǎn)單有效的監(jiān)督反饋與應(yīng)急響應(yīng)功能，能充分發(fā)揮不同層級(jí)管理者作用，避免異常故障等處理存在滯后和對(duì)水庫(kù)安全影響認(rèn)識(shí)不足等情況。

總的來(lái)說(shuō)，智能巡檢系統(tǒng)是符合當(dāng)前水庫(kù)“補(bǔ)短板、強(qiáng)監(jiān)管”管理基調(diào)的重要手段，但是用好智能巡檢系統(tǒng)還需要不斷的探索研究，并與水庫(kù)管理發(fā)展相適應(yīng)。相信不久的未來(lái)，智能巡檢系統(tǒng)一定對(duì)水庫(kù)的安全監(jiān)管起到更加重要的作用。