水庫(kù)安全運(yùn)行綜合管理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)探討

王賓啟，唐克銀，田質(zhì)勝

（1.山東省水利綜合事業(yè)服務(wù)中心，山東 濟(jì)南 250014；2.山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250014）

為提高全省水利工程運(yùn)行管理水平，保障工程安全運(yùn)行，促進(jìn)工程效益持續(xù)充分發(fā)揮，按照省水利廳《關(guān)于全省水利工程標(biāo)準(zhǔn)化管理工作推進(jìn)方案的通知》要求，2021年12月底前，完成全省大中小型水庫(kù)、大中型攔河閘（橡膠壩）、大中型河道堤防等水利工程標(biāo)準(zhǔn)化管理內(nèi)業(yè)實(shí)施任務(wù)，并完成標(biāo)準(zhǔn)化管理評(píng)價(jià)，建立起標(biāo)準(zhǔn)化管理體系和工作秩序。同時(shí)，依托水利信息化平臺(tái)，強(qiáng)化水利工程運(yùn)行在線監(jiān)管，做到數(shù)據(jù)入庫(kù)、適時(shí)監(jiān)控、管理留痕，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理事項(xiàng)的信息化、流程化[1]。為此，本文以王屋水庫(kù)增容工程為例，通過水庫(kù)安全運(yùn)行綜合管理系統(tǒng)建設(shè)設(shè)計(jì)，探索水庫(kù)安全運(yùn)行綜合管理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)方案。

1 現(xiàn)狀與存在的問題

1.1 山東省水庫(kù)信息化建設(shè)現(xiàn)狀

當(dāng)前，山東省大型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程已經(jīng)基本完成，現(xiàn)正在進(jìn)行新一輪的水庫(kù)增容工程建設(shè)。由于水庫(kù)數(shù)量眾多、工程建設(shè)周期短、工程投資規(guī)模不同，工程時(shí)間緊、任務(wù)重、工作量大，導(dǎo)致了某些項(xiàng)目出現(xiàn)設(shè)計(jì)深度低的現(xiàn)象；又因?yàn)榻ㄔO(shè)單位、設(shè)計(jì)人員和監(jiān)理人員專業(yè)技術(shù)水平不一，對(duì)水庫(kù)業(yè)務(wù)需求調(diào)研不深入、不具體等情況，造成了部分設(shè)計(jì)模糊、施工圖紙不清，項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量只能憑借各中標(biāo)單位實(shí)力、技術(shù)水平、服務(wù)態(tài)度等決定，因此，各水庫(kù)信息化建設(shè)程度不一、質(zhì)量不一、內(nèi)容不一。

1.2 王屋水庫(kù)信息化建設(shè)現(xiàn)狀

王屋水庫(kù)位于龍口市境內(nèi)的王屋村東黃水河上，控制流域面積320 km2，總庫(kù)容1.284 6億m3，興利庫(kù)容0.766 6億m3，王屋水庫(kù)于1958年11月動(dòng)工興建，1960年9月建成蓄水，是一座以防洪為主、兼顧灌溉、城市供水、發(fā)電、養(yǎng)殖等綜合利用的大（2）型水庫(kù)。2016年以來，王屋水庫(kù)通過除險(xiǎn)加固等工程，信息化工程建設(shè)先后針對(duì)業(yè)務(wù)管理的側(cè)重點(diǎn)不同，已建設(shè)了計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、重點(diǎn)構(gòu)筑物視頻監(jiān)控系統(tǒng)、配套水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及防汛抗旱視頻系統(tǒng)等相應(yīng)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，同時(shí)還組建了水務(wù)專網(wǎng)和運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)。

1.3 王屋水庫(kù)存在的問題

目前，王屋水庫(kù)配套開發(fā)的這些系統(tǒng)在水庫(kù)管理工作中已發(fā)揮了重要的作用，但因缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，存在各系統(tǒng)相互獨(dú)立，部署管理分散、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)混亂、會(huì)商展示系統(tǒng)缺失、監(jiān)控系統(tǒng)待完善、軟硬運(yùn)行環(huán)境不配套等諸多問題，與水庫(kù)運(yùn)行管理事項(xiàng)的信息化、流程化要求存在較大差距。

2 建設(shè)目標(biāo)及總體框架

水庫(kù)安全運(yùn)行綜合管理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)遵循先進(jìn)實(shí)用、集約共享原則，以水庫(kù)信息化建設(shè)現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，對(duì)日常管理業(yè)務(wù)進(jìn)行梳理分析，緊緊圍繞水庫(kù)安全運(yùn)行和管理業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，以安全運(yùn)行管理工作為核心，以信息展示與服務(wù)為重點(diǎn)，構(gòu)建水庫(kù)防洪調(diào)度和工程管理平臺(tái)。根據(jù)王屋水庫(kù)管理人員和業(yè)務(wù)功能布置，在管理所建設(shè)防汛會(huì)商中心，在溢洪閘建設(shè)分中心。中心建設(shè)以水庫(kù)防洪調(diào)度為主，兼顧工程管理，部署水庫(kù)安全運(yùn)行綜合管理系統(tǒng)；分中心建設(shè)依托中心綜合管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共享，以水庫(kù)日常管理為核心，信息綜合展示為重點(diǎn)，提高水庫(kù)防洪調(diào)度能力及信息化管理水平。

通過水庫(kù)日常管理業(yè)務(wù)梳理，在水庫(kù)已有信息化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)、人工智能等新一代信息技術(shù)，采用分層式、模塊化方法進(jìn)行開發(fā)和部署，構(gòu)建科學(xué)、先進(jìn)、實(shí)用的綜合管理系統(tǒng)。同時(shí)，隨著無(wú)人機(jī)、移動(dòng)智能終端技術(shù)的快速發(fā)展和普及，系統(tǒng)可實(shí)時(shí)接入無(wú)人機(jī)巡檢和測(cè)量數(shù)據(jù)，也可人工錄入數(shù)據(jù)，并可應(yīng)用在智能手機(jī)、平板電腦、Pad等終端設(shè)備上，能夠適應(yīng)不同的操作系統(tǒng)[2]?？傮w架構(gòu)包括四部分：用戶層、業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、水利云服務(wù)系統(tǒng)、基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)。具體包括：用戶層、應(yīng)用交互層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、應(yīng)用支撐層、數(shù)據(jù)資源層、通信網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)采集層。

3 系統(tǒng)集成與整合

水庫(kù)安全運(yùn)行綜合管理系統(tǒng)應(yīng)用松散耦合理念，通過統(tǒng)一用戶認(rèn)證與單點(diǎn)登陸或數(shù)據(jù)交互方式，對(duì)水庫(kù)已建水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及氣象等部門相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行集成整合，并與省水利廳、煙臺(tái)市及龍口市水利業(yè)務(wù)主管單位的調(diào)度決策支持平臺(tái)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，同時(shí)做到數(shù)據(jù)入庫(kù)、適時(shí)監(jiān)控、管理留痕，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理事項(xiàng)的信息化、流程化。同時(shí)根據(jù)安全運(yùn)行管理的需要，補(bǔ)充新建大壩位移監(jiān)測(cè)、庫(kù)區(qū)圍壩監(jiān)控及出入庫(kù)流量監(jiān)測(cè)等，建立完善的前端感知系統(tǒng)，對(duì)水庫(kù)安全運(yùn)行的隱患或?yàn)?zāi)害做到準(zhǔn)確感知、快速查看、高效處理。

4 標(biāo)準(zhǔn)化功能建設(shè)

根據(jù)水利工程標(biāo)準(zhǔn)化管理工作要求，結(jié)合水庫(kù)日常管理業(yè)務(wù)需求，同時(shí)注重實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性和可推廣性，確定了水庫(kù)安全運(yùn)行管理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)功能模塊。

4.1 水庫(kù)要素一張圖

基于地理信息系統(tǒng)（GIS）和BIM三維建模技術(shù)，在水庫(kù)流域地圖上展示流域內(nèi)自然、非自然水庫(kù)工程對(duì)象關(guān)系、數(shù)據(jù)信息和統(tǒng)計(jì)信息[3]，結(jié)合圖形、表格、熱點(diǎn)、氣泡等表現(xiàn)方式，充分實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可視化、形象化，將水庫(kù)的氣象、水雨情、水質(zhì)、閘門開度、流量、應(yīng)急事件、待辦事項(xiàng)等主要信息進(jìn)行集中展示[4]。

4.2 水庫(kù)邊界管理

水庫(kù)邊界管理是水庫(kù)日常管理的難題，庫(kù)區(qū)直管范圍內(nèi)搶占、強(qiáng)占用地情況時(shí)有發(fā)生，權(quán)屬不明地、權(quán)屬爭(zhēng)議地等多種用地類型并存，管理與權(quán)屬較為混亂。移動(dòng)端邊界管理系統(tǒng)通過北斗定位技術(shù)，在高精度位置信息的支持下，不需要地面標(biāo)識(shí)可實(shí)現(xiàn)精確定位邊界，可以有效管控保護(hù)區(qū)內(nèi)亂搭建、種植、養(yǎng)殖現(xiàn)象和違法開采、擠占水源保護(hù)用地等突出問題。

4.3 工程運(yùn)維管理系統(tǒng)

根據(jù)水庫(kù)日常巡查、汛期隱患排查、工程養(yǎng)護(hù)等工作的需要，構(gòu)建工程運(yùn)維管理模塊，主要業(yè)務(wù)流程包括日常巡查、安全檢查、隱患處理、日常維修養(yǎng)護(hù)、歲修、大修、搶修等作業(yè)過程的信息化管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程日常巡查、設(shè)備巡檢、汛前檢查、年度檢查、特別檢查等工程檢查信息及隱患處理信息的管理，落實(shí)工程日常監(jiān)測(cè)檢查規(guī)范化等標(biāo)準(zhǔn)化管理要求，為水庫(kù)的巡查及隱患排查管理提供有效的監(jiān)管手段，為養(yǎng)護(hù)管理人員提供快速準(zhǔn)確、圖文并茂的工程養(yǎng)護(hù)管理服務(wù)，提升工程維修養(yǎng)護(hù)管理的規(guī)范化、現(xiàn)代化水平。

4.4 安全監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)

通過水庫(kù)大壩、溢洪閘、放水洞安全監(jiān)測(cè)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)對(duì)壩體、溢洪閘和放水洞滲壓、位移的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)分析驗(yàn)算，科學(xué)、客觀的評(píng)價(jià)其實(shí)時(shí)安全狀態(tài)和變化趨勢(shì)，建立專業(yè)智能分析評(píng)判與實(shí)時(shí)預(yù)警報(bào)警機(jī)制，與歷史極值、變化速度極值等邊界值對(duì)比分析，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，即時(shí)通過短信、郵件等多種方式報(bào)警。

4.5 洪水預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)

基于水庫(kù)及上游防汛調(diào)度工作和管理制度，應(yīng)用分布式新安江、MIKE系列軟件構(gòu)建水庫(kù)預(yù)報(bào)預(yù)警模型，實(shí)現(xiàn)洪水自動(dòng)預(yù)報(bào)和人工干預(yù)預(yù)報(bào)計(jì)算，以信息化手段保障工程運(yùn)行安全，充分發(fā)揮水庫(kù)工程效益。主要功能包括控制運(yùn)行計(jì)劃、典型暴雨管理、實(shí)時(shí)洪水跟蹤、洪水預(yù)報(bào)、預(yù)報(bào)方案管理、模型參數(shù)管理、洪水自動(dòng)預(yù)報(bào)。

4.6 無(wú)人機(jī)巡檢與移動(dòng)應(yīng)用擴(kuò)展

利用無(wú)人機(jī)搭載相應(yīng)成像或測(cè)量設(shè)備，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)機(jī)動(dòng)巡查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)違章違建、火災(zāi)隱患、非法撈捕、排污等異?；顒?dòng)，也可與地理信息數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域測(cè)量與分析，快速發(fā)現(xiàn)工程隱患，快速進(jìn)行事故處置。通過移動(dòng)智能終端，管理人員實(shí)現(xiàn)水庫(kù)巡檢工作的立體化全方位監(jiān)控，信息采集與發(fā)布，在遇到突發(fā)事件處理等緊急情況下，能通過移動(dòng)終端進(jìn)行決策指揮[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

水庫(kù)安全運(yùn)行綜合管理系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)是嚴(yán)格遵循“水利工程補(bǔ)短板、水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管”工作總基調(diào)，積極應(yīng)用自動(dòng)化、信息化巡檢、監(jiān)控監(jiān)測(cè)設(shè)施，改進(jìn)管理手段，提高管理科技含金量，務(wù)求使管理平臺(tái)實(shí)用、科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定，以落實(shí)水庫(kù)工程管理責(zé)任，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化管理方式，深化水庫(kù)工程管理體制機(jī)制改革，對(duì)水庫(kù)運(yùn)行管理關(guān)鍵要素實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化管理，全面提高水庫(kù)工程運(yùn)行管理水平[6]。