黃壁莊水庫信息化建設現(xiàn)狀與對策

□張路杰 劉燕強 肖偉強

黃壁莊水庫是海河流域子牙河水系滹沱河干流上的一座梯級大(Ⅰ)型水利樞紐工程，總庫容12.10 億m3，其功能主要以防洪為主，兼具城市及工業(yè)供水、灌溉、發(fā)電等作用，是海河流域南系防洪體系的骨干工程，也是實現(xiàn)河北省委省政府提出的“四保”防洪重任的關鍵性工程。隨著信息技術的發(fā)展，多年來黃壁莊水庫在信息化建設中取得了較大的成就，但也存在系統(tǒng)整合程度低、業(yè)務功能覆蓋不全等問題，亟待建設一個功能全面、標準統(tǒng)一、數(shù)據(jù)共享的綜合管理平臺，現(xiàn)以黃壁莊水庫信息化建設為背景，通過梳理信息化現(xiàn)狀及問題，提出了水庫信息化的建設思路，為其他水庫的信息化建設提供參考借鑒。

1.信息化概況

黃壁莊水庫信息化建設方面目前有水雨情自動測報系統(tǒng)、大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等基礎感知系統(tǒng)。三維地理信息系統(tǒng)、水質(zhì)水量實時在線監(jiān)測系統(tǒng)、水資源管理系統(tǒng)、崗黃水雨情自測報系統(tǒng)等業(yè)務應用體系，經(jīng)過多年的持續(xù)發(fā)展信息化建設初具規(guī)模。

1.1 基礎感知系統(tǒng)建設概況

水雨情自動測報系統(tǒng)始建成于1996 年，1998 年在其基礎上開發(fā)了洪水調(diào)度系統(tǒng)，后經(jīng)改造于2002 年6 月投入運行。水庫流域內(nèi)報汛方式以自報為主，系統(tǒng)采用Inmarsat-C 衛(wèi)星通信和超短波通信混合組網(wǎng)方案。

大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)始建成于2004年，由自動化監(jiān)測儀器、現(xiàn)地監(jiān)測單元（MCU）、通信傳輸和安全監(jiān)測中心組成。主要功能是對采集數(shù)據(jù)進行管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、整理、匯總等初級應用。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)于2016 年建成，在副壩、主壩、重力壩等重要部位裝設了80 臺200 萬像素網(wǎng)絡高清球型數(shù)字攝像機及41 套雙向廣播語音對講系統(tǒng)。

1.2 業(yè)務應用體系建設概況

2016 年開發(fā)了三維地理信息系統(tǒng)，系統(tǒng)基于C/S 架構(gòu)設計，并與視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行了整合，充分展現(xiàn)了水庫所在流域的真實地貌、水工建筑物及機電設備的運行情況，實現(xiàn)水庫工程無縫隙監(jiān)管。

2018 年建設實施了黃壁莊水庫水質(zhì)水量實時在線監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)基于B/S 架構(gòu)設計，該系統(tǒng)實現(xiàn)了水位、出入庫流量、水質(zhì)、雨量、蒸發(fā)量的實時遠程監(jiān)控，及時掌握庫區(qū)水文狀況。

2019 年建設了水資源信息管理系統(tǒng)，系統(tǒng)采用B/S 架構(gòu)，對原有系統(tǒng)軟件進行了升級擴展，開發(fā)移動端功能。系統(tǒng)將水雨情、水質(zhì)、供水量、視頻監(jiān)控等數(shù)據(jù)信息集成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時調(diào)用、展示分析的功能

2019 年 10 月，石家莊市水文局組織實施了崗黃水雨情自測報系統(tǒng)改造，改造完成后崗黃流域水雨情數(shù)據(jù)全部由省水文局通過水利專網(wǎng)向崗南、黃壁莊水庫推送。

2.存在問題

2.1 系統(tǒng)整合程度較低

水庫現(xiàn)有的信息系統(tǒng)在建設年代、開發(fā)語言、數(shù)據(jù)庫、技術架構(gòu)、網(wǎng)絡環(huán)境、物理環(huán)境等方面不盡相同，相互之間比較獨立，導致業(yè)務和數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象嚴重，有必要打造一個綜合的管理平臺，實現(xiàn)數(shù)字化、智慧化、協(xié)同化管理。

2.2 業(yè)務功能覆蓋不全

目前已建的水雨情自測報系統(tǒng)、大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)、黃壁莊水庫水質(zhì)水量實時在線監(jiān)測等系統(tǒng)只實現(xiàn)了部分基礎功能，業(yè)務模塊還欠完整，仍需完善。例如，物資管理、機電設備管理、供水調(diào)度、防洪調(diào)度、工程、機電、安保巡查、知識資料等。

2.3 自動化能力不足

巡查問題從反饋到解決等環(huán)節(jié)需要在線下消耗大量的時間和精力，另外，無法從宏觀上實時掌握水庫運行管理過程中相關的問題。興利調(diào)度、洪水調(diào)度等缺少自動化決策機制，工程觀測和監(jiān)測數(shù)據(jù)計算需要消耗大量的人力。

3.建設思路

以構(gòu)建“數(shù)字化、智慧化、協(xié)同化”水庫綜合服務平臺為遵旨，對現(xiàn)有系統(tǒng)進行充分的技術和業(yè)務評估，因地制宜選擇恰當?shù)募煞绞綄F(xiàn)有崗黃自測報系統(tǒng)、水質(zhì)水量實時在線監(jiān)測系統(tǒng)、大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、綜合辦公等進行整合集成，另外，在此基礎上擴展業(yè)務功能，實現(xiàn)防汛管理、調(diào)度管理、物資管理、設備管理、監(jiān)測管理、巡查管理、知識管理等模塊的功能擴展。

黃壁莊水庫數(shù)字化模型庫

3.1 創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)倉庫

通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)匯聚渠道，對各類涉水數(shù)據(jù)信息進行池化匯聚、資源整合、抽取重構(gòu)和統(tǒng)一存儲。建立多層分布、實時更新、安全可信、共享利用的數(shù)據(jù)倉庫，形成高價值、高復用的數(shù)據(jù)服務體系，實現(xiàn)“一數(shù)一源，一源多用”。

3.2 建立數(shù)字化模型庫

對水庫已建的工程建筑物，主要內(nèi)容包含主壩、副壩、重力壩、正常溢洪道、非常溢洪道、新增非常溢洪道、靈正渠，按照統(tǒng)一的交付標準、編碼標準、顆粒度及文件格式，建立水庫建筑信息模型庫，并與工程資料、圖紙、巡查記錄、維修保養(yǎng)記錄等信息進行邏輯關聯(lián)，以利于開展工程建筑全生命周期數(shù)字化管理。

3.3 建設崗黃流域一張圖

將水庫控制流域范圍內(nèi)的河流、水庫、水文站、氣象站及水庫現(xiàn)地視頻監(jiān)控點位、工程點位等信息進行上圖展示，實現(xiàn)流域范圍靜態(tài)點位基礎信息與動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的聯(lián)合聯(lián)動展示，制定預警預報計劃，提供二三維相結(jié)合的可視化場景，輔助水庫工作者作出積極有效的調(diào)度決策。

3.4 構(gòu)建一個應用平臺

落實水庫各處室業(yè)務流程模型，以“核心功能聚類、業(yè)務中心化”為構(gòu)建原則，建成“高內(nèi)聚、松耦合，可獨立開發(fā)部署運維”的微服務體系。最終實現(xiàn)“防汛、調(diào)度、物資、設備、監(jiān)測、巡查、知識”7 個核心模塊的建設，實現(xiàn)水庫業(yè)務功能全覆蓋，與省水利廳“水利一張網(wǎng)”平臺深入融合，數(shù)據(jù)共享，提升應用平臺整體智能化水平和工作效率。

4.結(jié)語

黃壁莊水庫信息化建設思路，以水庫“兩庫一圖”為基礎，以“一個平臺”為核心載體，謀劃智慧水庫“2+1+1”總體框架，全面提升水庫感知傳輸、整合共享、分析決策、運維管理水平。