青島市“智慧水文站”建設(shè)探索與實(shí)踐

李春俊 鄭志國(guó) 崔峻嶺

一、青島市南村“智慧水文站”建設(shè)現(xiàn)狀

（一）“天地空”一體化感知體系基本建成

南村水文站配備了現(xiàn)代化的稱重式雨雪量計(jì)、浮子式水位計(jì)、全自動(dòng)蒸發(fā)觀測(cè)設(shè)備、雷達(dá)波在線測(cè)流系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)應(yīng)急測(cè)量系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)了雨量、水位、蒸發(fā)、流量等水文要素的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、圖像傳輸和應(yīng)急監(jiān)測(cè)，基本實(shí)現(xiàn)了水文監(jiān)測(cè)現(xiàn)代化。

（二）信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化基本實(shí)現(xiàn)

南村水文站建設(shè)了視頻監(jiān)控專用網(wǎng)和100M 互聯(lián)網(wǎng)光纖，布設(shè)了分布式無(wú)線路由，實(shí)現(xiàn)了測(cè)站網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫全覆蓋，保障了各類水文數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸。同時(shí)，南村站各類信息系統(tǒng)均通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)云端資源，大速率寬帶為水文信息平臺(tái)、視頻監(jiān)控平臺(tái)、視頻會(huì)商等提供了快速響應(yīng)和穩(wěn)定支撐。

（三）管理智能化體系基本建成

南村水文站集成了“智慧家居”系統(tǒng)，通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)將燈光、顯示屏、窗簾、空調(diào)等設(shè)備集中管理，通過(guò)手機(jī)、平板、語(yǔ)音即可控制各類設(shè)備的開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了操作的便捷快速。

建設(shè)了二維碼管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“一物一碼”、在線管理。倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的物資統(tǒng)一制作了二維碼，通過(guò)掃碼即可完成信息查詢、出入庫(kù)管理等操作，倉(cāng)庫(kù)內(nèi)安裝了顯示屏并開(kāi)發(fā)了專用軟件，可隨時(shí)掌握物資情況；觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)的設(shè)備通過(guò)掃碼還能查詢實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，提高了管理智能化水平。配備了智能機(jī)器人，可語(yǔ)音對(duì)話，實(shí)現(xiàn)迎賓、信息介紹及水文信息的查詢。

（四）應(yīng)用智慧化平臺(tái)初步建成

應(yīng)用空間技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，開(kāi)發(fā)了南村智慧水文站信息平臺(tái)，該平臺(tái)為“一站式”綜合信息管理平臺(tái)，集大數(shù)據(jù)展示、大沽河流域信息系統(tǒng)、流量在線監(jiān)測(cè)、洪水預(yù)報(bào)、視頻監(jiān)控等功能為一體。

纜道室作為南村站的“智慧大腦”，安裝了4 個(gè)顯示屏，可實(shí)現(xiàn)各類水文信息全方位展示。對(duì)水文纜道進(jìn)行了完善提升，對(duì)纜道操作臺(tái)進(jìn)行全新設(shè)計(jì)制作，突出了簡(jiǎn)約、現(xiàn)代、美觀的特點(diǎn)；纜道測(cè)流軟件嵌入平衡錘、行車處視頻監(jiān)控畫面，提升了操作的安全性；集成了語(yǔ)音交互功能，通過(guò)對(duì)話即可實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、上升、下降等操作控制，提升了纜道測(cè)流的自動(dòng)化、智能化水平。

南村站大數(shù)據(jù)展示系統(tǒng)，把該站各類水文要素整合起來(lái)，通過(guò)大數(shù)據(jù)方式統(tǒng)一顯示，包括雨量、水位、流量、地下水、蒸發(fā)等水文數(shù)據(jù)。

大沽河流域水文信息系統(tǒng)采用WebGIS 技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，涵蓋了流域內(nèi)雨情、水庫(kù)水情、河道水情，通過(guò)各種圖表展示雨水情變化過(guò)程、大斷面歷史變遷、歷史洪水等。

雷達(dá)波在線流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)流量的定時(shí)監(jiān)測(cè)及召測(cè)，實(shí)時(shí)掌握水位、流量變化情況。

無(wú)人機(jī)水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，應(yīng)用于水文應(yīng)急測(cè)流及影像測(cè)圖。無(wú)人機(jī)測(cè)流系統(tǒng)運(yùn)用測(cè)流模塊，結(jié)合RTK 實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)定位，通過(guò)地面站對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行飛行高度、測(cè)速垂線及飛行航線設(shè)置，一鍵式完成起飛、定位、測(cè)流、返航，配套軟件實(shí)時(shí)展示流量監(jiān)測(cè)成果。無(wú)人機(jī)影像測(cè)圖系統(tǒng)采用傾斜攝影三維建模技術(shù)，同時(shí)從1 個(gè)垂直、4 個(gè)傾斜共5 個(gè)不同的角度采集影像，運(yùn)用ContextCapture 軟件進(jìn)行多視角影像三維實(shí)景建模，創(chuàng)建高精度地理參考三維模型，為水文信息三維展示系統(tǒng)建設(shè)打下了基礎(chǔ)。

南村智慧水文站的建設(shè)為青島市其他水文站智慧化建設(shè)打造了樣板，形成了可復(fù)制、可推廣的經(jīng)驗(yàn)成果。

二、青島市“智慧水文站”建設(shè)的主要做法

（一）從“實(shí)”處入手，增強(qiáng)水文基礎(chǔ)設(shè)施的美觀度

測(cè)站是水文工作的基礎(chǔ)和根本，在一定程度上代表著水文行業(yè)形象。近年來(lái)，青島市水文中心把提高青島水文基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平作為一項(xiàng)重要任務(wù)來(lái)抓，充分把握工程帶水文、水文設(shè)施工程建設(shè)的良機(jī)，逐步使水文測(cè)站基礎(chǔ)設(shè)施迭代升級(jí)、煥然一新。一是高起點(diǎn)規(guī)劃引領(lǐng)。結(jié)合流域特點(diǎn)、周邊環(huán)境、人文特點(diǎn)，對(duì)站院布局、生產(chǎn)業(yè)務(wù)用房風(fēng)格進(jìn)行了多方案的比選，盡可能提高建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，使水文站的建設(shè)實(shí)現(xiàn)“建設(shè)一處站點(diǎn)，打造一處亮點(diǎn)”。二是開(kāi)展綠化美化建設(shè)。對(duì)國(guó)家基本水文站綠化美化進(jìn)行統(tǒng)一布置，按照“節(jié)約資金、切合實(shí)際、觀用結(jié)合”的原則，開(kāi)展站容站貌整理、綠化綠植、站院亮化等工作，使測(cè)站的外觀布局大為改善。三是開(kāi)展測(cè)站文化建設(shè)。把水文測(cè)站作為弘揚(yáng)新時(shí)代水利精神、水文行業(yè)精神的基層陣地，開(kāi)展測(cè)站文化長(zhǎng)廊建設(shè)，提升測(cè)站的文化內(nèi)涵。

（二）從“新”處入手，增強(qiáng)水文情報(bào)收集的智能度

測(cè)站作為基礎(chǔ)水文情報(bào)信息的采集單元，數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度、及時(shí)性尤為重要，為此從加強(qiáng)測(cè)站報(bào)汛管理入手，重點(diǎn)抓好測(cè)站水文情報(bào)預(yù)報(bào)工作。一是網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。信息傳輸網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)，全市各國(guó)家基本水文站、中小河流站在全部實(shí)現(xiàn)光纖接入的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)配置，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全性，實(shí)現(xiàn)與市縣兩級(jí)的互聯(lián)互通。二是加強(qiáng)遙測(cè)設(shè)備管理。采用“釘釘”管理軟件，將全市各類水文遙測(cè)站點(diǎn)列入統(tǒng)一管理，水情、測(cè)驗(yàn)、分中心、服務(wù)公司四方聯(lián)動(dòng)，責(zé)任明確，設(shè)備故障第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)后，按照流程逐步分解到各部門各負(fù)責(zé)人，整個(gè)設(shè)備的維護(hù)過(guò)程清晰明了，在縮短維修時(shí)間的基礎(chǔ)上，最大程度保障了儀器設(shè)備的正常運(yùn)行。三是加強(qiáng)新儀器設(shè)備應(yīng)用與研究。加強(qiáng)稱重式雨雪量計(jì)、自動(dòng)蒸發(fā)、遙測(cè)水位計(jì)、雷達(dá)波在線流量監(jiān)測(cè)、多點(diǎn)自動(dòng)采沙儀、無(wú)人機(jī)應(yīng)急流量監(jiān)測(cè)等設(shè)備的應(yīng)用，在推廣應(yīng)用的過(guò)程中，開(kāi)展水文儀器設(shè)備應(yīng)用研究，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，用水文全要素的自動(dòng)監(jiān)測(cè)帶動(dòng)水文信息全面感知智能化提升。

（三）從“廣”處入手，增強(qiáng)水文信息服務(wù)的智慧度

青島市水文中心以智慧水文站建設(shè)為抓手，“點(diǎn)線面”有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)青島水文整體信息化水平的提升。一是構(gòu)建測(cè)站信息子系統(tǒng)。在全市水文“一張網(wǎng)”的基礎(chǔ)下，本著數(shù)據(jù)同源、傳輸同步的原則，選取測(cè)站及所在流域的水文站點(diǎn)，建設(shè)符合測(cè)站防汛服務(wù)的信息子系統(tǒng)，附著于全市水文綜合系統(tǒng)之下。二是建立大數(shù)據(jù)匯集展示平臺(tái)。在有條件的測(cè)站，建立大數(shù)據(jù)平臺(tái)，直觀立體地展示本測(cè)站、流域內(nèi)的水文信息。全市建設(shè)完成了防汛移動(dòng)信息平臺(tái)，利用公網(wǎng)在每處測(cè)站隨時(shí)登陸，可實(shí)時(shí)顯示調(diào)度各測(cè)驗(yàn)斷面洪水勘測(cè)、野外作業(yè)情況，使測(cè)站真正成為流域防汛中心。三是儀器物資實(shí)現(xiàn)“二維碼”管理。用“二維碼”給測(cè)站的設(shè)備及物資配備了“身份證”，儀器設(shè)備的“二維碼”實(shí)現(xiàn)了與雨水情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的對(duì)接相連，掃描“二維碼”不僅能看到儀器設(shè)備的型號(hào)功能等信息，而且還能實(shí)時(shí)觀讀查詢?cè)搩x器采集的數(shù)據(jù)信息。在物資管理上，借助“二維碼”，實(shí)現(xiàn)了物資出入庫(kù)自動(dòng)登記、自動(dòng)記錄、自動(dòng)查詢的功能。四是信息服務(wù)簡(jiǎn)單快捷。力求打造測(cè)站信息“短、平、快”的模式，在全市水文信息管理系統(tǒng)的大平臺(tái)下，利用手機(jī)APP、微信公眾號(hào)、今日頭條、短信、簡(jiǎn)報(bào)等模式向有關(guān)防汛及管理部門及時(shí)發(fā)布水文信息，及時(shí)向電視臺(tái)、廣播電臺(tái)、報(bào)刊等各種媒體推送雨水情信息和洪水預(yù)警信息。以水文信息的無(wú)縫銜接，為全市各級(jí)防汛部門和社會(huì)公眾提供及時(shí)、準(zhǔn)確和可靠的水文信息服務(wù)。

三、青島市“智慧水文站”發(fā)展前景

（一）分步實(shí)施，統(tǒng)籌推進(jìn)

將數(shù)字水文建設(shè)作為“十四五”一項(xiàng)重要工作來(lái)抓，按照山東省“數(shù)字水文”建設(shè)的總體部署，精心謀劃青島水文信息化工作?！爸腔鬯恼尽弊鳛榍鄭u水文信息化的先手棋，要持續(xù)推進(jìn)，鞏固成果，重點(diǎn)完善南村水文站智慧化建設(shè)，進(jìn)一步優(yōu)化綜合信息平臺(tái)、無(wú)人機(jī)應(yīng)急監(jiān)測(cè)、水文圖像識(shí)別、管理維護(hù)系統(tǒng)等內(nèi)容，努力將南村水文站打造成全國(guó)水文現(xiàn)代化示范站。各分中心優(yōu)先重點(diǎn)選擇1 處國(guó)家基本水文站先行開(kāi)展智慧水文站建設(shè)，努力打造全省水文現(xiàn)代化示范站；其他國(guó)家基本水文站要同水文工程設(shè)施建設(shè)相結(jié)合，力爭(zhēng)在2～3年全部達(dá)到“智慧水文站”水平，實(shí)現(xiàn)全覆蓋。

（二）與時(shí)俱進(jìn)，科技引領(lǐng)

充分利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)、5G 等當(dāng)今社會(huì)先進(jìn)成熟的技術(shù)，積極引進(jìn)新興科技成果，促進(jìn)水文業(yè)務(wù)與前沿科技深度融合，建設(shè)新時(shí)代“智慧水文站”。

（三）一站一策，特色鮮明

要綜合考慮水文站測(cè)站性質(zhì)、功能定位、服務(wù)對(duì)象、周邊環(huán)境等情況，因地制宜，一站一策，努力建設(shè)具有功能齊全、服務(wù)精準(zhǔn)、環(huán)境優(yōu)美、特色鮮明的現(xiàn)代化“智慧水文站”。

（四）點(diǎn)面結(jié)合，上下一體

“智慧水文站”不僅要發(fā)揮單一水文測(cè)站的作用，還要做到點(diǎn)面結(jié)合，在防汛減災(zāi)關(guān)鍵時(shí)刻充當(dāng)“流域中心”，充分發(fā)揮水文測(cè)站在流域或局部防汛減災(zāi)工作中的技術(shù)支撐服務(wù)能力；同時(shí)要實(shí)現(xiàn)“市—縣—站”三級(jí)上下一體，資源共享，互聯(lián)互通，在關(guān)鍵時(shí)刻可以集中優(yōu)勢(shì)力量指導(dǎo)水文測(cè)站更好地在一線發(fā)揮作用■