大型水庫“智慧水庫”建設(shè)思路探索

張磊

（宣城市港口灣水庫管理處，安徽 宣城 242000）

0 引言

在大型水庫運行過程中，為了達(dá)到規(guī)范化管理要求，需要合理融入信息技術(shù)，構(gòu)建科學(xué)的運行管理平臺，對水庫相關(guān)信息進(jìn)行收集，改變現(xiàn)有的水庫管理體系，為水庫穩(wěn)定運行提供保障。在智慧水庫建設(shè)時，當(dāng)水庫水位超過104.97m、低于108.57m 時，水庫實行錯峰補(bǔ)償調(diào)節(jié)，必要時水庫關(guān)閘攔洪，控制雅漾河段水位不超過8.03m（相應(yīng)流量500m3/s）。對于水庫運行來講，在“智慧水庫”建設(shè)過程中，需要提升數(shù)據(jù)匯編能力，對水庫運行產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，完成數(shù)據(jù)運行科學(xué)化管理，定期實現(xiàn)水庫安全評估，保證水庫工程建設(shè)外觀符合標(biāo)準(zhǔn)。在“智慧水庫”建設(shè)過程中，仍缺少足夠的發(fā)展經(jīng)驗，因此需要增加理論研究內(nèi)容，增加水庫的使用功能，合理應(yīng)對自然環(huán)境產(chǎn)生的挑戰(zhàn)。

1 大型水庫“智慧水庫”建設(shè)遇到的挑戰(zhàn)

在“智慧水庫”建設(shè)過程中，需要完成信息收集和平臺運行管理，信息收集需要關(guān)注防汛檢查信息、專項檢查信息、年度檢查信息以及安全隱患信息等，通過信息收集方式，制定合理的水庫維修計劃，保證信息的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性，對水庫供水流量進(jìn)行監(jiān)控，確保水庫穩(wěn)定運行，在實踐角度來看，“智慧水庫”建設(shè)過程中，依然存在多重挑戰(zhàn)，具體的研究內(nèi)容如下。

1.1 水庫智能化管理能力不足

水庫運行管理平臺需要完成安全鑒定和工程驗收等工作，在日常監(jiān)測過程中，需要對水流進(jìn)行合理調(diào)度，為水庫運行提供安全環(huán)境，降低安全事故發(fā)生概率。通過了解水庫建設(shè)現(xiàn)狀得出，目前在水庫管理過程中，依然以人工巡檢的方式為主，由于巡檢次數(shù)較低，并且出現(xiàn)了費用耗損的情況，無法達(dá)到智能化監(jiān)管的要求。部分水庫管理人員，雖然學(xué)習(xí)了智能監(jiān)管知識，但是在監(jiān)管平臺建設(shè)過程中，動態(tài)監(jiān)管能力不足，無法發(fā)揮出信息輔助工具的作用，影響了水庫的正常運行。

1.2 數(shù)據(jù)資源相對分散，無法達(dá)到數(shù)據(jù)融合服務(wù)的目的

在大型水庫運行過程中，由于產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量較大，在數(shù)據(jù)分類和收集工作中，需要投入大量資金。當(dāng)水庫水位超過108.57m，低于104.97m（防洪高水位）時，水庫實行補(bǔ)償調(diào)節(jié)，控制雅漾斷面河道水位低于8.03m（相應(yīng)流量500m3/s），預(yù)計雅漾河段水位超過8.03m 時，水庫關(guān)閘蓄水。另外，大型水庫產(chǎn)生的數(shù)據(jù)相對分散，在智能監(jiān)管平臺不完善的情況下，無法提升數(shù)據(jù)利用率，部分?jǐn)?shù)據(jù)重復(fù)收集，影響了數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理的質(zhì)量[1]。在傳統(tǒng)水庫數(shù)據(jù)服務(wù)模式創(chuàng)新中，需要構(gòu)建大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，找到數(shù)據(jù)收集和管理的重點，才能實現(xiàn)數(shù)據(jù)針對性研究。由于缺少專業(yè)的數(shù)據(jù)傳輸接口，數(shù)據(jù)分析能力相對較弱，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)了數(shù)據(jù)丟失的情況，對大型水庫智能化發(fā)展產(chǎn)生了影響。

1.3 水庫業(yè)務(wù)應(yīng)用覆蓋面不足

在水庫標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)過程中，需要應(yīng)用綜合管理平臺，還需增加預(yù)警系統(tǒng)，才能解決大型水庫運行的安全問題。在業(yè)務(wù)管理平臺建設(shè)過程中，由于軟件設(shè)施和硬件設(shè)施存在不足，無法為各工作部門的業(yè)務(wù)處理提供支撐。在部分系統(tǒng)應(yīng)用時，由于系統(tǒng)功能相對欠缺，無法實現(xiàn)所有數(shù)據(jù)過濾與處理。例如，在水庫大壩和水文條件數(shù)據(jù)分析中，由于數(shù)據(jù)具有一定變化性，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)動態(tài)分析，對各項業(yè)務(wù)開展產(chǎn)生的影響。在水庫業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)時，要了解數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的特點，增加數(shù)據(jù)應(yīng)用的覆蓋面，才能滿足大型水庫運行要求。

1.4 大型水庫運行中缺少統(tǒng)一的綜合管理平臺

大型水庫綜合管理平臺建設(shè)中，現(xiàn)有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)無法達(dá)到集成目標(biāo)，從而導(dǎo)致業(yè)務(wù)孤島的現(xiàn)象發(fā)生。對于系統(tǒng)管理人員來講，在管理系統(tǒng)不完善的情況下，無法實現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)同，增加了日常工作量，對水庫監(jiān)管工作無法關(guān)注。在“智慧水庫”建設(shè)時，構(gòu)建統(tǒng)一的綜合管理平臺屬于基礎(chǔ)條件，各工作部門需要共同努力，對管理系統(tǒng)的功能進(jìn)行擴(kuò)充，重點建設(shè)數(shù)據(jù)庫和協(xié)同管理平臺，為各項業(yè)務(wù)開展提供保障[2]。

2 大型水庫“智慧水庫”建設(shè)思路

在“智慧水庫”建設(shè)過程中，需要合理融入云計算、物聯(lián)網(wǎng)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)等，對大型水庫運行方法進(jìn)行創(chuàng)新，增強(qiáng)水庫的監(jiān)管能力。當(dāng)水庫水位超過112.22m時，水庫轉(zhuǎn)為保壩為主，逐步加大閘門開度，但應(yīng)控制下泄流量不超過最大入庫流量，盡量使庫水位維持在112.22m。在智能監(jiān)控系統(tǒng)使用后，不光可以促進(jìn)數(shù)據(jù)整合，還能對現(xiàn)有的資源進(jìn)行統(tǒng)計，為大型水庫管理業(yè)務(wù)開展提供良好平臺。在智能化管理工作中，需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化分析，明確系統(tǒng)的具體考核元素，打造“智慧水庫”發(fā)展典型。

2.1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)智能化處理

在原有的大型水庫監(jiān)控系統(tǒng)改造過程中，需要增強(qiáng)數(shù)據(jù)處理功能，以先進(jìn)的技術(shù)手段為支撐，合理添加預(yù)警程序，對森林火災(zāi)進(jìn)行防護(hù)，對大型水庫的漂浮物進(jìn)行監(jiān)測，對傳統(tǒng)的人工監(jiān)管方式進(jìn)行替代。智能監(jiān)控系統(tǒng)還需具備數(shù)據(jù)分析能力，發(fā)現(xiàn)問題及時反饋，達(dá)到大型水庫安全管理的目標(biāo)，降低工作人員的日常工作負(fù)擔(dān)，保證大型水庫穩(wěn)定運行[3]。

2.2 提升數(shù)據(jù)可視化處理能力

在“智慧水庫”打造過程中，需要合理設(shè)計數(shù)據(jù)管家，通過智慧化服務(wù)方法，對現(xiàn)有的水庫資源進(jìn)行合理應(yīng)用，增加管理系統(tǒng)的相關(guān)功能。在數(shù)據(jù)管理平臺創(chuàng)新過程中，需要對數(shù)據(jù)資源進(jìn)行分析，關(guān)注數(shù)據(jù)集成的真實情況，保證數(shù)據(jù)服務(wù)的穩(wěn)定性。在水庫運行數(shù)據(jù)逐漸豐富的情況下，可以為水庫監(jiān)控與管理提供支持，提升數(shù)據(jù)共享能力，改進(jìn)水庫管理體系。在水庫數(shù)據(jù)資源服務(wù)體系構(gòu)建過程中需要注意，需要增強(qiáng)工作人員的服務(wù)意識，在數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展過程中，了解數(shù)據(jù)服務(wù)的價值，完成水庫階段性管理目標(biāo)。

2.3 實現(xiàn)考核管理元素化

在大型水庫管理工作中，由于工作內(nèi)容相對復(fù)雜，需要應(yīng)用信息技術(shù)，降低日常管理的難度。始終應(yīng)用人工巡檢方式，可能出現(xiàn)漏檢等問題，因此需要了解水庫管理的基本要點，根據(jù)水庫運行的真實情況，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化管理目標(biāo)。在元素化理念落實過程中，需要考慮安全管理的理念，在管理平臺標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的前提下，發(fā)揮出元素考核的作用。管理人員需要對生產(chǎn)元素管理系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，在系統(tǒng)升級和改革時，合理融入雙控模塊，增加管理模塊的附加值，增強(qiáng)預(yù)警系統(tǒng)的敏感度。在水庫工程風(fēng)險評估過程中，需要對評估效果進(jìn)行合理分析，明確水庫智能化管理的發(fā)展方向，預(yù)防在水庫建設(shè)方面出現(xiàn)問題[4]。

2.4 合理應(yīng)用一體化管理平臺

在“智慧水庫”發(fā)展目標(biāo)確定后，需要了解一體化管理平臺的重要性，逐漸優(yōu)化水庫管理框架，發(fā)揮出“智慧水庫”的作用。在現(xiàn)有的資源應(yīng)用過程中，需要分析水庫管理的現(xiàn)實需求，在得到管理部門和技術(shù)部門的支持下，突出一體化管理平臺的優(yōu)勢，為水庫自建與后期的管理創(chuàng)造穩(wěn)定空間。為了深化水庫管理的核心業(yè)務(wù)，需要增加管理平臺的穩(wěn)定性，朝著智慧化管理的發(fā)展目標(biāo)，逐漸提升水庫業(yè)務(wù)服務(wù)能力，發(fā)揮出“智慧水庫”的全部功能。

3 大型水庫“智慧水庫”建設(shè)的相關(guān)建議

在“智慧水庫”規(guī)范發(fā)展過程中，需要將運營平臺和管理平臺相結(jié)合，確定水庫管理的相關(guān)程序，對產(chǎn)生的水庫運行信息進(jìn)行智能化處理，對每項管理內(nèi)容進(jìn)行記錄，對出現(xiàn)的管理問題及時改正。在“智慧水庫”建設(shè)過程中，要考慮互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展特點，將各種先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，建立綜合管控系統(tǒng)。在“智慧水庫”發(fā)展目標(biāo)確定后，要建設(shè)水庫感知系統(tǒng)、管理系統(tǒng)以及環(huán)保系統(tǒng)，為社會發(fā)展提供助力。

3.1 “智慧水庫”感知系統(tǒng)的建設(shè)

感知系統(tǒng)建設(shè)的主要目的是，了解水庫運行的真實情況，對基礎(chǔ)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋，為管理平臺運行提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。大型水庫管理工作開展過程中，需要以自身運行情況為參考，對水庫進(jìn)行自動化監(jiān)測，增加數(shù)據(jù)分析和儲存功能。為了提升感知系統(tǒng)的功能，需要積極做好以下工作：首先，在雨水監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中，需要了解地區(qū)降雨量，深入分析雨水儲存情況，判斷水庫上游和下游的水位，預(yù)防水庫出現(xiàn)運行風(fēng)險，保證雨水監(jiān)測數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性[5]。其次，建設(shè)大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)。在大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用過程中，需要完成數(shù)據(jù)自動收集與分析，在大壩出現(xiàn)形變問題的情況下，系統(tǒng)需要及時發(fā)出警報，掌握大壩維修的最佳時機(jī)，確保水庫安全運行。另外，在狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計過程中，需要完成數(shù)據(jù)自動收集與儲存，合理應(yīng)用各種電氣設(shè)備，確保防洪設(shè)備和泄洪設(shè)備處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。在開關(guān)裝置維護(hù)與檢修過程中，需要保證維修工作的安全性，對各種電氣設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，合理調(diào)度水庫管理資源，將基本數(shù)據(jù)作為參考，預(yù)防系統(tǒng)建設(shè)出現(xiàn)問題。最后，建設(shè)立體視頻監(jiān)控系統(tǒng)。對于水庫運行來講，監(jiān)控系統(tǒng)是不可缺少的重要內(nèi)容，在監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計過程中，不光需要保證監(jiān)測錄像的清晰度，還需關(guān)注監(jiān)測區(qū)域的細(xì)節(jié)，形成綜合防控體系，在宏觀角度分析水庫管理遇到的問題，達(dá)到“智慧水庫”建設(shè)的目標(biāo)。

3.2 構(gòu)建完整的“智慧水庫”管理平臺

在管理平臺打造過程中，需要考慮數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化率，在管理平臺進(jìn)行定期維護(hù)，以三維仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，提升水庫日常管理效率。在智能管理平臺建設(shè)的初始階段，需要實現(xiàn)智慧數(shù)據(jù)服務(wù)，了解數(shù)據(jù)儲存器的功能，在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換過程中，預(yù)防出現(xiàn)數(shù)據(jù)過于分散的現(xiàn)象。在數(shù)據(jù)庫打造時，需要完成水庫自動清理，根據(jù)水庫業(yè)務(wù)開展的現(xiàn)實需求，提供科學(xué)的數(shù)據(jù)分析平臺。為了優(yōu)化數(shù)據(jù)服務(wù)接口，還需挖掘數(shù)據(jù)技術(shù)的潛力，提升數(shù)據(jù)資源分享效果。同時，為了達(dá)到管理平臺智能仿真的目標(biāo)，需要構(gòu)建三維場景模型，確定合理的監(jiān)測點，對水庫的運行情況進(jìn)行模擬。通過合理的模擬方法，可以了解地質(zhì)和自然條件產(chǎn)生的影響，對自然災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測，提升水庫的管理效果。另外，建設(shè)智能工作平臺，在信息技術(shù)融入過程中，需要通過數(shù)據(jù)分析方法完成水資源調(diào)配，考慮防洪工作和水庫管理的難點，提升工作人員的綜合水平。在智能工作平臺打造過程中，需要對水庫綜合管理業(yè)務(wù)進(jìn)行整合，定期完成水庫維修，落實合理的應(yīng)急管理方案，滿族水庫日常作業(yè)要求。

3.3 水庫運行環(huán)境保護(hù)程序的建設(shè)

在“智慧水庫”打造過程中，只要對水庫附近的環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，將數(shù)據(jù)技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)相融合，了解環(huán)境保護(hù)的重點，增強(qiáng)管理人員的環(huán)境保護(hù)意識，為水庫事業(yè)發(fā)展提供良好支撐。水庫運行管理平臺要完成安全鑒定、工程驗收等工作，在日常監(jiān)控的過程中，要合理地調(diào)整水量，為水庫的運行提供一個安全的環(huán)境，減少安全事故的發(fā)生。在環(huán)境保護(hù)平臺打造過程中，需要增加數(shù)據(jù)傳輸效率，對硬件設(shè)施和軟件設(shè)施進(jìn)行完善，完成森林覆蓋率調(diào)查，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入管理系統(tǒng)，增加環(huán)境管理的水平。在環(huán)境管理系統(tǒng)中，需要對水資源的質(zhì)量進(jìn)行定期測量，預(yù)防水體受到污染，對日常降雨進(jìn)行過濾收集，管理人員需要積極探討環(huán)保建議，發(fā)揮出環(huán)保管理程序的作用。為了保證各系統(tǒng)穩(wěn)定運行，還需建設(shè)安全評估系統(tǒng)，為工作人員提供良好的工作環(huán)境，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，安全管理系統(tǒng)也會提前預(yù)警，保證水庫穩(wěn)定運行。

4 結(jié)語

綜上所述，在大型水庫的運營過程中，要想實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化管理的要求，就必須將信息技術(shù)合理地結(jié)合起來，建立起一個科學(xué)的運營管理平臺，收集與水庫有關(guān)的信息，對現(xiàn)行的水庫管理體制進(jìn)行改造，從而保證水庫的穩(wěn)定運行。在水庫運營方面，“智慧水庫”建設(shè)中，要提高數(shù)據(jù)采集能力，采集水庫運營所生成的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)運營的科學(xué)管理，并對水庫的安全性進(jìn)行定期評價，確保水庫項目的施工效果與規(guī)范相一致。在大規(guī)模水庫的建設(shè)中，必須確立“智能化”的發(fā)展方向，提高“智能化”的運用能力，使“智能化”的發(fā)展成為可能。“智慧水庫”的概念被提出來之后，為了更好地掌握水庫的實際運行狀況，提高水庫的現(xiàn)代化管理水平，就必須將其運用到水利水電工程中去。從當(dāng)前的現(xiàn)狀來看，“智慧水庫”的建設(shè)對大型水庫來說是一項艱巨的任務(wù)，其中還存在著諸多的具體問題，不能真正做到對水庫進(jìn)行科學(xué)的診斷，也不能很好地預(yù)報水庫的潛在風(fēng)險，所以，還需要進(jìn)行水庫的改造，使智慧水庫的功能更好地發(fā)揮出來。