河流湖庫立體化防控巡查及智能監(jiān)測(cè)預(yù)警分析系統(tǒng)的建設(shè)原則及效益

收稿日期：2023-12-10

作者簡(jiǎn)介：陳麗（1988—），女，甘肅天祝人，工程師，主要從事河湖管理工作。

摘 要：隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)手段已無法適應(yīng)新世紀(jì)水利發(fā)展的需求。以甘肅省天?？h為例，分析了河流湖庫立體化防控巡查、智能監(jiān)測(cè)預(yù)警分析系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè)原則和實(shí)施后的效益。

關(guān)鍵詞：河流湖庫立體化防控巡查及智能監(jiān)測(cè)預(yù)警分析系統(tǒng)項(xiàng)目；項(xiàng)目背景；建設(shè)任務(wù)；建設(shè)原則；效益分析

中圖分類號(hào)：TV221 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：2095–3305（2024）03–0-03

水利業(yè)務(wù)應(yīng)用和水利信息化保障環(huán)境組成的水利信息化綜合體系，在改造傳統(tǒng)水利、發(fā)展民生水利、提高水利管理服務(wù)水平、保障國(guó)家水安全等方面發(fā)揮了重要支撐和保障作用。目前，利用現(xiàn)代化信息技術(shù)治水興水工作進(jìn)入了一個(gè)新的階段[1]。

自全面推行河湖長(zhǎng)制以來，天?？h按照“縣上抓河湖、鄉(xiāng)鎮(zhèn)盯溪流、全民護(hù)綠水”的要求，以河湖“清四亂”為抓手，深入開展水資源保護(hù)、水域岸線管控、河道采砂管理等重點(diǎn)工作，總結(jié)提煉出天祝縣河湖治理“3895”模式，提出地圖、臺(tái)賬、望遠(yuǎn)鏡“巡河三件寶”，創(chuàng)新完善“河湖長(zhǎng)+警長(zhǎng)+檢察長(zhǎng)+校長(zhǎng)+村主任+河長(zhǎng)”1+5聯(lián)動(dòng)機(jī)制，設(shè)立美麗天祝護(hù)水日，河湖“四亂”問題得到了根本性解決，河湖岸線得到了進(jìn)一步清潔。同時(shí)，水資源保護(hù)利用科學(xué)有效，水污染防治成效顯著，水行政執(zhí)法監(jiān)管趨于常態(tài)化，河湖水生態(tài)環(huán)境持續(xù)向好，群眾滿意度、幸福度和獲得感大幅度提升，主要河流年徑流量明顯上升，河道行洪安全得到有力保證；金強(qiáng)河、大通河水質(zhì)達(dá)到Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，其余地表水監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)達(dá)標(biāo)率100%，石門水庫、鞍子山水庫等8座水庫水質(zhì)均達(dá)到Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，呈現(xiàn)出碧水如圍、白鷺“巡河”的生動(dòng)景象，加大河湖岸線造林綠化力度，繪就了綠水青山的美麗畫卷，境內(nèi)河流湖庫生態(tài)系統(tǒng)逐步恢復(fù)，環(huán)境質(zhì)量不斷改善[2]。

然而，其境內(nèi)河流湖庫生態(tài)系統(tǒng)仍與國(guó)家、省、市各級(jí)政府全面推行的河湖長(zhǎng)制工作方案的要求有一定差距，河湖問題仍然突出，需要不斷強(qiáng)化河湖監(jiān)管措施和手段，提升河湖監(jiān)管水平。

1 項(xiàng)目區(qū)基本情況

天?？h位于甘肅省中部、武威市南部、祁連山東部，青藏、內(nèi)蒙古、黃土三大高原交會(huì)處，是石羊河流域的源頭和黃河一級(jí)支流的發(fā)源區(qū)，分屬黃河和石羊河兩大流域，全縣水資源總量12.91億m3，過境水資源量38.74億m3，縣內(nèi)有大通河、金強(qiáng)河、黃羊河等河流及其支流共93條河流，有石門、鞍子山、二道墩等9座水庫。

目前，天?？h水庫均建有視頻監(jiān)控系統(tǒng)，但建設(shè)程度各不相同，采用的平臺(tái)、前端設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)均有不同程度的差異，整體水平與面臨的形勢(shì)和任務(wù)相比，仍存在一些薄弱環(huán)節(jié)，主要體現(xiàn)在以下4個(gè)方面。（1）早期建設(shè)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)落后，部分前端設(shè)備采用模擬攝像機(jī)，分辨率低；（2）視頻監(jiān)控系統(tǒng)使用時(shí)間長(zhǎng)，部分設(shè)備已經(jīng)無法正常使用；（3）早期建設(shè)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控區(qū)域涉及面窄，河道、重點(diǎn)工程等區(qū)域沒有覆蓋；（4）視頻圖像只能在電腦端查看，無法在移動(dòng)終端上查閱，實(shí)時(shí)性和便利性不足。

2 項(xiàng)目建設(shè)的需求

天祝縣已有的水庫監(jiān)控在系統(tǒng)平臺(tái)性能需求方面比較薄弱，而天祝縣水利工程項(xiàng)目較多，尤其是涉及民生的水利項(xiàng)目多，都需要借助實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控基礎(chǔ)平臺(tái)，利用實(shí)時(shí)視頻信息化手段，實(shí)施視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程巡查、移動(dòng)執(zhí)法匯聚等功能，加強(qiáng)對(duì)問題突出、威脅飲水安全的排污口實(shí)施綜合整治，對(duì)重點(diǎn)排污口的實(shí)時(shí)多層級(jí)監(jiān)管，最大程度地減免工程實(shí)施不規(guī)范、生產(chǎn)安全事故等問題發(fā)生。

天?？h河流湖庫立體化防控巡查及智能監(jiān)測(cè)預(yù)警分析系統(tǒng)中心平臺(tái)的性能主要是系統(tǒng)在執(zhí)行過程中的速度、兼容性、可使用性、響應(yīng)時(shí)間、各種硬件、軟件功能的恢復(fù)時(shí)間、吞吐能力、精度、頻率等。為解決當(dāng)前監(jiān)控視頻前端存儲(chǔ)和本地存儲(chǔ)的問題，需要將分散的監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲(chǔ)、統(tǒng)一監(jiān)管。同時(shí)，需要結(jié)合當(dāng)前分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)和性能優(yōu)勢(shì)，建設(shè)一種集中管理的分布式視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。

天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監(jiān)測(cè)預(yù)警分析系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目支持大容量、多攝像頭的并發(fā)接入和存儲(chǔ)，可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)不間斷的實(shí)時(shí)擴(kuò)容和監(jiān)控視頻的安全可靠，充分保證監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)的可用性，發(fā)揮視頻監(jiān)控在問題調(diào)查、責(zé)任監(jiān)管以及歷史數(shù)據(jù)分析中的作用。

3 項(xiàng)目建設(shè)的任務(wù)

天?？h河流湖庫立體化防控巡查及智能監(jiān)測(cè)預(yù)警分析系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目涉及天祝縣金強(qiáng)河流域與石門河流域，項(xiàng)目建設(shè)后可實(shí)現(xiàn)天?？h水資源、水生態(tài)、水環(huán)境、水安全、水工程的實(shí)時(shí)在線監(jiān)控和智能分析，提升水利行業(yè)監(jiān)管、安全生產(chǎn)、應(yīng)急處置、指揮決策能力和水平。

天?？h河流湖庫立體化防控巡查及智能監(jiān)測(cè)預(yù)警分析系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目的主要建設(shè)內(nèi)容為前端視頻圖像采集系統(tǒng)及供電傳輸系統(tǒng)、水利智能可視化監(jiān)管平臺(tái)及監(jiān)管中心機(jī)房、高空監(jiān)管子系統(tǒng)及其他配套設(shè)備。

前端根據(jù)點(diǎn)位情況不同，攝像機(jī)功能不同，建議采用不同的設(shè)備安裝：華藏大橋、交通大橋、華秀大橋、新建大橋使用河道垃圾、漂浮物智能檢測(cè)攝像機(jī)；安遠(yuǎn)路橋、周家窯橋、干沙溝橋、下廟兒溝橋、下河?xùn)|橋、張福剛沙場(chǎng)過水面、安門渠首、石門水泥廠大橋、碳化硅廠區(qū)使用全彩警戒球機(jī)；金強(qiáng)驛過水面、抓喜鄉(xiāng)政府大橋、馬營(yíng)橋、紅疙瘩村橋、石家溝橋、上河灣橋、 石門寺橋、石門大橋使用全彩球機(jī)。

后端主要為：（1）水利智能可視化監(jiān)管平臺(tái)及監(jiān)管中心機(jī)房，主要建設(shè)河道漂浮物智能監(jiān)測(cè)識(shí)別預(yù)警分析系統(tǒng)、視頻監(jiān)控可視化管控子系統(tǒng)、垃圾檢測(cè)智能算法分析子系統(tǒng)，移動(dòng)終端APP和存儲(chǔ)設(shè)備、服務(wù)器、電視墻及其他配套設(shè)備。主要涉及平臺(tái)服務(wù)、應(yīng)用終端、管理功能、視頻基礎(chǔ)應(yīng)用、電子地圖應(yīng)用、水利業(yè)務(wù)智能應(yīng)用開發(fā)，以及基于視頻融合、智能分析技術(shù)上的移動(dòng)終端和其他系統(tǒng)功能[3]。

（2）高空監(jiān)管子系統(tǒng)主要建設(shè)無人機(jī)應(yīng)用子系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)加工軟件、信息發(fā)布和管理軟件、應(yīng)急指揮調(diào)度、水情監(jiān)測(cè)預(yù)警、巡堤查險(xiǎn)、河道平時(shí)巡查、水污染防治監(jiān)察、河湖水域岸線管理保護(hù)、定點(diǎn)巡查、取證拍攝等子系統(tǒng)，并配備監(jiān)測(cè)無人機(jī)。

（3）網(wǎng)絡(luò)與安全系統(tǒng)建設(shè)主要進(jìn)行監(jiān)測(cè)視頻專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，安全系統(tǒng)主要部署下一代防火墻、日志審計(jì)、數(shù)據(jù)備份、運(yùn)維審計(jì)、數(shù)據(jù)庫審計(jì)等其他網(wǎng)絡(luò)與安全軟件產(chǎn)品。

4 項(xiàng)目建設(shè)的原則

天?？h河流湖庫立體化防控巡查及智能監(jiān)測(cè)預(yù)警分析系統(tǒng)的建設(shè)總體設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循以下6個(gè)原則。

4.1 建設(shè)海量視頻流服務(wù)系統(tǒng)

天?？h河流湖庫立體化防控巡查及智能監(jiān)測(cè)預(yù)警分析系統(tǒng)支持視頻諸多基礎(chǔ)能力，能夠匯聚海量視頻數(shù)據(jù)，支持快速擴(kuò)展；能夠支撐監(jiān)控、應(yīng)急等多類型業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)調(diào)用，能夠滿足第三方應(yīng)用在移動(dòng)、PC端、大屏幕墻等多終端運(yùn)用的需求。

4.2 統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、整合資源、共享信息

天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監(jiān)測(cè)預(yù)警分析系統(tǒng)的建設(shè)，需對(duì)已建的視頻監(jiān)控資源按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行有效整合，對(duì)有安全管理需要的水利安全設(shè)施統(tǒng)一規(guī)劃新建，各級(jí)監(jiān)控中心與同級(jí)政府、其他行業(yè)管理部門按標(biāo)準(zhǔn)共享監(jiān)控資源，實(shí)現(xiàn)視頻資源最大程度地開發(fā)利用和共享。為解決當(dāng)前監(jiān)控視頻前端存儲(chǔ)和本地存儲(chǔ)的問題，需要將分散的監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲(chǔ)、統(tǒng)一納管。結(jié)合當(dāng)前分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)和性能優(yōu)勢(shì)，需要建設(shè)一種集中管理的分布式視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。

天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監(jiān)測(cè)預(yù)警分析系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目支持大容量、多攝像頭的并發(fā)接入和存儲(chǔ)，考慮今后視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，該項(xiàng)目滿足業(yè)務(wù)不間斷的實(shí)時(shí)擴(kuò)容和監(jiān)控視頻的安全可靠，充分保證監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)的可用性，發(fā)揮視頻監(jiān)控在問題調(diào)查、責(zé)任監(jiān)管及歷史數(shù)據(jù)分析中的作用。

4.3 整合已建、統(tǒng)籌在建、規(guī)范新建

按照《水利信息化資源整合共享頂層設(shè)計(jì)》的要求，對(duì)本縣區(qū)的數(shù)據(jù)資源、業(yè)務(wù)應(yīng)用、基礎(chǔ)設(shè)施、安全體系和支撐保障條件進(jìn)行梳理，全面規(guī)劃水利信息化資源配置，抓緊完善本地區(qū)《水利信息化資源整合共享初步設(shè)計(jì)》，并遵循“整合已建、統(tǒng)籌在建、規(guī)范新建”的原則，協(xié)同推進(jìn)水利信息化建設(shè)與管理工作，形成水利業(yè)務(wù)與水利信息化良性互動(dòng)的發(fā)展局面。

4.4 先聯(lián)通、后提高

為了保證系統(tǒng)的順利使用，本系統(tǒng)的建設(shè)需兼容已建前端監(jiān)控設(shè)備、已建監(jiān)控平臺(tái)及運(yùn)營(yíng)商視頻監(jiān)控平臺(tái)，還需兼容移動(dòng)終端手機(jī)平板、無人機(jī)和單兵設(shè)備的視頻視圖接入。

4.5 先進(jìn)性、智能原則

天?？h河流湖庫立體化防控巡查及智能監(jiān)測(cè)預(yù)警分析系統(tǒng)的智能性應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，緊隨時(shí)代的發(fā)展技術(shù)的進(jìn)步，應(yīng)及時(shí)引進(jìn)新技術(shù)服務(wù)于本系統(tǒng)。

4.6 可靠性、實(shí)時(shí)性、安全性、實(shí)用性、可維護(hù)性

天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監(jiān)測(cè)預(yù)警分析系統(tǒng)在應(yīng)用平臺(tái)的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一款智能、方便、實(shí)用的移動(dòng)APP，為水利行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)、管理人員提供了方便。該APP的界面可操作性強(qiáng)、界面友好、易于使用，且具有高效的前端監(jiān)控視頻查看功能，工作人員可以及時(shí)接收?qǐng)?bào)警信息推送，獲取正在或可能發(fā)生的水利安全事件的相關(guān)信息，從而提高水利工程安全，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全。通過安全隔離、信息加密等技術(shù)，智能移動(dòng)APP的應(yīng)用不會(huì)影響整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的安全，還能夠全面分析現(xiàn)有條件與未來需求，充分考慮了當(dāng)前功能要求與整體人員技術(shù)素質(zhì)。

此外，天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監(jiān)測(cè)預(yù)警分析系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)因某個(gè)設(shè)備發(fā)生故障而造成整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)無法使用的現(xiàn)象，系統(tǒng)的接入不會(huì)影響現(xiàn)有通信設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的正常工作，且系統(tǒng)能正確反映監(jiān)控內(nèi)容的實(shí)際情況，系統(tǒng)的運(yùn)行和平均故障修復(fù)時(shí)間完全符合設(shè)計(jì)要求。

5 項(xiàng)目的效益分析

5.1 社會(huì)效益

天?？h河流湖庫立體化防控巡查及智能監(jiān)測(cè)預(yù)警分析系統(tǒng)提升了水利安全管理水平，加快了水利現(xiàn)代化進(jìn)程，有利于促進(jìn)水利改革與發(fā)展。

（1）天?？h河流湖庫立體化防控巡查及智能監(jiān)測(cè)預(yù)警分析系統(tǒng)提升了水利管理水平。天祝縣水利工作點(diǎn)多面廣，傳統(tǒng)的管理方法已不能適應(yīng)現(xiàn)代水利發(fā)展的需求。天?？h河流湖庫立體化防控巡查及智能監(jiān)測(cè)預(yù)警分析系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè)，將加快水利行業(yè)各類信息數(shù)據(jù)的采集和傳輸速度，提高水利工作各領(lǐng)域間信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，從而提升水利事業(yè)的管理水平。

（2）加快水利現(xiàn)代化進(jìn)程，促進(jìn)水利改革與發(fā)展。水利現(xiàn)代化的基礎(chǔ)和重要標(biāo)志是水利信息化，水利信息化就是要廣泛地利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水利信息數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲(chǔ)、管理準(zhǔn)確性和智能化，全面提升水利行業(yè)各項(xiàng)事業(yè)的效率和效能。天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監(jiān)測(cè)預(yù)警分析系統(tǒng)能有效解決水利信息資源不足和資源共享困難等突出問題，提高防汛防旱減災(zāi)、水資源優(yōu)化配置、水利工程建設(shè)管理、水土保持與監(jiān)測(cè)、農(nóng)村水利水電和水利政務(wù)及水利安全等水利業(yè)務(wù)管理的現(xiàn)代化水平[4]。

（3） 提高水行政效率和技能，支撐水管理安全保障能力。天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監(jiān)測(cè)預(yù)警分析系統(tǒng)的實(shí)施，有利于實(shí)現(xiàn)信息資源的整合、共享、交換與發(fā)布，加強(qiáng)和促進(jìn)各單位之間的信息共享和交流，有效提高行政工作效率和效能，更好地為社會(huì)公眾提供優(yōu)質(zhì)的水利業(yè)務(wù)與政務(wù)服務(wù)，提高其公眾服務(wù)能力。

（4）提升水管理支撐安全保障能力，保障生態(tài)文明。天?？h河流湖庫立體化防控巡查及智能監(jiān)測(cè)預(yù)警分析系統(tǒng)涵蓋水資源管理、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、水環(huán)境監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)、水土保持監(jiān)測(cè)與管理、取水管理、水利工程建設(shè)管理、水行政監(jiān)察與執(zhí)法、決策指揮調(diào)度、水利政務(wù)管理與服務(wù)等，涉及雨情、旱情、工情、災(zāi)情等信息采集、水利工程視頻監(jiān)控、通訊、自動(dòng)化控制等方面的信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，對(duì)信息化資源進(jìn)行有效利用、整合與共享。規(guī)劃實(shí)施后，將為實(shí)現(xiàn)天?？h水利管理從粗放式向精細(xì)化管理、各業(yè)務(wù)從分散向集中管理轉(zhuǎn)變提供堅(jiān)實(shí)可靠的信息化支撐，為生態(tài)文明水利發(fā)展提供強(qiáng)有力的支撐[5-6]。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益

（1）全盤統(tǒng)籌規(guī)劃，有效減少和避免重復(fù)建設(shè)。天?？h河流湖庫立體化防控巡查及智能監(jiān)測(cè)預(yù)警分析系統(tǒng)可以將信息化建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施、業(yè)務(wù)應(yīng)用和保障環(huán)境納入一個(gè)體系進(jìn)行通盤考慮，并進(jìn)行統(tǒng)籌安排與規(guī)劃，減少和避免重復(fù)建設(shè)，大幅減少國(guó)家和地方投資。

（2）強(qiáng)化資源整合共享，充分發(fā)揮整體效益。天?？h河流湖庫立體化防控巡查及智能監(jiān)測(cè)預(yù)警分析系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)水利行業(yè)內(nèi)部及社會(huì)相關(guān)部門間的信息進(jìn)行交換和共享，有利于促進(jìn)信息交換、共享和業(yè)工作效能最大化，有效地消除信息“孤島”。

（3）加強(qiáng)應(yīng)急響應(yīng)與決策能力，最大限度地降低災(zāi)害損失。天祝縣河流湖庫立體化防控巡查及智能監(jiān)測(cè)預(yù)警分析系統(tǒng)項(xiàng)目的實(shí)施，可以以信息化手段提高水利綜合管理水平，加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)水利工程的監(jiān)測(cè)與安全管理，使防災(zāi)減災(zāi)、水污染防治、水環(huán)境保護(hù)等水事件的預(yù)見期逐漸向前延伸。同時(shí)，該項(xiàng)目的實(shí)施有利于提高預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性、時(shí)效性和可靠性，增強(qiáng)工作人員應(yīng)急響應(yīng)和指揮決策能力，并且可以最大限度地降低洪澇、干旱、水污染、水土流失等造成的損失。

5.3 生態(tài)效益

天?？h河流湖庫立體化防控巡查及智能監(jiān)測(cè)預(yù)警分析系統(tǒng)屬于非工程性措施，不會(huì)造成植被的破壞和新的水土流失，也不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成不良影響。項(xiàng)目建成投入運(yùn)行后，無任何污染物排放，不會(huì)影響建設(shè)范圍內(nèi)的大氣、水體和土壤。通過本項(xiàng)目的實(shí)施，將為提高水資源開發(fā)利用與水環(huán)境保護(hù)能力、改善水生態(tài)環(huán)境，保障水安全等工作提供有力的信息技術(shù)支撐。

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