水库安全监控与管理信息化.doc

水库安全监控与管理信息化王士军 水利部大坝安全管理中心摘 要：面向水库安全管理业务需求，基于开放式信息采集平台、统一网络平台、统一数据库平台、统一应用平台的理念，对水库安全监控与管理信息化系统框架体系及功能进行探讨，为水库安全管理信息化和现代化提供技术支撑。关键词：水库；安全监控；信息化；框架；功能1 前言我国已建成8.6万多座水库，其中大中型水库3千多座，这些水库在防洪、灌溉、供水 、环境生态等方面发挥了巨大的作用，产生明显的社会和经济效益；同时也关系到下游千百万人民的生命财产安全和国民经济可持续发展，是涉及社会公众安全、社会稳定和发展的大事。而目前我国水库安全管理存在管理手段落后、基础数据分散，信息共享性差，综合管理与应用能力薄弱，工程安全预测预警及应对突发事件的能力不够等问题。基于水文、水工、大坝安全评价等现代水利工程专业知识，采用电子、自动控制、计算机网络、信息管理等现代技术手段，建立功能实用、技术先进、性能可靠、结构开放、系统安全与高度整合的水库安全监控与管理系统，是水库管理信息化、现代化的基础和重要标志，它为提高水库安全管理效率与效能、优化水库水资源配置、提升水库安全预测预警及应对突发事件的能力、提高防灾减灾能力，有效保障工程安全、饮水安全、粮食安全与公众安全起到重要技术支撑作用。2 系统框架体系依据水库安全管理的业务需求，按水利信息化标准体系1，基于开放式信息采集平台、统一网络平台、统一数据库平台、统一应用平台的理念，水库安全监控与管理信息化系统包括信息采集与控制、信息传输与管理、信息服务与应用。其中信息采集与控制包括水情自动测报子系统，大坝安全监测子系统，闸门监控子系统，供水监测子系统、水质监测子系统、视频监视子系统和地震反应监测子系统等。信息传输与管理包括通信子系统、计算机网络子系统和综合数据库管理子系统。信息服务与应用包括基础信息服务和业务应用服务两部分，其中基础信息服务包括防汛移动办公系统，信息发布系统和办公自动化系统；业务应用服务包括业务信息服务子系统、大坝安全分析评价系统、洪水预报系统、洪水调度系统、供水管理系统、水质分析系统和枢纽三维场景子系统等2。系统框架结构见图1： 3 系统功能3.1 信息采集与控制系统(1)水情自动测报系统由遥测站、中继站和中心站组成，一般以超短波，GSM手机短信等通信方式，实现流域降雨量、水位、蒸发、流量等水文数据实时采集、报送和处理。(2) 大坝安全监测系统由各类传感器、测量控制单元、中央控制装置组成。实现对影响和控制工程安全性态的关键变量和关键部位监测信息的自动采集、传输与管理。图2.1系统框架结构(3)闸门监控系统由闸位计、限位计、手动控制柜、PLC现地监控单元和监控主机组成，实现对溢洪道闸门开闭进行自动控制，对闸门位置、闸门状态采用现场控制和远程遥控相结合，并能根据库水位升降自动调整闸门启闭开度，使泄量保持稳定。(4) 供水监测系统由流量计或水位计、数据采集装置和中心控制装置组成，实现水库供水计量的自动化。(5) 水质监测系统由采水、配水装置、水质监测仪、中央控制装置及实验室水质分析设备组成，实现对水质参数的自动监测，实时、宏观掌握水库水质及其变化趋势。(6) 地震反应监测系统由布设在大坝及自由基岩场地上的多个测点组成的强震动观测台阵和监控中心组成。实现实时获取、记录并显示大坝动态结构地震反应数据信息及报警，为大坝结构动态健康监测和诊断提供基础信息。(7) 视频监视系统由摄像设备、录像设备和中心控制装置组成，实现枢纽工程及管理设施的巡视与运行状态的存储备份，实现现场安全检查的长期性、实时性和再现性。3.2信息传输与管理系统(1) 通信系统由传输介质（如通讯电缆、光缆、无线电波等）、信号传输设备（如接口转换器、光端机、无线电台等）组成，为信息采集设备与远程监控主机提供共用通信信道，实现数据传输。(2) 计算机网络系统由传输介质（如光缆、双绞线等）、集线设备（如集线器、交换机等）、服务器、工作站等组成,为系统提供了一个安全高效的网络平台，以实现信息共享。(3) 综合数据库管理系统依据规定的标准，汇集各信息采集系统的实时数据、历史数据、系统成果数据和管理数据，进行数据集成、隔离和备份，减少数据冗余，有效地保障信息安全及信息共享。3.3 信息服务与应用系统(1) 防汛移动办公系统将无线通信、掌上电脑（PPC）、嵌入式GIS技术与水利行业实际应用结合在一起，实现基于GPRS无线上网的，具有汛情监视与信息查询等功能的移动防汛指挥系统。(2) 信息发布系统系统基于公网，面向公众和专业人士提供与水库有关的公共信息和应用服务，有效地实现对外宣传、政务公开、信息查询、咨询服务等功能，提高公共服务能力。(3) 办公自动化系统系统由个人办公、档案资料管理、公共服务、公文流转和信息自动查询系统组成，能够将信息管理、业务处理和生产管理融为一体，提高各级部门管理水平和工作效率，实现办公自动化。(4) 业务信息服务子系统以图、表、文字等多媒体形式，清晰简洁、图文并茂地展示气象、雨情、水情、工情、实时洪水情势及其发展过程，实时反映发电、调度、管理等信息。(5) 大坝安全分析评价系统利用大坝安全监测系统自动监测数据、人工观测数据和巡视检查记录等，依据水库大坝安全评价导则及专家经验，采用合理的数学模型和评判准则，建立大坝安全分析评价模型，实时综合分析大坝安全运行性态，评定大坝安全类别，对大坝隐患实时进行预警，为水库工程的安全运行和汛限水位动态控制提供辅助决策。(6) 洪水预报系统系统采用自动定时预报、人工干预交互预报、追踪预报、暴雨总量预报等模式，通过浏览器形式的洪水预报软件实现洪水预报自动化。(7) 洪水调度系统系统采用交互方式，通过浏览器形式的洪水调度软件，统筹考虑水库上、下游防洪矛盾，水库防洪和兴利之间矛盾，正确处理好多目标关系，科学调度、优化调度、科学决策，对实时防洪形势进行动态分析。(8) 供水管理系统在供水监测系统、综合数据库的支持下，提供供水实时信息查询、供水日报、统计报表、供水量与水费计算等供水管理功能，实现供水信息管理智能化。(9) 水质分析系统在水质监测系统、综合数据库和地理信息系统平台基础上，对水环境管理所涉及的各类信息进行综合管理，包括：基础资料查询、水质监测资料查询、水质评价和功能区划管理、水质状况统计、水质保护管理、水环境科研成果发布管理。实现水环境信息的动态监测和分析评估。(10) 枢纽三维场景子系统。利用三维GIS技术、三维建模技术、虚拟仿真技术、数据库技术，再现水库枢纽的三维场景，实现实时监测信息可视化及三维