水闸运行状态智慧化监测与预警技术规范

水闸运行状态智慧化监测与预警技术规范范围本文件规定了水闸运行状态智慧化监测与预警的总体要求、技术要求、运行管理与维护要求、评价与持续改进要求及预警信息发布与联动处置要求等内容。本文件适用于已建和在建水闸工程的运行状态智慧化监测与预警系统建设、改造升级、运行维护与效果评价，也适用于水闸管理单位、运行维护单位、信息化建设单位及相关技术服务机构开展方案设计、设备选型、系统集成与运行管理。对具有特殊工况或特殊功能的，可在满足适用行业规定与专项技术要求基础上参照本文件执行。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T1.1标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则GB/T22239信息安全技术网络安全等级保护基本要求GB/T35273信息安全技术个人信息安全规范术语和定义下列术语和定义适用于本文件。

水闸sluice由闸室、闸门、启闭机及相关水工建筑物组成，用于控制水位、调节流量、挡潮排涝等的水工建筑物或工程设施。

智慧化监测smartmonitoring以传感感知、通信网络与数据平台为支撑，实现对运行状态多源数据的自动采集、融合分析、可视化展示与持续评估的监测方式。

运行状态operatingcondition反映水闸在特定时刻或时段内水力边界、结构受力与变形、渗流渗压、闸门与启闭设备工作状况、供电通信与环境条件等综合状态的信息集合。

工情engineeringcondition反映水闸工程本体、机电设备及附属设施运行状况与安全状况的信息，包括闸门启闭状态、设备健康状况、结构监测与巡查发现、险情征兆等。

监测指标monitoringindicator用于表征运行状态的可测量参数或统计特征，包括水位、流量、开度、振动、温升、渗压、位移、应变、沉降、倾斜、裂缝、供电质量、通信状态等。

数据治理datagovernance对监测数据的标准化定义、采集校验、清洗处理、存储管理、权限控制、质量评估与生命周期管理的过程。

状态评估conditionassessment基于监测数据与工程机理，对水闸结构与设备健康水平、风险变化趋势及安全裕度进行计算分析与综合判定的活动。

预警earlywarning当监测指标或评估结果达到或接近风险阈值时，系统按规则触发提示、告警或应急级别信息并输出处置建议的活动。

预警阈值warningthreshold用于判定预警触发条件的界限值或判据，通常由设计控制指标、运行控制水位、设备参数边界、统计分布特征或模型推断结果确定。

预警分级warninglevel依据风险严重程度、发展速度与处置紧迫性对预警信息进行分级的结果，用于确定处置时限、升级路径与联动范围。

数据完整性dataintegrity数据在采集、传输、存储与使用全过程保持未被未授权修改、未缺失、可校验且可追溯的属性。

证据链evidencechain用于证明预警依据、处置过程与结果验证的可追溯信息集合，包括原始数据、处理记录、模型版本、人工复核、现场核查与处置记录等。总体要求原则水闸运行状态智慧化监测与预警应坚持工程安全底线、风险导向、数据驱动、分级管理、联动处置与持续改进原则。监测应覆盖影响工程安全与调度安全的关键要素，预警应以可解释、可验证为基本约束，避免单一指标触发导致误报或无效处置。系统建设应兼顾可靠性、可维护性与可扩展性，确保在复杂汛情、极端天气、通信不稳定等条件下仍能保持关键功能可用。覆盖范围与边界监测与预警范围应至少覆盖水力边界状态、闸门启闭设备状态、结构与基础安全相关状态以及运行保障条件状态。对于存在挡潮、强顶托、冰凌、漂浮物集中、泥沙淤积严重等特殊工况的水闸，应纳入相应专项监测或强化指标。系统不应替代法定检验检测与必要的现场巡查，但应为巡查、检修、调度与应急响应提供依据与辅助决策支持。组织与职责水闸管理单位应建立监测与预警运行管理机制，明确监测维护、数据管理、阈值配置、预警确认、处置联动与信息报送等职责分工，并形成岗位责任清单。对外包运维或多单位协同管理的，应明确数据归属、接口边界、响应时限与安全保密要求，确保预警处置链条清晰、责任可追溯。数据质量与安全系统应建立数据质量控制机制，确保关键指标数据准确、完整、及时与一致。系统应实施网络与数据安全措施，执行身份鉴别、权限控制、日志审计、传输加密与备份恢复等要求；涉及敏感运行数据与可能构成重要数据的，应按分级分类原则加强保护。可用性与连续性系统应具备容错与降级能力，对关键监测点位应考虑冗余布设或替代数据源；在通信中断或平台故障时，应能够保证关键数据本地缓存、关键告警本地触发或人工通道快速报送，并在恢复后完成数据补传与一致性校核。技术要求系统架构与功能要求总体架构系统宜采用“感知层—传输层—平台层—应用层”的分层架构。感知层用于水力、结构、机电与环境等数据采集；传输层用于数据汇聚、边缘缓存与安全传输；平台层用于数据治理、状态评估、预警引擎、规则配置与接口服务；应用层用于可视化展示、预警发布、联动处置、报表与档案管理。系统架构应支持多闸站集中管理与分级授权，支持按工程、闸孔、设备、部件与监测点位进行对象化管理与追溯。基本功能系统应至少具备设备与点位建档、数据采集与校验、实时展示与历史回放、趋势分析、状态评估、预警分级、预警确认与闭环跟踪、事件记录与报表导出、阈值与规则配置、用户与权限管理、日志审计与备份恢复等功能。系统宜具备联动接口能力，可与调度系统、视频监控、运维工单、应急指挥与信息报送平台实现数据或事件联动。时间同步与统一标识系统应建立统一的工程标识、闸孔标识、闸门与启闭设备标识、监测点位标识与事件标识规则，确保跨系统数据可关联。系统应采用统一时间源进行时间同步，确保水位、开度、流量、设备状态与结构监测数据在同一时间坐标下可对齐分析；对存在时延的数据源，应记录时延并在分析中进行修正。监测对象与指标体系要求指标体系构成监测指标体系应至少包括以下类别：水力边界类指标、闸门与启闭设备类指标、结构与基础类指标、运行保障类指标。指标应与工程风险点、关键控制部位与运行控制边界相匹配，并可按“必采指标—强化指标—扩展指标”分层配置。指标口径与字段定义各指标应定义名称、单位、采样频率、数据类型、取值范围、计算口径、缺测判定、异常判定与存储精度。涉及统计特征或衍生指标的，应明确计算窗口、平滑方法与异常剔除规则。指标口径应在全系统保持一致，并在变更时实施版本管理与影响评估。关键监测数据要素建议关键监测数据要素与字段建议见表1。使用单位可结合工程规模与监测能力进行扩展，但不应缺少对工程安全边界与关键设备安全运行具有直接约束意义的要素。水闸运行状态智慧化监测数据要素建议类别关键字段（示例）字段说明与要求水力边界上游水位、下游水位、潮位（如适用）、水位变化率、过闸流量水位应明确基准与测点；变化率应统一时间窗；流量计算应注明方法与校核来源闸门状态闸孔编号、闸门开度、启闭次数、开度变化速率、开闭到位状态开度应可追溯到传感来源或控制器；到位状态应含限位信号与人工确认机制启闭设备启闭电流/功率、温升、振动、制动状态、故障码、油压（如适用）应明确采样频率与报警阈值；故障码应与设备手册或规则库映射结构与基础渗压、渗流量、沉降、水平位移、倾斜、裂缝宽度（如适用）点位应明确空间位置与基准；数据应具备温度等环境修正策略（如适用）保障条件主备电源状态、UPS/发电机状态、通信链路状态、机房温湿度、门禁安防应明确关键负荷清单与切换策略；通信异常应触发离线缓存与人工报送流程事件与处置预警编号、预警等级、触发指标、处置工单、复核结论、解除条件应形成证据链；解除应满足稳定期要求并记录验证依据数据采集、传输与治理要求采集要求监测点位布设应与结构受力特征、渗流通道、关键设备风险点及水力边界控制需求相匹配，避免点位盲区与冗余堆叠。采集设备应满足环境适应性要求，具备防潮、防腐、防雷与抗电磁干扰能力。对关键指标应配置合理采样频率与采样精度；对汛期或异常发展阶段应支持采样频率动态提升或加密采集策略。传输与边缘缓存数据传输应采用可靠通信链路并具备传输加密能力。系统应支持边缘缓存与断点续传，保证通信中断期间数据不丢失；缓存策略应明确缓存容量、缓存时长、补传顺序与冲突处理规则。对预警相关关键数据，应优先保障传输与存储，并在异常状态下支持通过短信、电话或对讲等人工通道进行关键告警报送。数据治理与质量控制系统应建立数据质量规则库，至少包括格式校验、范围校验、逻辑校验、关联一致性校验、缺测识别与异常剔除规则，并记录治理前后数据及处理规则。对传感器漂移、零点偏移、时钟漂移与异常噪声等情形，应具备识别与校准机制；对重要点位应制定校准与比测计划，确保长期稳定性。数据修改应留痕，记录修改人、修改时间、修改原因与修改前后值，确保可追溯。状态评估与预警分级要求评估方法状态评估可采用阈值判据、趋势分析、统计过程控制、机理模型与多源融合模型等方法。评估应明确适用边界与不确定性表达方式，对不同工况宜采用分工况阈值或归一化策略，避免工况变化导致误报。对结构与基础类指标应关注长期趋势与突变特征并结合巡查与检修记录进行综合判定。预警分级与触发规则预警应按风险严重程度与处置紧迫性分级，并明确各级别触发条件、处置时限、升级路径与解除条件。预警触发可采用单指标阈值触发、组合规则触发或模型融合触发；对关键安全边界相关预警宜设置复核机制，避免因单点故障导致不当处置。预警分级与处置建议示例见表2。预警分级、触发特征与处置建议预警等级风险含义典型触发特征处置建议与时限提示级早期偏离或轻微异常迹象指标轻度越界或短时突变；数据质量疑似异常进行数据核验与点位巡查，宜在24h内完成一次复核关注级异常持续或趋势明确，存在发展风险指标持续越界或趋势加速；多指标一致指向同一风险点启动现场核查与专项检查，必要时调整运行方式，宜在4–12h内形成处置结论警戒级风险较高或接近控制边界，需快速处置关键边界逼近；渗压/位移突增；启闭设备出现明显异常采取限制运行、停机评估或应急处置，宜在1–2h内启动响应并升级报告应急级可能引发重大险情或存在失控征兆控制边界突破或快速恶化；关键保护功能疑似失效；险情征兆明确立即执行应急预案与现场安全措施，开展证据保全与联动抢险，按最短路径升级报告解除条件与稳定期预警解除应以风险解除证据为依据，明确解除条件、观察期与验证方式。对关注级及以上预警，解除前宜完成现场核查或关键试验验证，并满足稳定期监测要求；解除记录应包含解除人、解除时间、验证依据与后续观察要求。预警闭环与证据链系统应支持预警确认、处置、验证与关闭的闭环管理。每条预警应具备唯一编号并绑定触发指标、时间窗口、数据片段、规则或模型版本、人工复核记录、现场核查记录与处置结果，形成证据链。对误报与漏报（事后识别）应建立复盘机制，推动阈值、规则与点位布设优化。接口、信息安全与运维要求接口与互联系统宜支持与调度系统、视频监控系统、运维工单系统、应急指挥与信息报送平台的数据或事件接口对接。接口应明确数据字典、字段口径、调用权限、传输协议、加密方式、调用频控与异常处理机制，确保跨系统一致性与可追溯性。对跨平台共享的预警信息，应保证“同级同义、同义同级”，避免分级口径冲突。信息安全系统应实施身份鉴别、最小权限控制、日志审计与安全加固措施。对关键配置变更、阈值调整、模型版本切换与数据批量导出等敏感操作应强化审批或双人复核，并保留审计记录。系统应建立备份与恢复机制，明确备份频次、保存期限与恢复演练要求，确保业务连续性。运维与变更管理系统运维应包含设备巡检、点位比测、校准维护、通信链路检查、平台健康检查与安全补丁管理。发生设备改造、监测点位调整、传感器更换、阈值口径变更或模型更新时，应履行变更评审、测试验证、发布回滚与生效记录管理，防止变更导致预警行为异常或数据口径漂移。运行管理与维护要求组织保障与职责分工水闸管理单位应建立智慧化监测与预警系统运行管理组织体系，明确系统运行管理、设备维护、数据治理、阈值与规则管理、预警确认与处置、信息安全与应急响应等职责分工，并形成岗位责任清单。对采用“管理单位+运维单位+平台服务商”协同模式的，应通过制度或合同明确职责边界、服务范围、响应时限、数据归属、接口权限与保密要求，确保预警处置链条清晰、可追溯。管理单位宜设置系统管理员、数据管理员与预警处置责任人等关键角色。系统管理员负责账号权限、点位与设备台账、系统参数、接口配置、日志审计与版本管理；数据管理员负责数据字典、口径一致性、数据质量监控、异常数据核查与纠正；预警处置责任人负责预警研判、处置决策组织、联动协调与闭环验证。运行流程与操作规范管理单位应建立覆盖“建档—采集—校验—评估—预警—确认—处置—验证—归档”的运行流程，并形成可执行的操作规范。运行流程应明确关键节点的输入输出、责任岗位与时限要求。对关注级及以上预警应设置人工复核或现场核查流程，确保预警结论与处置建议可验证、可执行；对警戒级与应急级预警应明确升级报告对象、最短响应路径与应急联动措施，避免因指令链条过长造成延误。系统应支持预警处置工单化管理，工单应包含预警编号、预警等级、触发指标与数据片段、涉险部位或设备、建议处置项、处置时限、验证项目与证据要求。工单关闭应以验证结果为依据，并形成可追溯的证据链。监测设备巡检、校准与比测管理单位应对监测设备、采集终端、通信设备与供电保障设施实施巡检与维护。巡检内容应至少包括设备外观与固定状态、供电与接地、防雷与防潮、防腐与防护、通信质量、采集频率与数据更新情况、异常告警与故障码等。对关键监测点位应建立比测或校准计划，明确校准周期、校准方法、允许偏差与超差处置要求；校准与比测应形成记录并可追溯。对易受环境影响或长期漂移风险较高的传感器，应结合季节变化、汛期高水位、施工扰动或设备检修等时点开展专项核查，必要时调整阈值或补充点位，避免因传感器漂移造成误报或漏报。数据质量监控与异常处置系统应建立数据质量监控机制，至少包括缺测率、重复率、异常值率、时间戳一致性、点位健康状态与数据漂移指标等，并支持按点位、设备、类别与时间段统计分析。当出现缺测、跳变、漂移、噪声突增、时间不同步或与关联指标矛盾等情形时，应自动触发数据质量告警并进入核查流程。数据质量异常处置应区分“数据问题”与“真实异常”。对疑似数据问题，应优先检查供电、通信、采集终端与传感器状态，并开展现场比测或替代数据源核验；对判定为真实异常的，应按预警处置流程转入风险研判与处置。对数据修正或补录应留痕并说明依据，避免影响证据链可信度。阈值、规则与模型管理管理单位应建立阈值与规则管理机制，明确阈值来源（设计控制指标、运行控制水位、设备参数边界、统计特征或模型推断结果）、适用工况、校核方法与更新周期。阈值与规则应实施版本管理，任何影响预警触发逻辑的变更均应履行评审、测试、发布与回滚预案，并保留变更原因、影响评估、生效范围与生效时间记录。当发生设备改造、监测点位调整、闸门运行方式变化、河道淤积导致水力边界变化或汛限水位调整等情形时，应启动阈值与规则适用性复核。对采用模型融合评估的，应建立模型漂移监测与再训练或再校准机制，避免模型失配导致预警质量下降。系统安全与业务连续性维护系统应实施网络与数据安全运维，包括账号与权限管理、口令策略、接口鉴权、访问控制、日志审计、漏洞扫描与补丁管理等。对阈值批量调整、模型版本切换、数据批量导出、权限变更等关键操作应强化审批或双人复核并保留审计记录。系统应建立备份与恢复机制，明确备份对象、备份频次、保存期限与异地备份策略，并定期开展恢复演练验证有效性。当发生网络中断、平台故障或安全事件时，应启动应急运行方案，确保关键数据本地缓存、关键告警可通过人工通道报送，恢复后完成数据补传与一致性校核；安全事件处置应形成记录并开展复盘改进。记录管理与档案归档管理单位应对系统运行与预警处置全过程实施记录管理。记录应至少包括：设备与点位台账、巡检校准记录、数据质量告警与处置记录、阈值与规则版本记录、预警记录与确认记录、处置工单与验证记录、联动处置信息、系统故障与安全事件记录、备份恢复记录与运维报告等。记录应满足可追溯、可核验与可检索要求，保存期限应符合相关规定。应急或重大预警事件的证据链资料应单独归档，便于审计与复盘。评价与持续改进要求评价类型与评价范围管理单位应建立智慧化监测与预警系统评价机制，评价可包括建设验收评价、试运行评价、周期性运行评价与专项评价。评价范围应至少覆盖监测覆盖度与点位合理性、数据质量与稳定性、预警性能与闭环质量、系统可用性与安全性、联动处置有效性以及对运行管理与调度决策的支撑效果等。评价指标与判定原则评价应坚持证据优先与风险导向原则。评价指标宜包括：a)数据质量类：关键点位有效率、缺测率、异常值率、时间同步一致性、漂移告警处置时效等；b)预警性能类：误报率、漏报事件数、平均提前量、预警确认时效、预警闭环率、重复预警率等；c)运维管理类：巡检按期完成率、校准比测合格率、变更合规率、故障恢复时长、备份恢复演练通过率等；d)管理成效类：险情早发现率提升、应急响应效率提升、非计划停机减少、调度决策支撑次数与质量等。评价应明确各指标的口径、数据来源与可接受阈值，并设置改进触发条件。当出现重大漏报、关键风险未覆盖、预警闭环失效、数据造假风险或系统安全事件等情形时，应触发专项整改与再验证。复盘机制与根因分析管理单位应对典型预警事件、重大工情异常事件、数据质量系统性问题、误报高发与漏报事件开展复盘。复盘应覆盖点位与设备层、数据治理层、阈值规则层、处置执行层与协同联动层等维度，识别根因并形成纠正措施与预防措施。复盘应明确责任分工、整改时限与验证方式，并将改进输出固化为点位优化方案、阈值规则优化方案、运维流程优化方案与培训教材更新等。持续改进与升级迭代管理单位应建立持续改进机制，将评价结论、复盘结论、汛期运行经验、工程改造信息与监管要求变化等输入到系统优化中。持续改进应优先围绕关键风险点优化监测指标与点位布设、完善阈值分工况策略、提升数据质量控制与预警解释性、强化闭环处置与联动能力