姚大中 王琴

摘要：長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局荊江水文水資源勘測(cè)局宜都分局以高壩洲水文站全部水文要素在線監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)，建設(shè)了遠(yuǎn)程在線水文監(jiān)測(cè)平臺(tái)。介紹了宜都分局遠(yuǎn)程在線水文監(jiān)測(cè)平臺(tái)的初期實(shí)踐運(yùn)用情況。監(jiān)測(cè)平臺(tái)的改進(jìn)與升級(jí)增加了視頻監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)傳輸存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、預(yù)警模塊、工況監(jiān)控模塊、安全監(jiān)控模塊和系統(tǒng)展示模塊等，提高了測(cè)站管理的工作效率?？蔀樗谋O(jiān)測(cè)精細(xì)化管理及長(zhǎng)江“智慧水文”發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：在線監(jiān)測(cè);智慧水文;宜都水文分局

中圖法分類(lèi)號(hào)：P335

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j .cnki.slsdkb.2019.08.015

2005年，長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“長(zhǎng)江委水文局”）在國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了118個(gè)中央報(bào)汛站自動(dòng)報(bào)汛;2007年長(zhǎng)江委水文局啟動(dòng)方式方法創(chuàng)新，工作歷時(shí)3a，取得了豐碩成果;2016年，長(zhǎng)江委水文局發(fā)布了關(guān)于推進(jìn)“四個(gè)水文”的實(shí)施意見(jiàn)，提出了推進(jìn)“社會(huì)水文”、構(gòu)建“綠色水文”、發(fā)展“智慧水文”、實(shí)現(xiàn)“和諧水文”的目標(biāo)[1-2]。長(zhǎng)江委水文局荊江水文水資源勘測(cè)局（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“荊江局”）圍繞“四個(gè)水文”的戰(zhàn)略布局.推動(dòng)了一系列工作，其中宜都分局遠(yuǎn)程在線水文監(jiān)測(cè)平臺(tái)升級(jí)建設(shè)，是荊江局發(fā)展“智慧水文”的重要基礎(chǔ)[3-4]。

1 在線監(jiān)測(cè)的目標(biāo)與條件

1.1 在線監(jiān)測(cè)目標(biāo)

2016年水利部印發(fā)深化水文監(jiān)測(cè)改革指導(dǎo)意見(jiàn)，意見(jiàn)中指出：要大力推進(jìn)流量、泥沙等監(jiān)測(cè)自動(dòng)化，積極推動(dòng)巡測(cè)工作;要充分應(yīng)用空間技術(shù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)，加快實(shí)現(xiàn)水文監(jiān)測(cè)自動(dòng)化和信息化。在線監(jiān)測(cè)依托各水文要素測(cè)量、記錄、傳輸、存儲(chǔ)的自動(dòng)化，為“駐巡結(jié)合，巡測(cè)優(yōu)先，測(cè)報(bào)自動(dòng)，應(yīng)急補(bǔ)充”的水文測(cè)驗(yàn)改革奠定基礎(chǔ)。

1.2 現(xiàn)有條件

荊江局宜都分局位于湖北省宜昌市宜都市，管轄范圍內(nèi)有2個(gè)水文站、7個(gè)水位站，分布在長(zhǎng)陽(yáng)縣、宜都市、枝江市、松滋市4個(gè)縣市內(nèi)，其中有5個(gè)中央報(bào)汛站和1個(gè)流域報(bào)汛站（見(jiàn)圖1）。水文測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目包括水位、流量、泥沙、降水量、蒸發(fā)量、水溫。

宜都分局高壩洲水文站（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“高壩洲站”）現(xiàn)有的水位、流量、降水量、蒸發(fā)量、水溫等測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目均已實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。其中，最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)流量在線監(jiān)測(cè)已隨著H-ADCP的成功應(yīng)用獲得突破。其余各水位站的水位、降水量監(jiān)測(cè)均已實(shí)現(xiàn)自記。因此，宜都分局具有良好的在線監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)。

2 遠(yuǎn)程在線水文監(jiān)測(cè)平臺(tái)初期實(shí)踐

宜都分局遠(yuǎn)程在線水文監(jiān)測(cè)平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“監(jiān)測(cè)平臺(tái)”）于2013年開(kāi)始應(yīng)用，主要用于高壩洲站各水文要素的在線監(jiān)測(cè)、資料遠(yuǎn)程傳輸和視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控等工作（見(jiàn)圖2，3）。

監(jiān)測(cè)平臺(tái)由前端系統(tǒng)和后端系統(tǒng)兩部分組成。前端系統(tǒng)（水文測(cè)站）主要由水文要素傳感器、固態(tài)存儲(chǔ)器、報(bào)汛控制器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、視頻服務(wù)器、監(jiān)控?cái)z像頭、存儲(chǔ)系統(tǒng)、視頻解碼器、電源系統(tǒng)等單元構(gòu)成。后端系統(tǒng)（宜都水文分局）主要由監(jiān)控平臺(tái)、電視墻、操作電腦和電源系統(tǒng)等構(gòu)成。系統(tǒng)以SDH專(zhuān)線為依托，基于IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。

目前，在宜都分局監(jiān)控室內(nèi)可通過(guò)登陸高壩洲站服務(wù)器，遠(yuǎn)程查看H-ADCP運(yùn)行狀態(tài)、蒸發(fā)量、水溫?cái)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè);可借助遠(yuǎn)程桌面將數(shù)據(jù)庫(kù)拷貝回本地計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)資料遠(yuǎn)程傳輸;多個(gè)攝像頭可供遠(yuǎn)程監(jiān)控站房?jī)?nèi)外安全狀態(tài)。

宜都分局現(xiàn)有監(jiān)測(cè)平臺(tái)可完成高壩洲站的在線監(jiān)測(cè)，但也存在一些問(wèn)題：監(jiān)測(cè)平臺(tái)未能有效將全部終端數(shù)據(jù)整合到一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi);監(jiān)測(cè)平臺(tái)僅完成了一個(gè)測(cè)站的在線監(jiān)測(cè)功能;監(jiān)測(cè)平臺(tái)使用不便、無(wú)預(yù)警功能等。

在流量在線監(jiān)測(cè)方面，受上游水庫(kù)頻繁調(diào)蓄影響，原有的H-ADCP僅有半年時(shí)間能實(shí)現(xiàn)流量在線監(jiān)測(cè)，與纜道流速儀法切換銜接仍然較為麻煩。2017年，高壩洲站完成H-ADCP新平臺(tái)的建設(shè)，并于2018年6月完成H-ADCP的比測(cè)投產(chǎn)工作，大部分水位級(jí)情況下均可實(shí)現(xiàn)流量在線監(jiān)測(cè)，少部分枯水流量在線監(jiān)測(cè)擬考慮用電波流速儀法作為補(bǔ)充監(jiān)測(cè)手段。另外，H-ADCP與壓力式水位自記儀的水位比測(cè)結(jié)果已應(yīng)用于《水文巡測(cè)規(guī)范》的修訂。H-ADCP新平臺(tái)的建設(shè)完成和H-ADCP的比測(cè)投產(chǎn)，為宜都分局遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)的改進(jìn)與升級(jí)奠定了基礎(chǔ)。

鑒于防洪工作的重要性，隨著最嚴(yán)格水資源管理的實(shí)施以及河湖長(zhǎng)制的全面推進(jìn)，社會(huì)各界都對(duì)水情信息時(shí)效性和準(zhǔn)確性提出了更高要求，需要監(jiān)測(cè)平臺(tái)優(yōu)化升級(jí)，更高效地提供水文要素監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步、服務(wù)器及終端傳感器等硬件性能的提升則為監(jiān)測(cè)平臺(tái)升級(jí)提供了軟硬件基礎(chǔ)。

3 遠(yuǎn)程在線水文監(jiān)測(cè)平臺(tái)的改進(jìn)與升級(jí)

監(jiān)測(cè)平臺(tái)的改進(jìn)與升級(jí)將結(jié)合現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用B/S結(jié)構(gòu)，使宜都分局管理人員無(wú)論身處何處都可訪問(wèn)監(jiān)測(cè)平臺(tái)。升級(jí)后的監(jiān)測(cè)平臺(tái)將宜都分局2個(gè)水文站、7個(gè)水位站的各終端信息全部納入數(shù)據(jù)庫(kù)中（見(jiàn)圖4）。

3.1 增加功能

（1）視頻監(jiān)控模塊。在每個(gè)測(cè)站水尺附近增加攝像頭和配套的供電、視頻照片傳輸設(shè)備，用于遠(yuǎn)程觀測(cè)水位，隨時(shí)可檢查水位自記儀數(shù)據(jù)是否正確。

（2）數(shù)據(jù)傳輸存儲(chǔ)模塊。整合所有測(cè)站水雨情信息到監(jiān)測(cè)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。監(jiān)測(cè)平臺(tái)將定時(shí)自動(dòng)下載水情分中心各遙測(cè)終端水位、降水量、H-ADCP、水溫、蒸發(fā)量等數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)據(jù)分析模塊。監(jiān)測(cè)平臺(tái)將收集到的各遙測(cè)終端水雨情信息形成列表、過(guò)程線圖或柱狀圖，實(shí)現(xiàn)上下游對(duì)照、鄰近站對(duì)照、單站水位一流量對(duì)照等，并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，供宜都分局管理人員檢查判斷遙測(cè)終端是否正常運(yùn)行。

（3）預(yù)警模塊。分局管理人員可根據(jù)每站的水雨情特征，對(duì)水位、降水量、流量、蒸發(fā)量、水溫等項(xiàng)目按月單獨(dú)設(shè)置變率閾值、極值閾值。監(jiān)測(cè)平臺(tái)將收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)與閾值比對(duì)，超出閾值時(shí)推送提示信息到指定的多個(gè)手機(jī)號(hào)。

（4）工況監(jiān)控模塊。監(jiān)測(cè)平臺(tái)增加儀器工況監(jiān)測(cè)功能，當(dāng)各遙測(cè)設(shè)備電壓等參數(shù)低于設(shè)定閾值時(shí)，推送提示信息到指定的多個(gè)手機(jī)號(hào)。

（5）安全監(jiān)控模塊。在巡測(cè)車(chē)輛、水文測(cè)船上安裝定位儀，定位儀將車(chē)輛船舶的定位信息實(shí)時(shí)發(fā)送到監(jiān)測(cè)平臺(tái)，通過(guò)監(jiān)測(cè)平臺(tái)可實(shí)時(shí)查看到車(chē)輛船舶的動(dòng)態(tài)定位，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛船舶安全管理和精細(xì)化管理。

（6）系統(tǒng)展示模塊。增加對(duì)外展示功能，通過(guò)大屏動(dòng)態(tài)展現(xiàn)分局簡(jiǎn)介、測(cè)站簡(jiǎn)介、水雨情信息、過(guò)程圖等信息，且向全社會(huì)公開(kāi)。

此外，擬開(kāi)發(fā)遠(yuǎn)程在線水文監(jiān)測(cè)平臺(tái)手機(jī)APP，測(cè)驗(yàn)人員不依賴(lài)計(jì)算機(jī)也可隨時(shí)隨地訪問(wèn)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，使用手機(jī)也可完成相關(guān)查詢(xún)工作。

3.2 與現(xiàn)有系統(tǒng)的關(guān)系

長(zhǎng)江委水文局正在大力推動(dòng)“互聯(lián)網(wǎng)+水文測(cè)驗(yàn)”的水文監(jiān)測(cè)APP建設(shè)，推進(jìn)各水文要素原始數(shù)據(jù)入庫(kù)、校核的網(wǎng)上作業(yè)流程，實(shí)現(xiàn)全部原始觀測(cè)數(shù)據(jù)（包括人工觀測(cè)數(shù)據(jù)、作業(yè)流程）的電子化。宜都分局的監(jiān)測(cè)平臺(tái)側(cè)重于日常過(guò)程數(shù)據(jù)的輔助分析、對(duì)儀器設(shè)備工況實(shí)時(shí)監(jiān)控和對(duì)車(chē)輛船舶的動(dòng)態(tài)安全監(jiān)控等方面，可與水文監(jiān)測(cè)APP形成有效互補(bǔ)。

3.3 預(yù)期效果

監(jiān)測(cè)平臺(tái)優(yōu)化升級(jí)后，分局測(cè)驗(yàn)人員將不再局限于只在監(jiān)控室才能查看水雨情信息和儀器運(yùn)行狀態(tài)。實(shí)時(shí)監(jiān)控各遙測(cè)終端的運(yùn)行狀態(tài)，可大幅度降低巡測(cè)強(qiáng)度。整合多渠道遙測(cè)終端數(shù)據(jù)，可使原始數(shù)據(jù)的交換更高效準(zhǔn)確，提高水文要素觀測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)效性。同時(shí)，通過(guò)查看水文要素觀測(cè)數(shù)據(jù)的列表和過(guò)程圖，可分析儀器的運(yùn)行狀態(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)

監(jiān)測(cè)平臺(tái)的優(yōu)化升級(jí)，需要水文測(cè)驗(yàn)人員與軟件開(kāi)發(fā)人員共同合作，才能貼近測(cè)站生產(chǎn)需要，促進(jìn)測(cè)站工作效率的有效提高。監(jiān)測(cè)平臺(tái)優(yōu)化升級(jí)是荊江局“智慧水文”構(gòu)建的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，需要集合全局多個(gè)部門(mén)力量配合進(jìn)行。

隨著AI技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，監(jiān)測(cè)平臺(tái)的再次升級(jí)方向?qū)ㄅc上下游水文站、水利工程調(diào)度數(shù)據(jù)的聯(lián)動(dòng)，提升監(jiān)測(cè)平臺(tái)預(yù)警預(yù)報(bào)功能、自動(dòng)數(shù)據(jù)整理整編功能等，以期進(jìn)一步釋放人力，提升工作效率。

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