竺漢新
(泰安市大河水庫(kù)管理服務(wù)中心,山東 泰安 271000)
我國(guó)水資源充沛,水庫(kù)與河道在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活中發(fā)揮著舉足輕重的作用。然而,氣候變化和人類活動(dòng)等因素的影響,使得水庫(kù)庫(kù)區(qū)及下游河道面臨著安全隱患和環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻。為確保水資源管理得當(dāng)、防汛抗旱能力提升、人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全得到保障,開(kāi)發(fā)一套全面、高效的水庫(kù)庫(kù)區(qū)及下游河道監(jiān)控與遠(yuǎn)程語(yǔ)音系統(tǒng)勢(shì)在必行。本文所述系統(tǒng)依托卓越的技術(shù)手段,實(shí)現(xiàn)對(duì)水庫(kù)庫(kù)區(qū)及下游河道水位、水質(zhì)、氣象等多要素的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),同時(shí)集成遠(yuǎn)程語(yǔ)音報(bào)警與通知功能,為水庫(kù)管理及生態(tài)保護(hù)提供強(qiáng)有力的支持。
水庫(kù)庫(kù)區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)集監(jiān)測(cè)與控制于一體,全方位關(guān)注水庫(kù)庫(kù)區(qū)的水位、水量及水質(zhì)狀況。通過(guò)運(yùn)用先進(jìn)的傳感器、儀器設(shè)備和通信技術(shù),該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)捕獲庫(kù)區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù),為水庫(kù)管理部門(mén)提供精準(zhǔn)信息,確保水庫(kù)安全穩(wěn)定運(yùn)行,同時(shí)守護(hù)庫(kù)區(qū)周邊環(huán)境和人民群眾的生命安全[1]。水庫(kù)庫(kù)區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能可歸納為以下幾點(diǎn):
1.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水位:水庫(kù)庫(kù)區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用水位傳感器,精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)水位變化情況。一旦水位超過(guò)安全水位,系統(tǒng)將即時(shí)發(fā)出警報(bào),并通知相關(guān)部門(mén)采取適當(dāng)措施,以確保水庫(kù)安全運(yùn)行,避免溢洪和決堤等災(zāi)害發(fā)生。
2.水量監(jiān)測(cè):該系統(tǒng)通過(guò)流量計(jì)等設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水庫(kù)的出水量和入水量,并實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)庫(kù)區(qū)水量變化情況。這對(duì)于科學(xué)合理利用水資源、提前預(yù)警洪水、解決干旱等問(wèn)題非常重要。
3.水質(zhì)檢測(cè):水庫(kù)庫(kù)區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配備先進(jìn)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器,能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)庫(kù)區(qū)水質(zhì)情況。通過(guò)監(jiān)測(cè)和分析水質(zhì)參數(shù),系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)水質(zhì)污染、富營(yíng)養(yǎng)化等問(wèn)題,并采取適當(dāng)措施,保護(hù)水生態(tài)環(huán)境和人民群眾的身體健康。
4.歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析:除了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能外,水庫(kù)庫(kù)區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還能夠存儲(chǔ)和管理歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),并通過(guò)數(shù)據(jù)分析功能提供關(guān)于水庫(kù)運(yùn)行情況、水資源利用效率等方面的決策支持。這對(duì)于制定科學(xué)水資源管理政策和規(guī)劃水利工程具有重要參考價(jià)值[2]。
5.遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制:水庫(kù)庫(kù)區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)擁有遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制功能,使得水庫(kù)管理人員可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)查看庫(kù)區(qū)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),并進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和控制水庫(kù)設(shè)備。
水庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)水位數(shù)據(jù),并準(zhǔn)確判斷庫(kù)區(qū)儲(chǔ)水量情況,以此來(lái)判定水位是否正常,是否存在溢流、干涸等危險(xiǎn)情況。同時(shí),系統(tǒng)還結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和相關(guān)模型,考慮天氣預(yù)報(bào)等因素,能夠較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間的降水情況。這些數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)結(jié)果為水庫(kù)管理者提供了重要依據(jù),協(xié)助他們做出合理的水庫(kù)調(diào)度決策,提前采取應(yīng)對(duì)措施,保障水庫(kù)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
通過(guò)數(shù)據(jù)分析算法和模型,水庫(kù)庫(kù)區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)水庫(kù)流量。該系統(tǒng)結(jié)合降雨情況、河道流量等因素監(jiān)測(cè)集水區(qū)域,并考慮水庫(kù)庫(kù)區(qū)的蓄水量和下游需水情況,能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)水庫(kù)的供需情況。這對(duì)于水庫(kù)管理者合理分配水源、調(diào)整水庫(kù)出水流量等工作具有重要的指導(dǎo)作用。
水庫(kù)庫(kù)區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)在保護(hù)水質(zhì)方面起著非常重要的作用。它通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水庫(kù)庫(kù)區(qū)的各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo),例如濁度、溶解氧和pH 值等,來(lái)及時(shí)評(píng)估水質(zhì)狀況。同時(shí),依托歷史數(shù)據(jù)和水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果,該系統(tǒng)還能夠預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)水質(zhì)變化的趨勢(shì)。這為水庫(kù)管理者提供了有價(jià)值的參考,使其能夠及時(shí)采取相應(yīng)的水質(zhì)調(diào)控措施,從而確保水庫(kù)庫(kù)區(qū)的水質(zhì)安全和穩(wěn)定[3]。
下游河道流量監(jiān)控是該系統(tǒng)的重要功能之一。通過(guò)部署精密的流量測(cè)量?jī)x器和傳感器,系統(tǒng)能夠隨時(shí)掌握下游河道的水流速度和流量動(dòng)態(tài)。監(jiān)控人員可通過(guò)遠(yuǎn)程終端設(shè)備實(shí)時(shí)接收這些數(shù)據(jù),進(jìn)而展開(kāi)深入的分析和預(yù)測(cè)。這一功能助力水利部門(mén)及相關(guān)部門(mén)準(zhǔn)確把握水資源供需狀況,適時(shí)采取調(diào)控措施,確保水資源的均衡調(diào)配與合理利用,為我國(guó)的河流健康管理提供有力支撐。
系統(tǒng)中的下游河道水位監(jiān)控具備一個(gè)重要的功能。該功能通過(guò)在下游河道的河岸或底部安裝水位測(cè)量設(shè)備,實(shí)時(shí)獲取下游河道的水位變化情況。監(jiān)測(cè)人員可以通過(guò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)隨時(shí)查看水位信息,并進(jìn)行預(yù)警和監(jiān)測(cè)。這一功能對(duì)于預(yù)防洪水、排除澇水、確保航運(yùn)安全等方面具有重要意義,可以提前預(yù)防和應(yīng)對(duì)水災(zāi)風(fēng)險(xiǎn),保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全[4]。
下游河道水質(zhì)監(jiān)控?zé)o疑是該系統(tǒng)的核心功能之一。通過(guò)部署水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備,如水質(zhì)傳感器和采樣儀器,該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)下游河道水體的化學(xué)成分、溶解氧和水溫等關(guān)鍵指標(biāo)。監(jiān)測(cè)人員可以借助系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析功能,對(duì)水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與評(píng)估,一旦發(fā)現(xiàn)水質(zhì)異常,便能迅速采取應(yīng)對(duì)措施,守護(hù)水域生態(tài)環(huán)境的和諧與美好。
下游河道監(jiān)控系統(tǒng)不僅具備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能,還能夠存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)可以即時(shí)上傳和儲(chǔ)存監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),并形成歷史數(shù)據(jù),便于進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和研究。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)還可以用于制定水資源管理和保護(hù)政策,指導(dǎo)水利工程建設(shè)和管理工作。
下游河道監(jiān)控系統(tǒng)中的核心設(shè)備包括流量計(jì)、水位計(jì)和水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備。流量計(jì)通過(guò)測(cè)量河道水流速度和截面積,準(zhǔn)確計(jì)算出河道的流量,以防止水患和災(zāi)害的發(fā)生。水位計(jì)通過(guò)測(cè)量河道水位高度,及時(shí)了解水位變化情況,并發(fā)出報(bào)警信號(hào),以保障河道的安全運(yùn)行。水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備通過(guò)評(píng)估水體溶解氧、氨氮、總磷、總氮、pH 值等指標(biāo),提前預(yù)警和采取措施,保障河道的水環(huán)境健康和生態(tài)平衡。為確保系統(tǒng)正常運(yùn)行和數(shù)據(jù)傳輸,系統(tǒng)還配備數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備和云平臺(tái)存儲(chǔ)等。數(shù)據(jù)采集單元保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和可靠性,數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_(tái)供相關(guān)部門(mén)和決策者使用和分析。
水庫(kù)庫(kù)區(qū)及下游河道遠(yuǎn)程語(yǔ)音系統(tǒng)是一項(xiàng)至關(guān)重要的基礎(chǔ)設(shè)施,它為確保水庫(kù)安全穩(wěn)定運(yùn)行和下游河道的潺潺流水提供了有力保障。其中,遠(yuǎn)程語(yǔ)音系統(tǒng)作為該系統(tǒng)的核心組成部分,通過(guò)將語(yǔ)音播報(bào)設(shè)備、通信設(shè)備及控制器融合在一起,實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程語(yǔ)音指令的遠(yuǎn)程傳遞與生動(dòng)播報(bào)。
這套遠(yuǎn)程語(yǔ)音系統(tǒng)的主要職責(zé)是借助語(yǔ)音播報(bào)設(shè)備,將關(guān)鍵信息和指令傳遞至庫(kù)區(qū)及下游河道的工作人員,確保他們能夠隨時(shí)掌握并及時(shí)處置相關(guān)問(wèn)題。語(yǔ)音播報(bào)設(shè)備作為系統(tǒng)的核心,通過(guò)預(yù)設(shè)的語(yǔ)音內(nèi)容,將各類相關(guān)信息化作有聲的語(yǔ)音指令,使工作人員得以直觀地接收并及時(shí)響應(yīng)。這些語(yǔ)音內(nèi)容涵蓋庫(kù)區(qū)水位、泄洪閘門(mén)狀態(tài)、下游河道蓄水量等關(guān)鍵參數(shù),以及預(yù)警信息、緊急事件處理指南等實(shí)用內(nèi)容。
與語(yǔ)音播報(bào)設(shè)備緊密配合的是通信設(shè)備,它負(fù)責(zé)將指令從指揮中心傳輸?shù)礁鱾€(gè)語(yǔ)音播報(bào)設(shè)備所在的位置。通信設(shè)備運(yùn)用多樣化技術(shù),如無(wú)線電通信、衛(wèi)星通信等,確保信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性和覆蓋范圍的拓展。借此,無(wú)論庫(kù)區(qū)或下游河道的工作人員身處何地,都能通過(guò)遠(yuǎn)程語(yǔ)音系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取信息,做出恰當(dāng)?shù)捻憫?yīng)。
控制器是遠(yuǎn)程語(yǔ)音系統(tǒng)的智能核心,它負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的指令傳遞、調(diào)度和運(yùn)行管理。憑借實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的操作流程,控制器能自動(dòng)審時(shí)度勢(shì),向相應(yīng)的語(yǔ)音播報(bào)設(shè)備發(fā)送精準(zhǔn)指令。譬如,一旦水位超出預(yù)警范圍,控制器會(huì)瞬間啟動(dòng)相應(yīng)的語(yǔ)音提示,警示工作人員采取相應(yīng)措施。此外,控制器還具備遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理的功能,對(duì)語(yǔ)音播報(bào)設(shè)備和通信設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,并能迅速發(fā)出警報(bào)及進(jìn)行故障處理,確保系統(tǒng)運(yùn)行暢通無(wú)阻。
引入人工智能(Artificial Intelligence,AI)將是一個(gè)重要的趨勢(shì)。借助AI 算法在監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用,實(shí)時(shí)智能分析和決策得以實(shí)現(xiàn)。AI 能夠海量數(shù)據(jù)中汲取經(jīng)驗(yàn),提升對(duì)水庫(kù)河道運(yùn)行態(tài)勢(shì)的預(yù)測(cè)精度,洞悉潛在風(fēng)險(xiǎn)與問(wèn)題,并及時(shí)制定應(yīng)對(duì)策略。舉例而言,當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到水庫(kù)水位異常飆升時(shí),AI 能通過(guò)剖析水位變化規(guī)律,預(yù)判洪水暴發(fā)的可能性,并及時(shí)將警報(bào)信息傳遞給相關(guān)部門(mén),為緊急救援措施的啟動(dòng)提供充足時(shí)間。AI 技術(shù)的融入將升華監(jiān)控系統(tǒng)的智能化與自動(dòng)化水平,為水庫(kù)庫(kù)區(qū)及下游河道的災(zāi)害防治提供更堅(jiān)實(shí)的保障[5]。
大數(shù)據(jù)分析也是未來(lái)發(fā)展的重要方向。隨著監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)量不斷增加,如水位、氣象、地質(zhì)等相關(guān)數(shù)據(jù),利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)可以更有效地挖掘數(shù)據(jù)背后的規(guī)律和趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的深度剖析,全面掌握水庫(kù)庫(kù)區(qū)及下游河道的水文環(huán)境動(dòng)態(tài),迅速發(fā)現(xiàn)異常狀況及潛在風(fēng)險(xiǎn)。此外,大數(shù)據(jù)分析還有助于優(yōu)化水庫(kù)的調(diào)度管理,提升水資源利用效率及調(diào)度決策的精準(zhǔn)度。借助大數(shù)據(jù)分析技術(shù),提升監(jiān)控系統(tǒng)的智能化水準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)水資源管理及綜合防災(zāi)減災(zāi)能力的跨越式發(fā)展。
隨著互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展,水庫(kù)庫(kù)區(qū)及下游河道監(jiān)控系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程語(yǔ)音系統(tǒng)的升級(jí)。通過(guò)這一升級(jí)后的遠(yuǎn)程語(yǔ)音系統(tǒng),監(jiān)控人員可以隨時(shí)隨地與水庫(kù)相關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)展開(kāi)生動(dòng)交流,即便身處遠(yuǎn)離水庫(kù)庫(kù)區(qū)的辦公環(huán)境,也能實(shí)時(shí)了解并掌握水庫(kù)運(yùn)行的最新動(dòng)態(tài)。在緊急情況下,監(jiān)控人員可借助遠(yuǎn)程語(yǔ)音系統(tǒng)與關(guān)鍵人員迅速溝通、協(xié)調(diào),并緊急啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。這一遠(yuǎn)程語(yǔ)音系統(tǒng)的升級(jí)將有力提升監(jiān)控系統(tǒng)的響應(yīng)速度和應(yīng)急處置能力,有效提高事故應(yīng)對(duì)效率,確保水庫(kù)庫(kù)區(qū)及下游河道安全穩(wěn)定運(yùn)行。
通過(guò)共享監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和信息,不同部門(mén)可以更加全面地了解當(dāng)前的防汛形勢(shì)。比如,水庫(kù)管理部門(mén)可以提供水庫(kù)的水位、流量等數(shù)據(jù),氣象部門(mén)可以提供降雨量和氣象預(yù)警等信息,河道管理部門(mén)可以提供河道狀況的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。這樣一來(lái),各部門(mén)可以基于共享的信息做出更準(zhǔn)確的判斷和決策。
跨部門(mén)協(xié)同能夠?qū)崿F(xiàn)資源的優(yōu)化配置與調(diào)度,讓各部門(mén)根據(jù)共享的信息,靈活規(guī)劃和調(diào)配各類防汛資源。譬如,在面對(duì)大規(guī)模洪水災(zāi)害時(shí),水庫(kù)管理部門(mén)可以依據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)情況,適時(shí)調(diào)整水庫(kù)的蓄水與泄洪策略,以最大限度地減輕洪水對(duì)周邊地區(qū)的沖擊。同時(shí),河道管理部門(mén)借助信息共享,妥善安排河道的清淤與加固工作,確保河道暢通,降低泛濫風(fēng)險(xiǎn)。
跨部門(mén)協(xié)同能夠?qū)崿F(xiàn)指揮調(diào)度與應(yīng)急響應(yīng)的高效運(yùn)作,讓不同部門(mén)之間通過(guò)遠(yuǎn)程語(yǔ)音系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快速、高效的溝通,從而實(shí)現(xiàn)指揮調(diào)度和資源調(diào)配。在面對(duì)突如其來(lái)的洪水災(zāi)害時(shí),指揮部可以通過(guò)語(yǔ)音系統(tǒng)向各部門(mén)下達(dá)指令與任務(wù),并迅速獲取反饋與報(bào)告。由此,各部門(mén)之間的協(xié)作變得更加緊密而高效,響應(yīng)速度得以大幅提高。
智慧防汛通過(guò)數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)測(cè)。建立水庫(kù)庫(kù)區(qū)和下游河道的監(jiān)控系統(tǒng),利用傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集、分析處理和智能預(yù)警,以全方位、精準(zhǔn)化的方式監(jiān)測(cè)水庫(kù)庫(kù)區(qū)的水位、流量和水質(zhì)等環(huán)境指標(biāo),確保能夠及時(shí)掌握水情和水勢(shì),為發(fā)布預(yù)警提供有力支持。同時(shí),運(yùn)用遙感技術(shù)和人工智能算法,高精度地識(shí)別水庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)潛在的危險(xiǎn)地點(diǎn)和水文特征,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患并采取相應(yīng)措施。
智慧防洪通過(guò)信息共享與迅速應(yīng)對(duì),實(shí)現(xiàn)了高效率的防洪措施。建立水庫(kù)庫(kù)區(qū)和下游河道的監(jiān)控系統(tǒng),以及遠(yuǎn)程語(yǔ)音系統(tǒng)與相關(guān)部門(mén)和社會(huì)公眾實(shí)現(xiàn)信息互通,及時(shí)傳遞預(yù)警信息。這樣能夠?qū)崿F(xiàn)全民參與、全社會(huì)共同治理的目標(biāo),提高防洪應(yīng)急響應(yīng)的效果。在處理突發(fā)事件時(shí),通過(guò)水庫(kù)庫(kù)區(qū)和下游河道監(jiān)控系統(tǒng)與相關(guān)機(jī)構(gòu)實(shí)時(shí)傳輸視頻、指揮調(diào)度,及時(shí)指導(dǎo)和協(xié)調(diào)各級(jí)防洪人員,確保搶險(xiǎn)救災(zāi)工作高效有序進(jìn)行。
此外,在智慧防汛方面,還著重于智能化管理和決策支持。利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等先進(jìn)的信息技術(shù),對(duì)歷史水情、防汛演練、工程建設(shè)等各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和挖掘,從而形成一個(gè)智能化的決策支持系統(tǒng)。通過(guò)模擬仿真、預(yù)測(cè)分析等各種手段,提前對(duì)可能發(fā)生的災(zāi)害進(jìn)行評(píng)估和預(yù)警,從而準(zhǔn)確指導(dǎo)防汛工作的科學(xué)規(guī)劃和決策制定。
水庫(kù)庫(kù)區(qū)及下游河道監(jiān)控及遠(yuǎn)程語(yǔ)音系統(tǒng)具備實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、智能、高度集成等特點(diǎn),為水庫(kù)管理和生態(tài)保護(hù)提供有力支持。未來(lái),隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,相信該系統(tǒng)將在水資源管理、防汛抗旱等方面發(fā)揮更為重要的作用,為建設(shè)美好的生態(tài)環(huán)境和推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。