中小型水库智慧运维管理平台解决方案

中小型水库智慧运维管理平台解决方案摘要：针对我国中小型水库基础监测设施不完备、信息共享程度差、管理标准规范化程度低、智慧型应用基础薄弱等问题，应用第五代移动通信（5G）、大数据、人工智能等信息技术，提出中小型水库智慧运维管理平台。关键词：中小型水库；智慧运维；管理平台针对我国中小型水库基础监测设施不完备、信息共享程度差、管理标准规范化程度低、智慧型应用基础薄弱等问题，结合当前中小型水库管理运维的业务需求，运用阿里云、大数据、人工智能等技术，提出了中小型水库智慧运维管理平台解决方案。一、平台应用通过物联网技术，平台实现了水库特征数据的自动采集和及时测报，为水库安全运行和科学管理提供数据支撑。除常见的感知设备外，还采用D-INSAR技术，以超低成本实现水库群坝体变形或大面积滑坡体的监测。自主研发中水AIBOX，实现多类型数据快速统一接入和现场计算后边缘算法智能回传预警信息，大大节省数据回传流量，提高传输效率，有效解决水库多节点数据接入和大量实时监测数据传输等问题。公司采用“智慧运管平台+专业技术团队”的方式提供水库物业化服务，利用信息化手段为水库物业化服务赋能，通过无人机、无人船、水下机器人、水下声呐探测系统等高科技手段为水库提供全方位探测检测，进一步提高水库精细化管护水平。二、中小型水库安全管理存在的问题管理体制待完善水库的功能很多，按照公益性功能划分，主要包括水土保持与水资源保护工程等；根据经营性功能划分，包括养殖类、旅游类与发电类等。从近几年的水库运行情况来看，存在效益水平不高的问题，出现管理技术低与管理水平低情况，管理体制不完善，影响着水库功能与价值的实现。缺少完整的管理资料中小型水库安全管理实践中，资料存在的意义较大，能够为安全管理提供依据与支持。但管理重视度不够，缺少有效的水库工程资料管理技术与方法，难以提供完整的资料。究其原因，水库工程建设前的设计与施工环节等，未能构建完善的资料管理体制，使资料收集不到位。除此之外，水库运行环节的监测记录与观测资料等，没有被及时收集与整理，影响管理工作的开展与落实，使水库无法科学合理运行。三、中小型水库管理方案物联感知层在已建监测站点的基础上，新建视频监视点、大坝安全监测系统，接入已有水雨情、取用水监测信息，实现水库监测信息的全方位采集和传输，及时掌握水库运行状态与安全监测状况。物联感知层主要包含监测感知体系和外部接入。基础设施层云平台依托云平台部署系统及数据库，为中小型水库智慧运维系统平台运行提供安全环境保障。云平台包含计算与存储资源池、网络资源池、安全环境等。（2）通信网络搭建水库区域骨干通信网络系统及信息采集通信网络系统，实现水库监测信息的接入、汇聚和共享，以及工程控制指令的远传下达和反馈。通信网络主要包含公网、专网、无线、有线等方式。（3）数据资源层数据资源层的主要作用是满足海量数据的存储管理要求，通过数据的备份，保证数据的安全性；整合系统资源，避免或减少重复建设，降低数据管理成本；整合数据资源，保证数据的完整性和一致性。数据资源管理平台主要由数据存储与备份、数据采集接收、数据交换等系统组成。（4）应用支撑层应用支撑层是连接数据层和应用层的桥梁，是在充分考虑各应用系统通用、共性技术与同类需求的前提下，对其进行提炼与抽象，搭建统一的开发与运行环境，构建各系统共用的应用组件，实现跨系统数据、流程的交互，为上层应用提供各项应用服务支撑。应用支撑层主要由运行类、数据类、计算类、Web与前端组件、信息呈现类、地理信息等服务构成。（5）业务应用层业务应用层是业务需求的实际体现，通过统一的平台架构以及统一的技术标准，基于水利模型建设，整合水库水雨情等监测系统数据、视频监控系统数据、功能，新建水库业务应用服务平台主要业务应用及综合门户、移动端应用。业务应用层覆盖中小型水库运维管理全过程，实现PC端、移动App端等多种场景应用。结合中小型水库运维管理业务需求，为水库管理部门提供一张图、系统首页、主题页面、水库详情、智能报表、公文联动、防洪调度、远程专家诊断等管理端业务功能；为水库管理单位提供防汛演练、BIM+GIS平台、工程检查、安全监测、维修养护、隐患处理、运行操作、值班管理、设备管理、应急管理、防洪调度、安全管理、监督考核以及移动应用等业务功能，为中小型水库安全运行管理提供科学依据，为水库综合调度提供决策支持，充分满足中小型水库管理部门日常管理需求。四、平台功能BIM综合展示板块是基于BIM+GIS+UE4开发的一套可视化展示软件，可以真实反应工程范围内的地形、周边环境、景区景观、河流、山体、道路、桥梁以及水库水域、水库启闭机室、管理用房、各级电站的主副厂房等，同时可对水库的闸门、启闭机、电机、电控柜，电站内水轮发电机组、电机、电控柜等设备进行单体化数据展示，实时显示闸门启闭状态并可对水库、电站运行工况进行模拟仿真。基础信息板块对工程信息以及管理机构信息进行收集管理，规范水库“三个责任人”“三个重点环节”工作，将水库工程与水文等相关信息进行录入管理与维护。同时建立档案管理库，提供丰富的检索查询手段，提升水库信息化管理水平。实时监控板块分为气象监测、雨情监测、水情监测、视频监控、安全监控，利用先进的IOT技术接入各项监测数据，建立统一的安全监控平台，设置监测测站，实时监控水库各项信息，一旦出现数据异常，立即区分预警等级并发布预警信息，同时为相关人员分配排查任务。汇总气象、雨情、水情监测信息，以图形或表格的形式展示各种数据，为用户提供决策依据。视频监控结合智能物联网设备，对视频或抓拍图片进行智能识别，判别水面漂浮物、库区人员入侵等，并通知相关人员处理。安全监控是基于物联网搭建的，在水库、电站、大坝及其关联岩土工程、地质工程全生命周期内为其提供工程安全状态的实时监控、健康诊断、异常提醒、资料整编等一站式服务。日常运维板块提供水库巡查、设备管养、防洪调度等功能。在日常水库巡查中可通过人工或无人机按定制路线巡查目标水域，若有异常可通过多种方式发出预警，通知相关责任人处理。设备管养方面，若设备出现异常，系统自动报警，现场人员佩戴智能眼镜，实时共享第一视角的真实现场画面，专家可通过视讯平台远程指导现场人员对设备进行修复，记录全流程音视频数据，利于后期追溯。防洪调度功能从流程上分为降雨预报、入库或区间预报、防洪优化调度。由用户提前设置好开始时间和时段规则，并设置定时运行间隔时间和自动调度触发的条件，当水库水位达到某一水位时，或面雨量达到某一雨量级别时，系统自动预警并通知相关责任人，同时自动生成调度方案对各级用户发布。结束语：中小型水库管理工作存在很多问题，需要加大管理的研究与优化力度。根据研究提出平台方案，加大管理的投入力度、加强标准化建设等建议，通过不断提高管理效益水平，实现管理的优化。参考文献：[1]杨建华.水利工程中小型水库除险加固设计的相关研究[J].工程建设与设计,2020(06):128-129.[2]刘文辉,雷四华,徐赞.无线通信ZigBee技术在中小型水库大坝安全监测中的应用[J].水利水电快报,2019,40(11):74-77.[3]黄春华,杨文滨,夏甜,袁明道,刘敏