西河水庫安全監(jiān)測信息化系統(tǒng)實施方案

一、項目概述
1.1項目背景
西河水庫信息化工作已開展多年，但是由于西河水庫監(jiān)測設備都已經(jīng)老化或者損壞，現(xiàn)有設備已漸漸不能滿足新時期西河水庫信息化和現(xiàn)代化發(fā)展需求。因此，灌區(qū)管理局擬在運用現(xiàn)代信息和通信技術手段感測、分析、整合水庫運行核心系統(tǒng)的各項關鍵信息，構建西河水庫綜合信息管理平臺，從而對包括工程安全、水資源綜合利用等在內(nèi)的各項業(yè)務需求提供智能響應，實現(xiàn)西河水庫智慧式管理和運行。

1.2建設目標
本項目旨在借助信息化技術，建立全面的水庫運行管理系統(tǒng)，以滿足水庫管理單位的需求。通過轉變傳統(tǒng)工程管理模式，實現(xiàn)由建設向管理服務的轉變，集中資源優(yōu)化水利服務，提高水庫工程效益，保障工程安全及下游人民生命財產(chǎn)安全。系統(tǒng)將整合計算機網(wǎng)絡、視頻監(jiān)控、地理信息等技術，建立自動化、智能化、網(wǎng)絡化的信息化平臺，實時監(jiān)測水情、雨情、滲壓、滲流、大壩位移、閘門工情等信息，為決策提供支持。
1.3建設任務
項目主要分為六大部分：大壩安全監(jiān)測、水雨情自動測報、閘門監(jiān)控、視頻監(jiān)測、業(yè)務應用和基礎運行環(huán)境。具體建設內(nèi)容如下：
1.3.1大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)
-滲壓監(jiān)測：安裝弦式滲壓計，通過無線傳輸數(shù)據(jù)以滿足人工和自動監(jiān)測需求。
-變形監(jiān)測：使用GNSS監(jiān)測一體機實現(xiàn)實時位移監(jiān)測，數(shù)據(jù)通過4G網(wǎng)絡傳輸。
-滲流量監(jiān)測：在背水坡腳設置監(jiān)測設施，采用滲流量監(jiān)測設備，數(shù)據(jù)傳輸至管理用房。
1.3.2水雨情自動測報系統(tǒng)
-建設監(jiān)測點、氣象站等設施，實現(xiàn)水情數(shù)據(jù)管理。
-在流域內(nèi)建設雨量監(jiān)測站，形成全面實時數(shù)據(jù)體系。
1.3.3閘門監(jiān)控系統(tǒng)
-在關鍵位置建設閘門監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)現(xiàn)地和遠程控制。
1.3.4視頻監(jiān)測系統(tǒng)
-在關鍵區(qū)域建設視頻監(jiān)測系統(tǒng)，包括主壩、溢洪道等。
1.3.5數(shù)據(jù)庫
-建設水庫綜合數(shù)據(jù)庫，管理基礎、實時和臺賬信息。
1.3.6應用支撐平臺
-在庫區(qū)管理站和灌區(qū)管理中心搭建管理軟件，實現(xiàn)數(shù)據(jù)查看和遠程監(jiān)管。
1.3.7業(yè)務應用系統(tǒng)
-建設水庫綜合業(yè)務應用系統(tǒng)，包括綜合數(shù)據(jù)庫、應用支撐平臺、運行管理系統(tǒng)、移動應用系統(tǒng)和后臺管理系統(tǒng)。
1.3.8基礎運行環(huán)境
-包括防火墻、交換機、服務器等設備，以及系統(tǒng)通信建設，確保平臺正常運行。
1.4建設原則
-實用為先：需根據(jù)實際需求開展需求分析，充分利用現(xiàn)有資源，促進信息共享和平穩(wěn)過渡。
-分步實施：按步驟進行內(nèi)外部、上下部分的建設，統(tǒng)一規(guī)劃，滿足各方應用需求。
-技術領先、安全可靠：利用現(xiàn)代技術，確保系統(tǒng)安全、可靠運行。
-統(tǒng)一標準、開放擴展：統(tǒng)一規(guī)劃和整合，促進資源互聯(lián)互通和共享。
-平臺共用、資源共享：利用公共基礎設施，建設統(tǒng)一的信息資源管理基礎設施。
-建管并重、加強維護：注重項目建設和后續(xù)管理維護，保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行。
二、系統(tǒng)總體設計
2.1設計依據(jù)
為確保水庫信息化方案設計質量，本項目嚴格遵循國家建設標準和行業(yè)相關標準，以及各級部門制定的規(guī)范、規(guī)程和技術標準。設計依據(jù)主要包括以下方面：
2.1.1行業(yè)相關標準

2.1.2軟件開發(fā)及網(wǎng)絡安全相關標準

2.2設計思路
系統(tǒng)設計采用分層原則，將信息化綜合管理系統(tǒng)劃分為多個子系統(tǒng)，實現(xiàn)信息采集、傳輸、存儲、分析和業(yè)務管理的一體化。分層結構有助于任務分解，減少建設周期。系統(tǒng)設計思路包括：
（1）集成架構模型
-使用集成架構模型，整合不同應用系統(tǒng)，解決不同部門間的信息共享和流程整合問題，實現(xiàn)應用系統(tǒng)之間的協(xié)同工作。
（2）分層思想
-系統(tǒng)通過分層將子系統(tǒng)進行劃分，保持功能獨立性，實現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化和易維護性，促進業(yè)務功能的局部變更。
（3）構架思想
-構建公共構件，將系統(tǒng)的功能分成基礎、通用和領域構件，保證不同功能的模塊可以靈活替換，提高系統(tǒng)的可重用性。
（4）統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換標準
-建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換標準，確保不同應用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)轉換，實現(xiàn)系統(tǒng)間的信息流暢交互。
2.3總體架構
-系統(tǒng)總體架構如圖2-1所示，包括以下層次：

2.3.1標準規(guī)范體系與安全保障體系
-根據(jù)國家、部門標準，建立安全保障體系，保障系統(tǒng)的兼容性和信息安全。
2.3.2信息采集層
-通過物聯(lián)網(wǎng)手段，自動采集水庫相關信息，包括水位、降雨、視頻監(jiān)控等，為業(yè)務應用提供數(shù)據(jù)支持。
2.3.3基礎運行層
-提供信息化系統(tǒng)運行的基礎環(huán)境支持，包括機房、服務器、網(wǎng)絡等設施。
2.3.4數(shù)據(jù)中心層
-構建水庫綜合數(shù)據(jù)庫，存儲采集到的信息資源，為業(yè)務應用和決策提供數(shù)據(jù)服務。
2.3.5支撐層
-搭建應用支撐平臺，包括GIS平臺、水庫地圖服務和報表管理組件，為業(yè)務應用提供統(tǒng)一的支持。
2.3.6業(yè)務應用層
-依據(jù)水庫職能，構建多個業(yè)務應用系統(tǒng)，涵蓋水庫總覽、綜合信息、大壩安監(jiān)、調度運行等領域。
2.4安全體系
-建立系統(tǒng)安全體系，通過預防、檢測、響應和恢復等措施，保障系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，形成綜合的安全防護系統(tǒng)。
三、系統(tǒng)分項設計
3.1大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)
-水庫大壩受降雨、水壓力、溫度等影響，可能存在安全隱患。為驗證設計和施工質量，保障大壩運行安全，需要全面的安全監(jiān)測。系統(tǒng)包括變形監(jiān)測、滲流監(jiān)測和滲流量監(jiān)測。
3.1.1設計依據(jù)

3.1.2設計原則
-1.有針對性和代表性：根據(jù)技術規(guī)范重點監(jiān)測變量，合理布置監(jiān)測點。
-2.儀器穩(wěn)定可靠：選用穩(wěn)定的儀器設備，在實際環(huán)境下長期工作。
-3.先進技術：采用先進的監(jiān)測儀器和方法，實現(xiàn)實時監(jiān)測。
-4.人工測量接口：保證數(shù)據(jù)連續(xù)性，維護和校測。
-5.可維護性和擴展性：儀器設備具備維護和擴展性。
3.1.3監(jiān)測方案
-變形監(jiān)測：使用GNSS監(jiān)測一體機，通過Lora/4G等通信方式實現(xiàn)小型水庫大壩表面變形全覆蓋自動化監(jiān)測。

-滲壓監(jiān)測：在主壩內(nèi)部安裝弦式滲壓計，通過無線4G傳輸數(shù)據(jù)，實現(xiàn)滲壓監(jiān)測。

-滲流量監(jiān)測：在主壩背水坡腳設置滲流量監(jiān)測設施，采用流量計和水位計，通過無線4G傳輸數(shù)據(jù)。

3.1.4站點布置
-1.變形監(jiān)測：設置基準點和位移監(jiān)測點，避免建筑物遮擋。
-2.滲壓監(jiān)測：在主壩內(nèi)部設置滲壓監(jiān)測設施，通過有線或無線傳輸數(shù)據(jù)。
-3.滲流監(jiān)測：在壩腳附近安裝監(jiān)測設備，采集滲流數(shù)據(jù)。
3.1.5系統(tǒng)結構
-變形監(jiān)測系統(tǒng)由GNSS基準點和監(jiān)測點組成，數(shù)據(jù)傳入系統(tǒng)平臺進行分析。
-滲壓監(jiān)測系統(tǒng)包括滲壓計、MCU、遙測終端等設備。

3.2水雨情自動測報系統(tǒng)
-該系統(tǒng)通過監(jiān)測設備和傳感器實現(xiàn)對水位、降雨量和流量的遠程監(jiān)測，是信息采集、傳輸、存儲和分發(fā)的基礎。
3.2.1站點布設
-布設雨量站和水位站，滿足監(jiān)測要求，考慮流域特征和通訊暢通等。
3.2.2雨量監(jiān)測
-采用翻斗式雨量計監(jiān)測雨量數(shù)據(jù)，通過脈沖信號記錄降雨量。

3.2.3系統(tǒng)結構
-自動監(jiān)測站由雨量傳感器、水位傳感器、遙測終端、太陽能供電等構成，數(shù)據(jù)存儲于服務器中。

3.3閘閥監(jiān)控系統(tǒng)
-該系統(tǒng)利用傳感、電子、計算機和通信技術，實現(xiàn)對閘門和閥門的自動監(jiān)視與控制，以保障工程安全和防汛排澇。
3.3.1系統(tǒng)布置
-在隧洞工作閥門房和溢洪道閘門房部署現(xiàn)地控制系統(tǒng)，通過光纖自組網(wǎng)連接管理中心的遠程控制系統(tǒng)平臺。
3.3.2系統(tǒng)結構
-系統(tǒng)包括管理中心、閘門啟閉室，通過分布式結構實現(xiàn)遠程監(jiān)視和控制。

3.4視頻監(jiān)控系統(tǒng)
-該系統(tǒng)在重要部位部署視頻監(jiān)控點，實時監(jiān)控大壩安全和人員安全，以保障工程安全和管理。
3.4.1設計原則
-系統(tǒng)采用多媒體、自動控制、數(shù)據(jù)庫管理和網(wǎng)絡通信技術，具備高性價比和智能化特點。
3.4.2系統(tǒng)布置
-在主壩、閥門房等地點設置視頻監(jiān)控點，實現(xiàn)實時監(jiān)控和錄像查詢。
3.4.3系統(tǒng)結構
-系統(tǒng)結構包括管理中心、現(xiàn)場監(jiān)控點，通過網(wǎng)線或光纖將視頻傳輸至管理中心進行集中存儲和管理。

四、管理平臺軟件截圖